预制混凝土楼梯结构性能检验方法论文发表探讨

　　预制混凝土楼梯结构性能检验方法探讨

　　作者：李安永 吴志坤

　　(西安建构实业有限责任公司，陕西 西安 710605)

　　摘要：目前预制装配式混凝土常用构件大致包括叠合楼板、梁（叠合梁）、内外墙板、柱、楼梯、飘窗等，按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015 9.2.2要求，梁板类简支受弯预制构件进场时应进行结构性能检验，其中钢筋混凝土构件应进行承载力、挠度、裂缝宽度检验。检验数量要求：同一类型预制构件不超过1000个为一批，每批随机抽取1个构件进行结构性能检验。由于受弯构件大部分为非标准件，这类构件的检验难点主要在于试验值的计算，由于对规范的理解不同，试验取值存在较大差异，本文在计算上进行了较为详尽的说明。

　　关键词：预制混凝土楼梯；结构性能检验；荷载基本组合；荷载准永久组合

　　1前言

　　随着全国各地装配式建筑鼓励政策的出台，装配式建筑应用在逐渐推广开来，由于装配式建筑在许多地方属新兴事物，对预制构件的检验要求存在认识不足。进场产品需做哪些检验，施工方、监理认识都有差异。预制混凝土楼梯相比现浇施工，无论是在质量、造价还是施工进度上都有巨大的优势，应该是预制装配式构件中最具有性价比的产品。本文以某用户YTB-2楼梯为例，介绍了结构性能检验计算方法和检验过程。

　　2 预制楼梯概况

　　YTB-2楼梯外形尺寸如下

　　图1 YTB-2楼梯（单位：mm）

　　楼梯有效长度2780mm（投影长度2340mm），宽度1110mm，有效厚度130mm。实配钢筋情况：上层主筋（纵筋）Φ8，下层主筋（纵筋）7根Φ10，另外在两侧增加4根Φ14加强筋，钢筋均为三级钢。

　　楼梯自重：G=15.5kN；

　　考虑检验时构件平放，恒荷载标准值Gk=15.5×2.34/(2.78×1.11）×2.78=4.23kN/m2（对楼梯构件来说，恒荷载只有一个自重荷载）；

　　楼梯均布活荷载按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012[1]表5.1.1取标准值3.5kN/m2，考虑检验时构件平放：Qk=3.5×2.34/2.78=2.95kN/m2。

　　3 结构性能检验

　　预制楼梯属于非预应力构件，根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015[2]（下文简称《验收规范》）有关要求，应进行承载力、挠度、裂缝宽度检验。

　　3.1承载力检验

　　3.1.1《验收规范》B.1规定:

　　1.按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010[3]的规定进行检验时，构件承载力检验系数γ0u≥γ0[γu],其中γ0u—构件的承载力检验系数实测值，即构件的荷载实测值与荷载设计值（均包括自重）的比值；γ0—结构重要系数，按设计要求的结构等级确定，当无专门要求时取1.0；[γu]—构件的承载力检验系数允许值，按《验收规范》表B.1.1取用。2.当按构件的实配钢筋进行承载力检验时,应满足：γ0u≥γ0η[γu]，其中η—构件承载力检验修正系数，按实配钢筋的承载力计算确定。

　　3.1.2承载能力极限状态计算

　　按《混凝土结构设计规范》GB50010中 3.2承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，本次检验的构件为一般住宅，可不考虑偶然组合。荷载基本组合包括两个：

　　1.由可变荷载控制的效应设计值

　　基本组合的荷载分项系数按《混凝土结构设计规范》GB50010中3.2.4条规定取值:

　　Sd=1.2×4.23+1.4×2.95=9.21kN/m2 （1）

　　2.由永久荷载控制的效应设计值

　　=1.35×4.23+1.4×0.7×2.95

　　=8.60kN/m2 （2）

　　（1）和（2）相比，取用最不利的效应设计值9.21kN/m2

　　构件跨中弯矩

　　M1=1/8SdBL2

　　=(1/8×(Sd·1.11)·2.782

　　=9.88kN·m

　　本楼梯构件下部纵筋为7根Φ10钢筋,上下主筋间距102mm。当按构件的实配钢筋进行计算时，M2=fsASH0

　　=360N/mm2×550mm2×102mm=20.2kN·m

　　则构件承载力检验修正系数:

　　η=M2/M1=20.2/9.88=2.04

　　γ0u≥γ0η[γu] =1.0×2.04×1.2=2.45

　　其中[γu]按《验收规范》附录B表B.1.1取1.20。γ0—结构重要性系数，当无专门要求时取1.0；

　　承载力检验值:

　　γ0uSd=2.45×9.21=22.56kN/m2；

　　构件最大加载值:

　　P=γ0uSd-Gk=22.56-4.23=18.33kN/m2；

　　加载重量Fp=18.33×1.11×2.78=56.56kN

　　3.1.3承载力检验加载方案

　　楼梯属于简支构件，检验时一端采用铰支撑，另一端采用滚动支撑，本试验铰支撑采用∠30角钢，滚动支撑采用Φ30圆钢。楼梯上荷载部位分为5个区，间距50mm。均布荷载采用小型混凝土路缘石加载，路缘石尺寸780mm*250mm*80mm,重量37kg，人工较易搬动。对构件采用分级加载，每级加载量为检验值的 10 %，加载时力求轻拿轻放，避免影响挠度测量值；接近承载力检验值时，每级荷载不大于检验值的 5 %。每级加载完成后，持荷 10 min；达到承载力检验值后，持荷 1h，记录裂缝数量、宽度及挠度发展变化情况；最后分 3 级卸载，卸载后记录裂缝宽度及残余变形。在构件两端支座设置4个百分表、跨中布置2个百分表，记录变形量。

　　百分表布置及加荷如图2

　　图2 承载力加载

　　承载力加载值、挠度、裂缝宽度记录表如下：

　　本次试验的加载荷载—挠度、裂缝宽度曲线如图3所示。

　　图3 加载荷载—挠度、裂缝宽度曲线

　　</p>

　　在达到60%承载力检验值时裂缝宽度达到0.20mm，实测裂缝荷载值出现。楼梯承载力极限状态按《验收规范》表B.1.1应该是底面裂缝宽度达到1.5mm或挠度达到55.6mm(跨度的1/50），本次检验在达到最大加载重量并持荷3h后并未出现承载力极限状态标志，楼梯承载力合格。卸载时构件弹性恢复良好，残余挠度﹤2mm，裂缝宽度﹤0.3mm。

　　</p>

　　3.2 预制楼梯的挠度检验与裂缝宽度检验

　　3.2.1荷载计算

　　根据《验收规范》及《混凝土结构设计规范》的要求，对混凝土受弯构件，按荷载准永久组合计算,准永久组合的效应设计值计算式：

　　Sd=4.23+0.4×2.95=5.41kN/m2

　　需加载重量

　　Fp=（5.41-4.23）×1.11×2.78=3.64kN

　　3.2.2挠度允许值

　　按,《验收规范》附录B,B.1.2规定:

　　as0≤[as]

　　as0—在荷载准永久组合值作用下的构件挠度实测值；

　　[as]—挠度检验允许值

　　[as]=[af]/θ

　　[af]—受弯构件的挠度限值，取L/200

　　θ—考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数，按《混凝土结构设计规范》GB50010中7.2.5确定，本检验楼梯取1.6。

　　[as]=2780/(200×1.6)=8.7mm，即在准永久荷载组合值检验时，实测挠度值≤8.7mm。

　　3.2.3裂缝宽度

　　ω0s,max≤[ωmax]

　　[ωmax]按《验收规范》表B.1.5取用0.20mm。

　　挠度与裂缝宽度检验加载重量仅为3.64kN， 在楼梯的承载力试验中，加载至该重量时，挠度值﹤0.2mm，裂缝远未出现。

　　4 结论

　　本批楼梯按实配钢筋计算出来的承载力完全满足，挠度与裂缝宽度检验值远远低于允许值，判定该批构件合格。

　　参考文献

　　[1]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

　　[2]《混凝土结构施工质量验收规范》GB50204-2015

　　[3]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010