简易钢制楼梯的制作方法

本发明属于房屋建筑技术领域，具体涉及一种简易钢制楼梯。

背景技术：

楼梯的样式各种各样，例如混凝土楼梯、钢结构楼梯、钢与玻璃混合楼梯，主要考虑场地、设计方案、技术、材料等限制因素。混凝土楼梯有一般经建筑设计院设计计算，用混凝土浇筑而成，需要支模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土等过程，施工难度大，对材料要求严格，施工复杂；钢结构楼梯一般采用两边支撑机构，取材方便，工艺易于掌握，实用型强，但一般钢结构外露，美观性欠缺；钢与玻璃混合楼梯取材、工艺相对复杂，操作性较强，与玻璃结合形成若隐若现的感觉，美观性良好。

楼梯技术已经相当成熟，本专利是对传统楼梯技术深入理解、研究的基础上，对楼梯进行创新优化，满足设计要求，达到安全标准，实现美观与实用良好结合。

本研究技术是在楼梯概念的基础上，遵循“安全优先、满足设计”的原则，通过对楼梯结构进行重组，满足设计及实用的前提下，优先考虑安全因素。因新式楼梯踏步采用外挑形式，外挑一端无结构龙骨，需要综合考虑楼梯踏步的端龙骨形式、踏步钢板的挠度、楼梯踏步本身的重力、人或物对其的外加重力以及二者对龙骨形成的倾覆力等各类影响因素。

因楼梯钢板踏步采用一端固定，外挑850mm结构形式，钢板踏步自身重力及其对龙骨的侧向倾覆力极大，且墙体为非承重结构，楼梯主龙骨需要充分考虑端龙骨形式以及固定方法，有效的将楼梯主龙骨固定于墙体上，不变形，不会出现倾覆的可能性，保证楼梯整体的稳定性，这也是在施工过程中遇到的最大问题。另外，上下两个支点的稳固是保证楼梯整体稳固的根本。如此大的作用力，非承重墙结构下楼梯两端的固定也是重中之重。此种楼梯结构新颖，充满装饰性和现代感，但“安全无小事”，如何保证楼梯在遵从设计的情况下使用的安全将是本专利根本所在。

技术实现要素：

本技术研究围绕如何保证简易楼梯稳定性为重点展开探索，通过对楼梯龙骨支点固定、力学解释以及力的转化等重点问题的解决，使楼梯整体状态达到最优，以达到最基本结构安全和最重要的美观效果。

为克服上述技术问题，本发明提供的简易钢制楼梯包括：支点结构、楼梯主龙骨、楼梯主龙骨加固结构和楼梯钢板踏步；

所述支点结构包括上端的H钢天桥结构和底部混凝土底座两部分。

所述H钢天桥结构与所述楼梯主龙骨加固结构满焊，用镀锌角码加固。

所述楼梯主龙骨下端固定通过镀锌锚板和膨胀螺栓固定，两者满焊，并设置镀锌角码加固。

所述主龙骨中间设置穿墙固定锚板三个，固定位设置三根加强钢管，钢管底部固定于混凝土底座上的镀锌锚板，所有连接位置均满焊连接。

所述钢板踏步设置防滑槽两道，外侧阳角做倒角处理，连接位应满焊连接。

所述踏步外挑一段通过扁铁连接，扁铁扶手内侧通过L型钢板固定钢化夹胶玻璃。

本发明还提供上述简易钢制楼梯的制备方法，包括：

第一步，放线；

第二步，天桥结构安装；

第三步，底座结构砌筑；

第四步，主龙骨安装；

第五步，主龙骨加固；

第六步，楼梯踏步钢板安装；

第七步，楼梯栏杆安装；

第八步，安全玻璃安装；

第九步，栏杆踏步板漆面处理。

有益的技术效果

传统楼梯施工一般跟整体建筑统一进行。传统楼梯一般结构形式较为单一，不管是混凝土楼梯还是钢结构楼梯。本专利是通过改造传统楼梯结构，满足设计和安全两个要求。本案所述楼梯是改造工程临时增设结构，对楼梯的样式、美观、材料、技术要求都相对较高。楼梯样式简洁大气，充满现代气息，适合相对简约的空间使用。从材料方面来说，钢材取材较为便捷，不需要支模板，不需要钢筋工，材料比较单一，操作比较方便，施工进程更快捷，完工即可投入使用，对于工期要求紧、现代气息要求较高的工程具有极高的实用价值。从技术方面来说，本案能有效解决非承重结构下增设钢结构楼梯的需求，解决老旧结构房屋增设楼梯的难题。

根据现场实际情况，我们对工艺流程、力学转化仔细揣摩研究，通过初步设计、现场沟通、实验模拟、实际安装施工，本课题研究的技术能有效解决非承重结构增设楼梯的难题，有效提升施工进度，能有效节省资源使用，有效满足设计师及空间设计的要求，让楼梯更加美观、大方。

附图说明

图1为简易楼梯结构整体结构图；

图2为H钢连接处局部放大图；

图3为混凝土底座处局部放大图；

图4为楼梯踏步板截面图；

图5为外挑端连接板示意图；

图6为简易楼梯龙骨结构图。

具体实施方式

根据现场实际情况及安装实验的数据分析，结合力学性能的综合分析，本技术方案把方案钢结构楼梯进行模拟实验，从美观、安全两方面去解决楼梯组装的技术问题。通过对楼梯结构的再加工创新，在非承重结构墙体上，用钢结构建造一种简易钢结构楼梯。简易钢结构楼梯除美观简易以外，取材更方便、施工更便捷、施工方案通俗易懂，适合设计感强烈、工期要求紧张等相关工程中，更容易被设计师和业主所接受和使用。

本发明提供的简易钢制楼梯包括：支点结构、楼梯主龙骨、楼梯主龙骨加固结构和楼梯钢板踏步等四部分。

楼梯的双龙骨支撑或中间龙骨支撑结构形式，因为受力的均匀，有助于保证楼梯的稳定性，不用过多拘泥于龙骨和加固，这也是传统楼梯的做法。本专利所研究的楼梯形式新颖、简洁，因为为非承重结构，楼梯结构需要经过充足的实验过程，既保证楼梯效果满足设计方案，又要保证楼梯整体结构的安全。在研究过程中，简易钢制楼梯主要有以下技术问题。

楼梯龙骨首先要解决龙骨固定支点问题。在非承重结构上，所有结构均不能直接作为楼梯龙骨的支点，需要重新增设支点，支点的样式和尺寸应考虑楼梯重力和倾覆力。因为楼梯采用单边固定，悬挑钢板的龙骨需要足够的承载能力来满足所有重力以及楼梯整体的倾覆力。

在本发明中，在钢制楼梯的顶部和地面部分均重新架设支点结构，保证楼梯结构基础，避免安全事故发生。顶部的支点结构增加H钢天桥结构，钢结构平置于两端墙体上。

钢结构与主龙骨顶端满焊、用50镀锌角码加固满焊，接缝处刷防锈漆三遍。

地面部分根据现场实际，楼梯踏步悬挑距离为850mm，根据力学设计，混凝土底座应大于850mm，以保证楼梯中心在底座以内，实现楼梯整体稳定性。

现场通常为砖砌碎石结构，为保证底座稳固，且保证龙骨底部膨胀螺栓有效性，在其上面浇筑1150×2200×250mm厚混凝土，内置钢筋，保证混凝土底座的整体性，不会出现裂缝、断裂。主龙骨下端固定通过两块镀锌锚板和八根膨胀螺栓固定，两者满焊，并设置3个镀锌角码加固，焊接点满刷防锈漆三遍。

钢板规格尺寸选择问题也是需要重点关注的问题，悬挑钢板台阶需要综合考虑，包括悬挑距离、钢板厚度等。悬挑距离主要考虑人体工程学和现场实际，选择相应的踏步宽度；钢板厚度主要考虑钢板挠度、人或物的重力荷载等。在施工过程中，应根据实际情况进行试验，选择适宜的距离和厚度。

钢板踏步规格尺寸要选择适宜。单人通行楼梯一般800至900mm宽，在本案中，楼梯设计850mm宽，每块楼梯钢板踏步尺寸为850×270×20mm，满焊与主龙骨上，保证楼梯功能性、舒适性。钢板自身的挠度，导致钢板一端固定后出现另外一端下陷。根据钢板踏步长宽规定尺寸，实验结果为：15mm厚钢板悬挑850mm后，一个90Kg的人踩在另一端，会下降约50mm；30mm厚钢板悬挑850mm后，踩在另一端上，几乎不会产生下降，但每块钢板的自重不仅单人抬不动，且存在结构处理问题，容易倾覆，出现安全隐患；20mm厚钢板悬挑850mm后，踩在另一端上，会下降约20mm，单人可轻易搬动，钢板自重适宜、焊接方便、结构安全。

外挑一端沿钢板踏步阳角设置扁铁(10×40mm)加固一道，一方面为安装钢化夹胶玻璃设置固定点，另一方面扁铁将所有钢板踏步连接在一起，使楼梯结构形成一体，有效解决踏步板下陷的问题。

此外，还需要关注踏步钢板倾覆力问题。根据现场尺寸，每块楼梯钢板踏步尺寸为850×270×20mm，每块钢板约为40Kg,钢板踏步为11步，钢板自重约440Kg,加上5人的自重约400KG。这样对龙骨两端的固定方法要求极其严格，底座的不稳，也造成楼梯倾覆的安全隐患。单体钢板外挑对龙骨形式要求极其严格，容易产生下陷的感觉。通过选择合适的龙骨，优化中间楼梯龙骨加固结构形式，以此均衡楼梯倾覆力。

优化龙骨组织，转化踏步对龙骨的倾覆力。作为单侧固定的楼梯，尤其是在非承重墙结构下，楼梯侧向倾覆力是很难解决的问题。本案主龙骨为两根100×50×6mm镀锌钢方管，原因是踏步截面积必须满焊于主龙骨，单龙骨无法满足满焊要求，且龙骨所受力过大，单根龙骨无法满足安全需求。两龙骨间点焊焊接，保证龙骨受力均匀一致。因本案地基基础为混凝土结构，为转化踏步板力对主龙骨的倾覆力，在主龙骨正下方，设置三根100×50×6mm镀锌钢方管，方管上端与主龙骨满焊连接，下端通过镀锌锚板与地基相连，所有焊接位置均做防锈漆三遍。方管作用有两方面：一是通过立柱加强支撑楼梯整体结构，防止因重力过大、支点跨度过长造成楼梯结构弯曲；二是通过加强立柱把楼梯倾覆力转化到房屋地基甚至墙体，用房屋结构来均衡倾覆力。在加固立柱与主龙骨连接位置设置锚板，锚板通过穿墙螺栓与非承重墙固定，龙骨架满焊于镀锌锚板。依次保证楼梯整体稳定性。

以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示简易楼梯结构纵剖详图。本楼梯结构主要包括五部分：上端H钢天桥结构1、底部混凝土底座2、楼梯主龙骨3、楼梯主龙骨加固结构4以及钢板踏步5。天桥结构1与楼梯主龙骨3满焊，并用3个镀锌角码6加固，焊接点满刷防锈漆三遍。主龙骨3下端固定通过两块镀锌锚板和八根膨胀螺栓固定，两者满焊，并设置3个镀锌角码加固，焊接点满刷防锈漆三遍。主龙骨3中间设置穿墙固定锚板7三个，固定位设置三根加强钢管，钢管底部固定于混凝土底座2上的镀锌锚板。所有连接位置均满焊连接并刷防锈漆三遍。钢板踏步5采用20mm厚钢板，踏步设置防滑槽两道，外侧阳角做倒角处理，连接位应满焊连接，踏步外挑一段通过10×40扁铁连接。扁铁扶手内侧通过2mm厚L型钢板固定钢化夹胶玻璃。

如图2所示，支点结构的顶端部分根据设计及功能要求，增加H钢天桥结构1，天桥结构平置于两端墙体上。主龙骨顶端与钢结构满焊、用50×50×50镀锌角码6加固，角码应紧贴两龙骨满焊连接，加固件及加固点满刷防锈漆三遍。

地面部分如图3所示：根据现场实际，楼梯踏步5悬挑距离为850mm，根据力学设计，底座应大于850mm，以保证楼梯中心在底座以内，实现楼梯整体稳定性。现场为砖砌碎石结构，为保证底座稳固，且保证龙骨底部膨胀螺栓有效性，在其上面浇筑1150×2200×250mm厚混凝土，内置钢筋，保证混凝土底座2的整体性，不会出现裂缝、断裂。主龙骨下端固定通过两块镀锌锚板和八根膨胀螺栓固定，两者满焊，并设置3个镀锌角码加固，焊接点满刷防锈漆三遍。

图4为楼梯踏步板截面图和平面详图。踏步板应设置防滑槽8两道，尺寸为3×5mm通长，阳角位应做倒角处理，倒角尺寸为5×5mm通长，以保证人员安全。踏步板应密实满焊与楼梯主龙骨，踏步截面不得外漏于龙骨外侧。所有楼梯踏步均满刷防锈漆三遍，喷涂深灰色氟碳漆三遍。根据钢板踏步长宽规定尺寸，实验结果为：15mm厚钢板悬挑850mm后，一个90KG的人踩在另一端，会下降约50mm；30mm厚钢板悬挑850mm后，踩在另一端上，几乎不会产生下降，但每块钢板的自重不仅单人抬不动，且存在结构处理问题，容易倾覆，出现安全隐患；20mm厚钢板悬挑850mm后，踩在另一端上，会下降约20mm，单人可轻易搬动，钢板自重适宜、焊接方便、结构安全。

图5为外挑端连接板。为克服钢板挠度，防止踏步外端下垂，满足楼梯安全玻璃9的安装，设置10×40加强连接扁铁一道。连接板是后置板，沿踏步板倒角处找齐。所有焊接点均需满焊，楼梯栏杆均满刷防锈漆三遍，喷涂深灰色氟碳漆三遍。

图6为简易楼梯龙骨结构纵剖简图。楼梯主龙骨采用100×50×6镀锌钢方管两根，方管龙骨中间做焊接处理，保证主龙骨结构受力均匀。方管作用有两方面：一是通过立柱加强支撑楼梯整体结构，防止因重力过大、支点跨度过长造成楼梯结构弯曲；二是通过加强立柱把楼梯倾覆力转化到房屋地基甚至墙体，用房屋结构来均衡倾覆力。在加固立柱与主龙骨连接位置设置锚板，锚板通过穿墙螺栓与非承重墙固定，龙骨架满焊于镀锌锚板。依次保证楼梯整体稳定性。

天桥结构与天桥结构1与楼梯主龙骨加固结构4满焊连接，并用3个镀锌角码加固，焊接点满刷防锈漆三遍。主龙骨下端固定通过两块镀锌锚板和八根膨胀螺栓固定，两者满焊，并设置3个镀锌角码加固，焊接点满刷防锈漆三遍。主龙骨中间设置穿墙固定锚板三个，固定位设置三根加强钢管，钢管底部满焊固定于混凝土地基上的镀锌锚板，锚板通过4个M12膨胀螺栓固定。所有连接位置均满焊连接并刷防锈漆三遍。

本钢制楼梯的制备主要考虑力学转化，即龙骨结构组织问题。龙骨结构首先应满足楼梯美观的设计要求，不应破坏楼梯简洁大气的风格要求；天桥及底座设计应考虑楼梯结构重力中心以及倾覆力问题；楼梯结构安全是重中之重，应严格按照设计结构进行，杜绝偷工减楼现象的发生；楼梯踏步板尺寸应根据龙骨及其挠度，选择适宜的钢板厚度；楼梯栏杆玻璃应采用安全玻璃，固定件不应超出扁铁扶手的边缘。具体过程如下：

放线

放线主要是根据设计功能和要求，将天桥、楼梯和休息区三个分区合理划分。在放线时，先确定天桥位置、尺寸及高度，再将入户台阶及高度进行放线，最后根据两者间距离进行精准放线，放线时须考虑楼梯台阶宽度、踏步板数量、休息区的尺寸等因素，最后完成放线工作。

天桥结构安装施工

天桥结构是楼梯结构的上支点。根据现场实际，施工过程中加固了钢结构两端支撑墙体，并根据屋顶面高度及面层厚度，预埋支撑主龙骨的H型钢钢梁。楼梯端钢梁应考虑保温板包裹厚度，大约100mm。天桥宽度设计为1.1米，满足人员正常通行。天桥内置50×50×5镀锌方管和50×100防腐木，防腐木上侧同H型钢顶板平齐。栏杆应在楼梯踏步完成后同楼梯栏杆同时安装，然后生态木面板安装，最后用钢板收口条，收生态木外漏一端。

底座结构砌筑

底座结构是楼梯结构的下支点。原此处平台结构为砖砌碎石结构，不能有效承载楼梯的倾覆力、重力，存在重大安全隐患。根据放线尺寸及高度，浇筑了1150×2200×250mm厚钢筋混凝土结构，底座结构能有效承载850mm宽楼梯的倾覆力，保证楼梯结构的重力重心位置在楼梯内侧，不会出现侧翻的安全隐患。浇筑的混凝土结构需用震动棒震实，需要3至7天养护期，保证混凝土强度。

主龙骨安装

主龙骨安装应根据放线位置截取两根合适尺寸的100×50×6镀锌钢方管，线上均匀布置三块250×300×8镀锌钢板，钢板通过4个穿墙螺栓固定于方管固定位置。方管密实排布于放线位置，两根方管应先焊接于一体，后满焊连接固定在相应位置，保证受力均匀，提升龙骨强度。所有焊接位置应满焊，并刷防锈漆三遍。龙骨安装完毕后，此过程中应提取钢板材料，以便加快施工速度，不影响工期。

主龙骨加固

主龙骨加固主要有两个点：一是上下支点分别用3个镀锌角码加固主龙骨。因楼梯侧边固定，具有很大侧翻力，保证根部的牢固是根本；二是增置加强龙骨。地基基础为混凝土承载结构，为转化踏步板、人或物对主龙骨的重力和倾覆力，在主龙骨正下方，设置三根100×50×6mm镀锌钢方管，方管上端与主龙骨下沿对齐满焊连接，下端通过镀锌锚板与地基相连，将力进行分解，保证受力均匀，保障楼梯安全。所有焊接位置均做满焊处理，焊接点做防锈漆三遍。

楼梯踏步钢板安装

楼梯踏步钢板应平均分布于楼梯结构上，不应出现边到边尺寸不一的现象，因此，应拉线安装。既保证钢板踏步斜向水平，又要保障踏步外侧边缘齐平。踏步钢板应满焊于龙骨侧面，截面不应留有未焊接到位置。焊接完毕并做完打磨防锈处理后，即可进行保温板施工，在此不做过多介绍。

楼梯栏杆安装

楼梯栏杆安装应平均分布于楼梯结构上。扁铁扶手固定位应满焊处理，并做防锈处理。扁铁扶手焊接应用水平仪找平，找直，防止扁铁扶手变形。在栏杆焊接完毕后，应确定栏杆玻璃的固定方法，提取栏杆的防护玻璃和固定件，防护玻璃应用安全夹胶玻璃。

安全玻璃安装

根据固定方案，将2mm厚10×20mmL型钢板点焊于扁铁外边缘，钢化夹胶玻璃贴实钢板，底边放置橡胶垫，四周深灰色耐候结构胶填实，并用L型钢板将另一侧封堵，以防防护玻璃脱落。

栏杆踏步板漆面处理

钢质材料表面容易生锈。虽之前施工过程中做过防锈处理也不可避免出现生锈的现象，因此，基本工序完工，应做彻底防锈打磨处理，特别是焊接部位的打磨，并刷防锈漆三遍，保证外观美观整齐。防锈漆凝固以后，根据设计要求，喷涂深灰色氟碳漆三遍。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。