一种预制楼梯及其连接结构的制作方法

本发明涉及装配式建筑领域，具体涉及一种预制楼梯及其连接结构。

背景技术：

现有装配式建筑中，所用的混凝土预制楼梯可以分为两类，一类是端头平齐，没有设置外露钢筋的预制楼梯，一类是两个端头设置有伸出钢筋的预制楼梯。第一类预制楼梯安装时，两端均搭接在平台梁上，有时会设置上下对穿的螺栓与平台梁进行连接。此类楼梯由于只是搭接，所以抗震性差；即使用螺栓连接，由于螺栓数量有限，很容易受到剪切力破坏，所以同样存在抗震性差的缺点。第二类预制楼梯安装时，端头伸出的钢筋与现浇墙体或现浇楼梯休息平台板的钢筋焊接，这类结构抗震性好，但是焊接工作量大，施工效率低。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种预制楼梯，该预制楼梯安装方便，而且安装完成后的结构整体抗震性好。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预制楼梯，包括楼梯模块，楼梯模块沿长度方向的上下两端分别固定连接钢筋，连接钢筋伸出楼梯模块的端部设置有扩大头，扩大头的外径大于连接钢筋的外径。

通过以上技术方案，楼梯模块与其它预埋有扩大头钢筋的构件采用套筒连接，套筒的安装相比焊接更加方便，而且该连接相比搭接或螺栓连接更加牢固，抗震性更好。

进一步地，连接钢筋在楼梯模块内通长设置或者部分预埋设置。

进一步地，楼梯模块中沿长度方向预埋预应力钢筋。

进一步地，预应力钢筋伸出楼梯模块的端部设置扩大头，扩大头的外径大于预应力钢筋的外径。

通过以上技术方案，连接钢筋可以利用楼梯模块中自有的钢筋网架，也可以单独在两端进行预埋较粗的钢筋，适用性更强；预应力钢筋增强了预制楼梯的抗弯性能，节约钢筋用量；预应力钢筋扩大头与其它构件预埋钢筋的扩大头用套筒连接，进一步增加了连接的可靠性。

进一步地，楼梯模块内部预埋钢筋网架。

进一步地，钢筋网架包括上钢筋网、与上钢筋网平行相对设置的下钢筋网，上钢筋网和下钢筋网之间连接支撑钢筋网。

进一步地，楼梯模块内部沿其长度方向贯通设置若干空心孔。

通过以上技术方案，钢筋网架结构自身具有很好的抗压抗弯性能，从而可以通过减小钢筋网架所用钢筋的型号，从而减少楼梯模块内的配筋，节约材料，减轻自重；空心孔的设置同样可以减轻自重。

进一步地，楼梯模块沿其宽度方向的至少一个侧面预埋连接筋。

进一步地，连接筋为预埋u形钢筋，u形钢筋的开口端预埋至楼梯模块内。

通过以上技术方案，侧面的连接筋伸入位于楼梯模块侧面的墙体结构内，使楼梯与墙体形成整体，提高抗震性。

进一步地，楼梯模块沿其长度方向的上下端部设置预埋件。

进一步地，预埋件包括预埋钢板和/或预埋角铁和/或预埋螺栓套筒。

通过以上技术方案，安装时，利用连接板及螺栓将楼梯模块与其它构件进行连接，对临时支撑进行补强。

进一步地，还包括休息平台板，所述休息平台板位于楼梯模块的端部；休息平台板与楼梯模块一体成型，连接钢筋贯通休息平台板，并从休息平台板的端面伸出。

通过以上技术方案，休息平台板与楼梯模块一体成型，减少了现场浇筑休息平台板的工序，而且二者连接的整体性更好；此外，伸出的带扩大头的连接钢筋同样能够与其它构件用套筒连接，形成抗震性更好的结构。

本发明的第二个目的是提供一种预制楼梯的连接结构，该连接结构使预制楼梯与端头墙体有效连接，形成抗震性更好的建筑结构。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预制楼梯的连接结构，包括端头墙体和固接有休息平台板的预制楼梯；预制楼梯沿其长度方向的上端部和下端部至少一端与端头墙体连接，端头墙体与预制楼梯连接的位置处预留第二后浇带。

进一步地，第二后浇带中设置第二加强网，第二加强网包括若干通长钢筋，通长钢筋外周箍设若干箍筋。

通过以上技术方案，连接钢筋伸入第二后浇带后，由于扩大头的设置，连接钢筋不容易被拔出，从而提高了整体抗震性；第二加强网的设置加强了对扩大头的限制，进一步提高了抗震性。

本发明的第三个目的是提供一种预制楼梯的连接结构，该连接结构使预制楼梯与休息平台板有效连接，形成抗震性更好的建筑结构。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预制楼梯的连接结构，包括预制楼梯和休息平台板；休息平台板与楼梯模块相对的侧面固定平台连接筋，平台连接筋伸出休息平台板的端部设置扩大头，扩大头外径大于平台连接筋外径，平台连接筋与连接钢筋采用套筒相连，套筒上开设与扩大头匹配的安装孔;楼梯模块与休息平台板之间设置第一后浇带。

通过以上技术方案，预制楼梯与休息平台板用套筒连接，不仅施工方便，而且连接牢固，整体抗震性好。

本发明的第四个目的是提供一种预制楼梯的连接结构，该结构将预制楼梯与侧端墙体相连接，整体抗震性好。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预制楼梯的连接结构，包括侧端墙体和预制楼梯，预制楼梯沿其宽度方向的两侧至少一侧与侧端墙体相连，侧端墙体与预制楼梯连接处预留第三后浇带，连接筋伸入第三后浇带内部。

进一步地，第三后浇带中设置第三加强网，第三加强网包括若干通长钢筋，通长钢筋外周箍设若干箍筋。

通过以上技术方案，第三后浇带将侧端墙体与预制楼梯连接成整体，使得预制楼梯除了在其两端进行连接外，在侧面也与建筑墙体进行有效连接，使建筑结构整体性、抗震性更好。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、预制楼梯与周围构件采用套筒连接，相比焊接更加方便，而且该连接相比搭接或螺栓连接更加牢固，抗震性更好；

2、预制楼梯与端头墙体、侧端墙体及休息平台进行有效连接，使楼梯与其它构件形成整体，提高了建筑的整体性的抗震性；

3、钢筋网架及预应力钢筋的设置加强了预制楼梯的强度，而且减少钢筋用量。

附图说明

图1是预埋有连接钢筋的预制楼梯结构示意图；

图2是连接钢筋为通长设置的预制楼梯结构示意图；

图3是楼梯模块与休息平台板采用套筒连接的结构示意图；

图4是设置有预埋件的楼梯模块与休息平台板的连接结构示意图；

图5是侧面设置有u形钢筋的楼梯模块结构示意图；

图6是楼梯模块与侧端墙体连接的结构示意图；

图7是楼梯模块与侧端墙体连接的立面结构示意图；

图8是楼梯模块的两侧均与侧端墙体连接的结构示意图；

图9是休息平台板与楼梯模块一体成型的预制楼梯与端头墙体连接结构示意图；

图10是设置有单层预应力钢筋的楼梯模块结构示意图；

图11是设置有双层预应力钢筋的楼梯模块结构示意图；

图12是设置有钢筋网架的楼梯模块结构示意图；

图13是图12的a-a的剖面图；

图14是设置有空心孔的楼梯模块结构示意图；

图15是缩口式钢筋连接套筒中筒体的结构示意图；

图16是缩口的端面示意图；

图17是套筒和连接钢筋的配合示意图；

图18是缩口式钢筋连接套筒与预制构件的连接关系示意图；

图19是分体式筒体的结构示意图；

图20是分体式筒体和预制构件的连接关系示意图；

图21是外伸入卡件式套筒的结构示意图；

图22是外伸入卡件式套筒与连接钢筋的装配示意图。

图中，1、楼梯模块；11、连接钢筋；110、扩大头；12、预应力钢筋；14、钢筋网架；141、上钢筋网；142、下钢筋网；143、支撑钢筋网；15、空心孔；16、u形钢筋；17、预埋角铁；19、连接钢板；2、套筒；3、休息平台板；31、平台连接筋；32、第一后浇带；4、端头墙体；41、第二后浇带；5、侧端墙体；51、上预制墙板；52、下预制墙板；53、第三后浇带；6、筒体；61、缩口；611、过渡圆锥面；62、注浆孔；63、连接板；631、通孔；65、卡接块；651、卡接孔；66、弹片；7、预制楼板。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种预制楼梯，如图1所示，包括楼梯模块1，楼梯模块1沿长度方向的上下两端分别固定连接钢筋11，连接钢筋11伸出楼梯模块1的端部设置有扩大头110，扩大头110的外径大于连接钢筋11的外径。连接钢筋11在楼梯模块1内也可以是部分预埋设置，也可以如图2所示，连接钢筋11在楼梯模块1内通长设置。

如图3所示，预制楼梯还包括休息平台板3,休息平台板3与楼梯模块1相对的侧面固定平台连接筋31，平台连接筋31伸出休息平台板3的端部设置扩大头110，扩大头110外径大于平台连接筋31外径。平台连接筋31与连接钢筋11采用套筒2相连，套筒2上开设与扩大头110匹配的安装孔（套筒2的结构及具体连接方式最后段落进行介绍）。楼梯模块1与休息平台板3之间设置第一后浇带32。

施工过程如下：先将楼梯模块1与休息平台板3安装就位并进行临时支撑，将套筒2套设在平台连接筋31和连接钢筋11的扩大头110上；浇筑第一后浇带32混凝土，混凝土浆液会从套筒2两端的开口流入并充满套筒2，混凝土浆液凝固后即实现了楼梯模块1和休息平台板3的连接。

由于套筒2的安装相比焊接更加方便，所以提高了整个楼梯的施工效率，而且该连接相比搭接或螺栓连接更加牢固，抗震性更好。

安装时，楼梯模块1和休息平台板3均需要进行临时支撑，为了加强二者之间的临时连接，如图4所示，楼梯模块1和休息平台板3相互连接的端部设置预埋件。预埋件可以是预埋钢板、预埋角铁17或预埋螺栓套筒。安装时，用连接钢板19将二者连接。连接钢板19可以与预埋角铁17焊接，也可以采用螺栓连接。

实施例二：

现有的楼梯沿宽度方向的侧面一般与墙面为抵接，没有有效连接。该实施例介绍一种预制楼梯的连接结构，能够实现楼梯模块1与侧面与墙体的有效连接，提高楼梯与墙体的整体性。楼梯模块1沿其宽度方向的至少一个侧面预埋连接筋，连接筋可以是带有扩大头110的直筋，也可以是如图5所示的u形钢筋16，u形钢筋16的开口端预埋至楼梯模块1内。如图6与图7所示，侧端墙体5为预制墙板，其包括上预制墙板51和下预制墙板52，二者之间设置第三后浇带53，u形钢筋16伸入第三后浇带53内。第三后浇带53中设置第三加强网，第三加强网包括若干通长钢筋，通长钢筋外周箍设若干箍筋。优选地，通长钢筋穿入u形钢筋16内。

施工过程如下：将下预制墙板52安装固定；安装楼梯模块1，使u形钢筋16伸入第三后浇带53内；安装第三加强网，并在下预制墙板52的上表面安装用于支撑上预制墙板51的支撑件（可以是短工字钢等，图中未画出）；安装上预制墙板51；浇筑第三后浇带53。

由于连接筋伸入第三后浇带53，第三后浇带53浇筑凝固后，将侧端墙体5与预制楼梯连接成整体。该结构实现了将现有技术中预制楼梯仅两端固定连接，变成了三个方向的连接，从而大大提高了建筑整体结构的抗震性。

为了方便第三后浇带53的浇筑，上预制墙板51内可以设置竖向空心孔作为混凝土的浇筑通道。

如图8所示，当楼梯不是回转楼梯，而是直梯时，在楼梯模块1的两侧均设置u形钢筋16，使楼梯与两侧的墙体均形成连接。

此外，休息平台板3也可以参照该方案在侧端面预埋u形钢筋16，与墙体连接。

实施例三：

与实施例一不同之处在于，如图9所示，休息平台板3与楼梯模块1一体成型，连接钢筋11贯通休息平台板3，并从休息平台板3的侧面伸出。连接钢筋11的扩大头110伸入端头墙体4中，端头墙体4与预制楼梯连接的位置处预留第二后浇带41。

扩大头110的设置可以有效防止连接钢筋11从第二后浇带41中拔出，从而提高楼梯与墙体连接的可靠性。为了进一步提高连接的可靠性，第二后浇带41中设置第二加强网，第二加强网包括若干通长钢筋，通长钢筋外周箍设若干箍筋。扩大头110伸入第二加强网的范围内，由于箍筋对位于其内部的混凝土的包裹作用，使得该部分混凝土更不易受到松散破坏，扩大头110被混凝土包裹的更结实，因此抗震性也进一步得到提高。

进一步地，参考图9，位于墙体另一侧的预制楼板7的也可以预埋带有扩大头110的钢筋，扩大头110伸入第二后浇带41后，用套筒2将预制楼板7的扩大头110与预制楼梯的扩大头110进行连接（图中未画出套筒）。

该实施例中休息平台板3与端头墙体4的连接节点也可以适用于实施例一中的休息平台板3。

实施例四：

如图10所示，为了增加预制楼梯长度方向的抗弯性能，可以在楼梯模块1中沿长度方向预埋预应力钢筋12。预应力钢筋12可以只在楼梯模块1的底部设置一层，也可以如图11所示，设置成双层。

进一步地，如图10所示，预应力钢筋12伸出楼梯模块1的端部设置扩大头110，扩大头110的外径大于预应力钢筋12的外径。设置有扩大头110的预应力钢筋12同样可以用套筒2与周围构件的钢筋用套筒2进行连接。从而更好的提高结构的整体性。

如图12与图13所示，为了提高楼梯模块1的整体刚度，楼梯模块1内部预埋钢筋网架14。钢筋网架14包括上钢筋网141、与上钢筋网141平行相对设置的下钢筋网142，上钢筋网141和下钢筋网142之间连接支撑钢筋网143。支撑钢筋网143为多道相互平行设置的桁架，桁架的延伸方向与楼梯长度方向相同。每道桁架为连续的三角结构的钢筋网片，顶部与上钢筋网141焊接，底部与下钢筋网142焊接。由于钢筋网架14自身杆件相互焊接形成了整体的框架结构，相比现有技术中常规的配筋，具有很好的抗弯、抗压性能，所以其所采用的钢筋可以是直径为4mm~6mm的小直径钢筋，从而能够在增强预制楼梯强度的同时，减轻自重，节约材料。

为了减轻楼梯的自身重量，如图14所示，楼梯模块1内部沿其长度方向贯通设置若干空心孔15。

套筒结构及其连接方法介绍：

套筒2可以采用缩口式钢筋连接套筒和外伸入卡件式套筒。

缩口式钢筋连接套筒：

如图15所示，缩口式钢筋连接套筒包括筒体6和一体连接于筒体6两端的缩口61（缩口61即上文中所述安装孔），筒体6上开设有若干个均匀分布的注浆孔62，便于水泥浆流入筒体6内部；结合图16，缩口61为圆口，缩口61内壁为圆锥面状，圆锥面较大的一端朝向筒体6的内部；结合图17，缩口式钢筋连接套筒的连接结构由连接钢筋11和筒体6组成，连接钢筋11一端预埋固定连接在预制构件内部，另一端露在预制构件外面且在远离预制构件的一端端部一体连接有扩大头110，扩大头110的外壁径向尺寸大于连接钢筋11的外壁径向尺寸且小于缩口61的内壁径向尺寸，扩大头110可从缩口61伸入筒体6内部。

如图18所示，水泥浆从注浆孔62和两头的缩口61流入筒体6内部并且凝固形成混凝土之后，扩大头110可以被固定在筒体6内部，可以限制筒体6两端的连接钢筋11朝相互远离的方向运动拔出筒体6，从而对两端的预制构件进行连接，提高两个预制构件之间的连接强度。（图18中连接钢筋11远离筒体6一端的矩形块状结构为楼梯模块1、休息平台板3或预制楼板7的示意图，当理解为休息平台板3时，对应的钢筋即平台连接筋31）。

扩大头110靠近连接钢筋11的一端为圆台面状，扩大头110靠近预制板7的一端小于另一端；为便于叙述，缩口61的圆锥面定义为过渡圆锥面611，缩口61与筒体6端部之间通过过渡圆锥面611一体连接，在连接钢筋11受到拔出筒体6方向的作用力之后，圆台面挤混凝土，混凝土将挤压作用力（如图18中f箭头所指的方向为作用力方向的示意图）传递给过渡圆锥面611，过渡圆锥面611产生的反作用力对扩大头110具有沿径向的分力，沿径向压紧扩大头110，因此，过渡圆锥面611可以使筒体6和内部的混凝土承载更大的载荷，提高连接钢筋11以及扩大头110与筒体6之间的连接强度。

该套筒在浇筑混凝土时，混凝土浆液进入筒体6即完成连接钢筋11的连接，相比焊接，不需要单独的焊机，操作方便，节约成本。此外，由于该方案是靠压力传递，连接为柔性连接，相比焊接，该连接节点在地震作用下，有一定活动空间，更不容易破坏，所以抗震性更好。

缩口61的形状可以是圆形，也可以是方形、长条形和椭圆形等多种形状，扩大头110的截面与缩口61的形状相适配。为了使扩大头110的压力通过混凝土有效传递至筒体6上，缩口61的尺寸比扩大头110的尺寸大1~5mm即可，优选2~3mm。

如图19和图20所示，筒体6具有分体结构，可以沿轴向拆分为两半。两半筒体6相互靠近的一端外侧表面均固定连接有连接板63，连接板63上均开设有通孔631，两半筒体6相互对接拼合后，连接板63上的通孔631可相互对齐，可通过将销或螺栓等插销件同时插入两个相互对齐的通孔631内，对两个连接板63进行销接，限制两半筒体6朝相互远离的方向相互分离。

当两个预制构件之间的距离比较小时，参考图3，例如第一后浇带31的宽度较窄时，连接钢筋11与平台连接筋31端面之间的距离也比较小，可以将筒体6拆分为两半，先将其中一半筒体6套入在其中一个连接钢筋11上，再将另一半筒体6套接在连接钢筋11上，最后在将两半筒体6沿连接钢筋11的轴向且朝相互靠近的方向滑动，使连接板63上的通孔631相互对齐，通过插销件插入通孔631使两半筒体6拼合在一起。分体式套筒方便了在窄小环境下快速安装套筒。

外伸入卡件式套筒:

如图21与图22所示，外伸入卡件式套筒包括筒体6、卡接块65、弹片66，筒体6的两端均开设有供卡接块65插接的卡接孔651，筒体6上开设有注浆孔62。弹片66一端与筒体6的外侧面相固定连接，弹片66的另一端与卡接块65位于筒体6外侧的一端相固定连接。

连接钢筋11一端固定连接有扩大头110，扩大头110的径向尺寸大于连接钢筋11的径向尺寸，扩大头110可从筒体6的端口插入筒体6内部。插入过程中，扩大头110推动卡接块65朝远离筒体6中心轴线的方向运动时带动弹片66发生弹性变形，在扩大头110越过卡接块65之后，弹片66逐渐恢复形变插入筒体6复位，限制扩大头110拔出筒体6。

当筒体6周围的后浇带浇筑混凝土时，水泥浆可从筒体6的两端口和注浆孔62流入筒体6内部，水泥浆凝固之后形成固态混凝土，使连接钢筋11固定在筒体6内部，从而实现两根连接钢筋11的连接。

此外，需要指出的是，套筒可以采用本申请人于2018年4月8号提交的4个套筒相关的发明专利，申请号分别为201810306670.4、201810307419.x、201810307420.2和201810307967.2。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。