一种预制楼梯安装结构及安装方法与流程

本发明涉及装配式建筑，特别是涉及一种预制楼梯安装结构及安装方法。

背景技术：

1、现浇楼梯、pc楼梯及钢楼梯为装配式建筑中常用的三种楼梯形式。pc为precastconcrete（混凝土预制件）的英文缩写，在住宅工业化领域称作pc构件。如预制钢筋混凝土柱地基基础、预制钢结构钢柱基础、路灯广告牌柱钢筋混凝土基础、预制楼板。与之相对应的传统现浇混凝土需要工地现场制模、现场浇注和现场养护。混凝土预制件由于其标准化程度高，能够显著的缩短工期，因而被广泛应用于建筑、交通、水利等领域，在国民经济中扮演重要的角色。楼梯是建筑中必不可少的元素，且预制楼梯标准化率高，采用工业化生产方式制作预制梯板必然会带来可观的效益。

2、现有的预制楼梯由于其为整块混凝土预制件，因此自身的抗震（地震）效果差；如要提高抗震效果，只能在预制楼梯与两端的楼板连接处添加特殊的抗震结构或工艺，造成了楼梯装配周期延长、成本升高。因此，需要一种自身具有良好抗震性能的预制楼梯，不依靠预制楼梯与上下两个平台连接处的结构或工艺产生的抗震效果，但这是行业难题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种预制楼梯安装结构，旨在提供一种自身具有良好抗震性能的预制楼梯。

2、本发明提供一种预制楼梯安装结构，包括预制台阶单体和钢板材质的台阶连接件，所述台阶连接件连接相邻的所述预制台阶单体，所述预制台阶单体包括水平台阶部、竖直台阶部及倾斜台阶部，所述水平台阶部位于所述竖直台阶部与所述倾斜台阶部之间，所述竖直台阶部与所述水平台阶部垂直地连为一体，所述倾斜台阶部与所述水平台阶部呈锐角夹角状连为一体；

3、所述台阶连接件包括连为一体的基板、第一板块、第二板块及第三板块；所述基板与所述水平台阶部的上表面相贴，所述基板上表面与所述竖直台阶部的底部固定连接；所述第一板块和所述第二板块位于所述基板上方，所述第一板块、所述第二板块及所述基板上表面围成供所述倾斜台阶部插入的第一插槽，所述倾斜台阶部的末端与所述第一插槽的最深处之间具有间隙；所述第三板块位于所述基板下方，所述第三板块与所述基板下表面围成供所述水平台阶部与所述倾斜台阶部所构成尖角插入的第二插槽，所述尖角与所述第二插槽的最深处之间具有间隙。

4、通过采用上述技术方案，地震横波能引起地面水平晃动，因此在水平方向上，楼梯可能会沿其长度方向振动，也可能会沿其宽度方向振动；当楼梯沿其长度方向振动时，最下层的预制台阶单体在地面带动下挤压台阶连接件，振动能量沿着各级台阶向上逐级传递，当振动程度较小时，钢板材质的台阶连接件被挤压发生弹性变形，表现在第一板块重复先向上变形、后恢复原状的过程，以及第三板块重复先向下变形、后恢复原状的过程；当振动程度较大时，钢板材质的台阶连接件被挤压发生塑性变形，表现在第一板块向上不可逆地变形、第三板块向下不可逆地变形（地震等级越高则从下至上发生塑性变形的台阶连接件数量越多），但无论第一板块和第三板块怎样变形，各级台阶的高度始终不变，且各级预制台阶单体始终与台阶连接件处于插接状态，因此楼梯不会垮塌。

5、当楼梯沿其宽度方向振动时，最下层的预制台阶单体在地面带动下在台阶连接件的第二插槽内横向移动，在第二插槽的宽度允许情况下，该预制台阶单体不会与台阶连接件脱离连接，且地震结束后由于安装楼梯底部的地面回到原位，因此最下层的预制台阶单体也会跟着地面恢复至原位。

6、地震纵波则引起地面上下跳动，当地面向上跳动时，地面带动最下层的预制台阶单体向上运动，最下层的预制台阶单体通过台阶连接件向上顶起第二层预制台阶单体，使第二层预制台阶单体以第三层预制台阶单体右下角为支点发生后端（远离尖角的一端）上翘、前端（尖角端）下沉的转动，导致台阶连接件的第一板块和第三板块发生弹性变形或塑性变形，同时第三层预制台阶单体受到向上的作用力也会发生类似的转动，但转动角度小于第二层预制台阶单体，地震波能量向上逐级消耗，直至到达第n层预制台阶单体时能量降低为零；当地面向下跳动时，发生弹性变形的台阶连接件恢复原状后会阻碍预制台阶单体运动，从而达到消能作用，而发生塑性变形的台阶连接件则提供了空间供其下一层的预制台阶单体运动，降低了地震波能量向其上一层预制台阶单体传导的效率。

7、地震结束后，对于发生塑性变形的台阶连接件，可锤击使其恢复原状，此方法虽然不利于防御下次地震，但可用于临时使用楼梯；等到安装工人和新的台阶连接件就位时，可拆卸楼梯更换台阶连接件。

8、可选的，所述倾斜台阶部上设有沿楼梯长度方向延伸的第一条形孔，所述第一条形孔内设有贯穿所述第三板块的第一螺栓，所述第一螺栓的直径小于所述第一条形孔的宽度，所述第一螺栓上螺纹连接有第一螺母，所述第一螺栓上套设第一弹簧，所述第一弹簧压紧于所述第一螺母与所述第三板块之间。

9、通过采用上述技术方案，当楼梯沿其长度方向振动时，第一螺栓沿第一条形孔的长度方向运动，使预制台阶单体与台阶连接件的相对运动在允许的安全范围内进行，当两者相对运动至第一条形孔允许的极限位置时，预制台阶单体不能继续向脱离台阶连接件的方向运动，但转化为预制台阶单体联合台阶连接件对上一级的预制台阶单体发生作用力，因此将地震波能量逐级向上传递，避免地震波能量集中作用于低级预制台阶单体时第一螺栓被剪切力破坏而导致楼梯垮塌；

10、当楼梯沿竖直方向跳动时，预制台阶单体向上拉动第一螺栓，导致第一弹簧被压缩而储存地震波能量，当第一弹簧压缩至极限时，地震波能量逐级向上传递，避免地震波能量集中作用于低级预制台阶单体时第一螺栓被拉断而导致楼梯垮塌；

11、由于第一弹簧压紧于第三板块上，因此第一弹簧压缩时储存地震波能量可减小第三板块的变形量，从而使第三板块能够承受更大的地震波能量；

12、设计第一螺栓的直径小于第一条形孔的宽度，目的是使第一螺栓能够在第一条形孔的宽度方向移动，从而使预制台阶单体能够在楼梯宽度方向相对于台阶连接件运动，从而应对地震横波使楼梯沿宽度方向振动的影响；当第一螺栓在第一条形孔宽度方向运动至极限时，预制台阶单体与台阶连接件暂时联合为整体，共同对上一级台阶发生作用力，从而将地震波能量向上逐级传递，避免地震波能量集中作用于低级预制台阶单体时第一螺栓被剪切力破坏而导致楼梯垮塌。

13、可选的，所述第一条形孔内还设有贯穿所述第一板块、所述第二板块的第二螺栓，所述第二螺栓的直径小于所述第一条形孔的宽度，所述第二螺栓上螺纹连接有第二螺母，所述第二螺栓上套设被所述第二螺母压紧的第二弹簧。

14、通过采用上述技术方案，由于预制台阶单体为空心的预制台阶，因此当预制台阶单体在楼梯的长度方向受压力时，预制台阶单体也会发生轻微变形，导致倾斜台阶部插入台阶连接件上第一插槽的深度发生改变，从而使第一板块向上翘起变形，而第二弹簧压缩后通过第二螺栓将第一板块拉向倾斜台阶部，从而使第一板块不易发生塑性变形，即第一板块能够抵抗更高级别的地震；设计第二螺栓的直径小于第一条形孔的宽度，目的是允许预制台阶单体相对于台阶连接件在楼梯宽度方向移动。

15、可选的，所述水平台阶部上设有沿楼梯长度方向延伸的第二条形孔，所述第二条形孔内设有贯穿所述基板的第三螺栓，所述第三螺栓的直径小于所述第二条形孔的宽度，所述第三螺栓上螺纹连接有第三螺母，所述第三螺栓上套设被所述第三螺母压紧的第三弹簧。

16、通过采用上述技术方案，当地震纵波影响楼梯，使预制台阶单体以上一级台阶的右下角为支点而转动时，第三弹簧被压缩；第三弹簧限制了预制台阶单体的转动角度，当预制台阶单体旋转至最大角度，即第三弹簧被压缩至极限时，竖直方向的振动将无法继续向上抬高预制台阶单体，而是通过该预制台阶单体抬高上一级台阶，并使上一级台阶旋转，因此地震波能量被从下向上逐级传递，避免地震波能量集中作用于低级预制台阶单体时第三螺栓被拉断而导致楼梯垮塌。

17、可选的，所述第一板块与所述第二板块平行，所述第一板块和所述第二板块分别贴于所述倾斜台阶部的上下表面；所述第三板块贴于所述倾斜台阶部的下表面。

18、通过采用上述技术方案，预制台阶单体与台阶连接件的无缝插接配合，使两者的接触面积最大化，两者之间的作用力将均匀分散到所有的接触表面；当最下层预制台阶单体受地震波影响而移动时，台阶连接件受到该预制台阶单体的作用力均匀，并均匀地将作用力向上一级台阶传递，从而使所有台阶处的台阶连接件能够均匀地变形卸力。

19、可选的，所述第一板块的下表面与所述基板的上表面连接处设有第一圆角；所述第三板块的上表面与所述基板的下表面连接处设有第二圆角。

20、通过采用上述技术方案，圆角使夹角处厚度增加，使台阶连接件在变形时不容易从夹角处裂开。

21、可选的，其特征在于，所述预制台阶单体包括混凝土外层和钢夹心板，所述钢夹心板上阵列有孔洞。

22、通过采用上述技术方案，钢夹心板提高了预制台阶单体的韧性，使预制台阶单体能够在楼梯长度方向上有更大的弹性变形量，从而将更多的地震波能量转化为弹性势能并储存，使传递至下一级台阶的地震波能量减少。

23、可选的，所述基板与所述钢夹心板一体成型。

24、通过采用上述技术方案，省去了在现场焊接基板与钢夹心板的步骤。

25、可选的，所述基板与所述钢夹心板通过焊接固定连接，所述混凝土外层上设有露出焊接位置的缺口。

26、通过采用上述技术方案，方便了单独制造预制台阶单体和台阶连接件，两者单独码放运输也更省空间。

27、本发明的目的之二在于提供一种预制楼梯安装方法，旨在解决最高层预制台阶单体的上表面与高处的安装平台不齐平的问题。

28、本发明提供一种预制楼梯安装方法，包括上述预制台阶单体和台阶连接件，安装步骤如下：

29、step1.在较低的第一安装平台上表面开设第一凹槽，使所述第一凹槽内形成斜面，在所述斜面上垂直钻多个孔，孔内灌浆植入第一钢筋；

30、step2.取一个所述台阶连接件，在其第三板块上钻与所述第一钢筋一一对应的孔，将所述第三板块贴着所述斜面放置，且所述第一钢筋通过孔贯穿所述第三板块；

31、step3.通过垫物处理，调整所述台阶连接件的基板与第一安装平台的上表面齐平；

32、step4.用混凝土浇满所述第一凹槽，等待混凝土凝固并养护；

33、step5.混凝土凝固后，以所述台阶连接件为基础向上拼装楼梯，直至楼梯顶面与较高的第二安装平台上表面之间的距离小于一个所述预制台阶单体的高度；

34、step6.测量所述距离，除以台阶数，得到平均每个所述预制台阶单体需垫高的高度，并定制对应厚度的垫板；

35、step7.将所述垫板垫于所述预制台阶单体的上表面与所述基板之间；

36、step8.在所述第二安装平台上开设第二凹槽，供楼梯的最高层预制台阶单体插入，在最高层预制台阶单体的空腔中插入第二钢筋，在所述第二凹槽的两侧壁上开设卡槽放置所述第二钢筋；

37、step9.用混凝土模板封闭所述第二凹槽的侧面，用混凝土浇满所述第二凹槽，等待混凝土凝固并养护。

38、通过采用上述技术方案，采用钢结构配合现浇混凝土的方式，将楼梯的两端分别固定在第一安装平台、第二安装平台上，又利用了预制台阶单体与台阶连接件之间插接配合时可以用垫板垫高台阶的优势，且不影响预制台阶单体与台阶连接件的正常插接配合，也不影响台阶上表面的水平姿态，因此使得每级台阶的高度可以自由调节，从而轻松使最高层的预制台阶单体上表面与高处的安装平台齐平。