一种预制梁式楼梯及其专用模具和施工方法与流程

本发明涉及一种楼梯浇筑技术，特别是用水泥混凝土一体浇筑，具体来说是一种预制梁式楼梯及其专用模具和施工方法。

背景技术：

现有的浇筑楼梯多为板式楼梯，如图1所示。板式楼梯的底面102是完整的一个斜面，台阶单元101形成在斜面上，板式楼梯的底面和台阶单元完全用水泥浇筑成实体，这样的结构能保证板式楼梯具有良好的硬度和受力性能，而且容易浇筑，特别是在现场浇筑时，板式楼梯的浇筑模具容易组装。但是板式楼梯也存在诸多不足，比如浇筑板式楼梯要使用大量的混凝土，另外板式楼梯占用空间体积大。显然，这样会导致浇筑楼梯成本高，空间利用率低。为了解决这个问题，有的建议采用在板式楼梯的内部填充成本低廉的发泡材料，但是采用发泡材料填充会影响楼梯强度，使板式楼梯存在断裂风险，不宜推广；还有的建议采用钢结构取代板式楼梯，避免板式楼梯对空间的影响，但是钢结构的成本明显高于板式楼梯，难以普及。

技术实现要素：

本发明提供一种预制梁式楼梯及其专用模具和施工方法，解决了板式楼梯用料多、占用空间的技术问题，降低了楼梯浇筑成本，适于广泛推广普及。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种预制梁式楼梯，其特征在于，包括左、右两侧起支撑作用的一对主梁，以及若干依次排列的台阶单元，台阶单元包括踏板和辅梁，踏板和辅梁成板状结构，辅梁和踏板的两端均支撑固定在两侧的主梁上，踏板的外缘还支撑在辅梁上，主梁、辅梁和踏板是水泥混凝土一体浇筑成型。

所述辅梁和踏板呈垂直结构。

所述主梁、辅梁和踏板内均嵌有加强筋。

一种制造所述预制梁式楼梯的专用模具，其特征在于，包括固定的下模、活动的上模和两个可翻转的侧模，侧模铰接在下模的模座上，上模卡扣在下模上，上模和下模之间形成浇筑所述台阶单元的模腔，侧模和上模之间形成浇筑主梁的模腔，两侧的模腔和中间的模腔相通。

所述下模和上模的相对面上均形成若干锯齿状的突起，上模的突起和下模的突起交错排列，形成浇筑台阶单元的模腔。

所述上模的相邻突起中间的位置形成向模腔内注入水泥混凝土的横向条形口。

所述下模的两端各安装一个端模，端模包括用于平整主梁端面的板体，以及用于平整台阶单元端面的板体，端模的底边铰接在下模的模座上。

所述上模分为左右两个单元，各上模单元的外侧端部铰接在下模的模座上。

所述所述侧模、端模和上模的两个单元中至少有一个是用液压缸驱动，所述下模的模座底面上安装使模具整体震动的震动装置。

一种制造所述预制梁式楼梯的施工方法，其特征在于，基于权利要求4所述专用模具，包括以下步骤：

打开上模，将编制的钢筋放置在下模上，扣合上模和两个侧模，形成浇筑模腔；

向模腔内浇筑水泥混凝土，震动水泥混凝土，使水泥混凝土充满模腔，再平整从模腔内挤出的水泥混凝土；

先使模腔内成型的水泥混凝土凝固，再活动两个侧模和上模，使侧模和上模与凝固的水泥混凝土表面分离，最后取出成型的预制梁式楼梯。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

将踏板设计成板状结构，减少混凝土浇筑量，主梁和辅梁具有良好的支撑性能，辅梁的两端固定浇筑在两侧的主梁上，使主梁和辅梁形成良好受力结构，用于支撑它们上面的踏板，踏板和辅梁均呈板状，能有效减少混凝土的用量，降低空间占用率。

梁式楼梯较板式楼梯结构丰富，不易现场浇筑，本发明提供的专用模具提高了梁式楼梯的浇筑效率，用上模、下模和侧模围城两种模腔，一种是上模和下模之间形成浇筑台阶单元的模腔，侧模和上模之间形成浇筑主梁的模腔，两侧的模腔和中间的模腔连通，将混凝土浇筑模腔中，经过平整，形成梁式楼梯，降低了梁式楼梯成型难度。

为了进一步提高专用模具的浇筑效率，可以在专用模具上安装若干个液压缸等动力装置，辅助驱动侧模、上模移动，提高专用模具的自动化程度。

考虑到浇筑过程中，为了使混凝土均匀充满模腔，有必要震动混凝土，为此，可在下模的底面上安装震动装置，这样提高了浇筑效率和浇筑质量。

附图说明

图1是现有的板式楼梯的立体参考图，用于说明板式楼梯的底面为完整的斜面。

图2是梁式楼梯的立体参考图。

图3是图2中的若干台阶单元的截面图，用于说明踏板和辅梁的组合关系。

图4是专用模具的立体结构参考图，用于辅助说明各部分的位置关系。

图5是专用模具的一个平面结构参考图，仅用于说明各部分位置关系，不能用于限定各组成部分的结构。

图6是也是专用模具的结构参考图，是在图5的基础上，将上模打开一定角度，用于和图5结合，说明专用模具的动作和结构。

图7是上模、下模和侧模的横截面中，它们相对位置关系的参考图，仅示意性说明模腔的位置关系。

图8是专用模具的俯视视角下，相关结构和位置关系的参考图。

图9是端模的一个实施例的结构参考图。

附图标记

101台阶单元，102底面；

201踏板，202辅梁，203主梁；

301轴，302肋，303上模，304侧模，305端模，306下模，307突起，

308模腔，309突起，310模腔，311横向条形口，312板，313板，314臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

如图2，在楼梯的两侧形成主梁，如主梁203，两个主梁上面形成一组台阶单元，台阶单元包括踏板201和辅梁202，结合图3，踏板201和辅梁202均呈板状。踏板201和辅梁202两端浇筑在两侧的主梁上，踏板201的外缘支撑在辅梁202上。辅梁202和踏板201呈垂直结构，楼梯安装楼梯上后，保证辅梁呈202竖直状态，踏板201呈水平状态。本楼梯的一个突出特点是，主梁、辅梁和踏板一体浇筑而成，具有良好的力学性能，提高了楼梯浇筑效率。

为了实现上述楼梯一体浇筑，本发明还提供一种浇筑楼梯的专用模具，结合图4和图5，其包括上模303、下模306和两个侧模(如侧模304)，上模和下模的相对面上均形成若干锯齿状的突起，如图5，上模303下方的一个突起307，下模306上方的一个突起309，突起309和突起307交错配合，使突起309和突起307之间形成模腔308，这样所有上模303和下模306之间的突起配合，形成完整的模腔，该模腔用于浇筑楼梯的台阶单元，为了浇筑与台阶单元一体成型的主梁，如图7和图8，以侧模304为例，侧模304和上模303之间形成模腔310，模腔310和模腔308连通。如图7模腔310的上方是敞开的，可直接浇筑混凝土，模腔308上方是上模，为了便于从上模上直接浇筑混凝土，如图8，在上模303上预设若干个横向条形口311，横向条形口311是给模腔308浇筑混凝土的入口。

结合图4、图6和图7，侧模304至少应该具有一个挤压面，用于和上模、下模形成相应模腔，侧模304上的挤压面可以是侧模304自身具备的挤压面(如板状结构形成的一个内侧面)，但也应当包括这样一种结构，就是侧模304是基本的框架，根据实际施工需要，将带有挤压面的板状等结构组装到侧模304上。

侧模最好是铰接在下模306的模座上(参考图4和图7)，这样侧模可稳定的在下模306上转动，该结构具备两点好处，一是将两侧的侧模上边缘连接，能实现对两个侧模的良好固定，操作简洁，二是便于脱模，用液压等装置以侧模上边缘为着力点，施力撑开。另外，为了提高侧模的牢固性，在侧模的外表面上利用焊接等方式固定一些加强筋，有效避免因力度过大导致侧模发生形变的风险(如图4)，提高整个模具的安全性。如图7和图8，侧模和上模之间围成浇筑主梁的模腔(如模腔310)，模腔310应根据实际实际施工需要，确定其尺寸。

实际上，在上模303上也可以形成一个挡板，用于形成模腔310的上顶面，并在挡板上预留浇筑口，该方案应当理解为本方案的等同方案，落入本专利保护范围。但考虑到主梁的成型状况，模腔310的上方完全可以设置成开放式结构，浇筑完成后，再进行平整即可。

模腔的上下面和左右面上，分别有上模、下模和侧模围成，实际中，模腔的两端是敞开的，浇筑过程中，会有部分混凝土从模腔的两端溢出，导致楼梯两端不够平整，从而影响楼梯成型。当然，考虑到模腔两端的开口尺寸较小，也可通过后期磨平处理，但是为了提高产品质量和浇筑效率，如图4、图5、图6和图8，在上模303的两端分别安装端模305，端模305的作用是用于封堵模腔两端的缝隙，并且端模305应当便于脱模。正因如此，如图9，端模305可设计成板状结构，就是包括两个用于封堵主梁模腔的两个板312，和用于封堵台阶单元模腔的板313，两个板312分别固定在板313两端，形成整体结构。板312下面固定在臂314上，臂314铰接在下模306的模座上。这里臂和模座的铰接结构，均为本领域常用设计手段，不再赘述。需要说明的是，臂的结构应当根据板与模腔端面间隙配合需要设计，至少应当使板与间隙具有良好的密封，且使端模具备良好的翻转功能。

上模是本专利的核心部件，其结构设计和开合方式，对楼梯成型工艺和质量产生重要影响。如图6，上模303由两部分组成(图6中标注的是上模的左部分)，上模的关键结构是突起307，突起307呈锯齿状，和下模上的突起309一样，应当具有良好的硬度，保证浇筑楼梯的结构。由于上模的尺寸较大，为了顺利实现上模的合模和开模，如图6，上模303的左右两部分的外侧端各铰接在下模的模座上，这样可以通过行车等动力设备，悬挂上模的活动端将其打开或扣合。如图5是上模闭合的状态参考图，图6是上模打开一个角度的状态参考图。

结合图4和图8，以上模303的一个部分为例，在该部分的自由端部安装一轴301，轴301支撑在两端的肋302上，肋302固定在下模的模座上，肋302位于侧模的外侧，但要与侧模保持合理距离，避免影响侧模翻转脱模。肋302应当牢固的支撑轴301，同时将轴301锁合在其上，使上模303稳定的固定在目标位置，并与下模之间形成模腔。为了增加上模整体的牢固性，如图4所示，在上模303上也可设置若干加强筋。上模也可以是一体结构，并用液压装置整体提升和降落，类似汽车维修时使用的举升机。该举升上模的液压装置整体安装在下模的模座上，使专用模具更易于操控。

除此之外，本发明专利还可以设置一个振动装置，用于震动专用模具，使混凝土充分均匀填充模腔，提高楼梯浇筑质量。

利用本专用模具，制造梁式楼梯的施工步骤是：

用行车的绳索悬挂在上模的左部分的自由端上，打开左部分，同样方式打开上模的右部分；将编制的钢筋放置在下模上，依次扣合上模的两个部分和两个侧模，形成浇筑模腔；

向模腔内浇筑水泥混凝土，震动水泥混凝土，使水泥混凝土充满模腔，再平整从模腔内挤出的水泥混凝土；

先使模腔内成型的水泥混凝土凝固，再活动两个侧模和上模，使侧模和上模与凝固的水泥混凝土表面分离，最后取出成型的预制梁式楼梯。

预制梁式楼梯自重轻，是普通板式楼梯自重的70％，有效减少对主体结构的影响，地震作用力较小。预制梁式楼梯有效利用踏板的刚度，形成主辅梁式受力，力学原理清晰，传力途径简洁，吊装方便，因其自重轻可基本不受现场吊装条件的限制，特殊情况下可以采用预制梁式楼梯处理。预制梁式楼梯定位安装方便可靠，减少了工人现场支模绑钢筋浇筑混凝土的麻烦，大大的提高了施工效率，缩短工期，楼梯运输方便，因自重轻可以提高运输效率，降低运输成本，预制梁式楼梯造价(约1600元/跑)低于普通预制板式楼梯(约1800元/跑)，与现浇楼梯(约1550元/跑)基本持平。