專利名稱：預(yù)制樓梯系統(tǒng)及其單元結(jié)構(gòu)、以及使用單元結(jié)構(gòu)建造樓梯系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)及其預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，以及涉及一種使用所述預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)建造預(yù)制樓梯系統(tǒng)的方法。具體地，本發(fā)明涉及高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)(其強(qiáng)度范圍為60到200MPa，并且其具有相對(duì)出色的柔韌特性，以及具有良好的水密性和耐用性)，和用來組裝這種預(yù)制樓梯系統(tǒng)的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，以及經(jīng)濟(jì)有效地建造預(yù)制樓梯系統(tǒng)，同時(shí)確保所述樓梯系統(tǒng)具有良好結(jié)構(gòu)質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
通常，建筑物尤其是高層建筑物中的垂直移動(dòng)線(moving line)，通過安裝電梯和樓梯系統(tǒng)而被連接。然而，在建造這種樓梯時(shí)，工作條件是艱苦和復(fù)雜的，這是因?yàn)闃翘莸奶蓦A(stair)要在狹窄的樓梯間空間內(nèi)用上板層和下板層(slab)連接，并且這種樓梯具有復(fù)雜的形狀，包括不同于傳統(tǒng)構(gòu)件(例如板層和垂直墻體)的垂直傾斜形狀。
目前，在建造居住或商住兩用住宅，或用于商業(yè)或購物中心的低層或高層建筑物時(shí)，通常使用的方法是制造整塊類型的水泥樓梯。
然而，在使用鋼筋混凝土建造這種樓梯時(shí)，存在的幾個(gè)問題是，必須執(zhí)行困難和耗時(shí)的處理，例如組裝制造傾斜樓梯板層的模具、鋼筋條的分布、以及組裝用于制造各個(gè)梯階的梯階踏板(tread)的模具，并且在這些處理之后還要對(duì)樓梯踏板的不平整表面進(jìn)行修整和粉刷等工作。此外，建造這種樓梯系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效率和生產(chǎn)效率都是低下的，因?yàn)槠錇閯趧?dòng)密集型并需要長(zhǎng)的建造時(shí)期。
為了解決上述問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們已經(jīng)提出了一種鋼筋混凝土預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其建造的方法包括以下步驟將地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)固定到墻體，將傳統(tǒng)的預(yù)制鋼筋混凝土樓梯置于地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)上，并接著使用灰漿將樓梯粘接至地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)。然而，作為可運(yùn)輸?shù)念A(yù)制樓梯，這種傳統(tǒng)鋼筋混凝土預(yù)制樓梯系統(tǒng)的應(yīng)用局限性在于，它與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆鑄混凝土樓梯相比，由于其相對(duì)的側(cè)邊(通過連續(xù)連接的直角三角形而形成)的緣故而并沒有減少重量和體積。此外，這種傳統(tǒng)的預(yù)制樓梯還具有的問題是，由于從地面樓梯平臺(tái)到中間樓梯平臺(tái)的長(zhǎng)度是連續(xù)的，或者從中間樓梯平臺(tái)到地面樓梯平臺(tái)的長(zhǎng)度是連續(xù)的，因此該預(yù)制樓梯又重又大，在將這種預(yù)制樓梯運(yùn)輸和安裝到適當(dāng)位置時(shí)是非常麻煩和不便的。此外，以這種方法，人們還提出了通過以下過程來安裝預(yù)制樓梯，包括以下步驟建造樓梯間，安裝一個(gè)或多個(gè)中間樓梯平臺(tái)和一個(gè)或多個(gè)地面樓梯平臺(tái)，將一個(gè)或多個(gè)預(yù)制樓梯置于中間樓梯平臺(tái)和地面樓梯平臺(tái)上，以及使用灰漿固定預(yù)制樓梯。然而，在實(shí)踐當(dāng)中，這種過程在建筑工地不能夠很好地使用，這是因?yàn)樵诮ㄔ斓倪^程當(dāng)中，這種預(yù)制樓梯即不能提供工作空間，也不能提供移動(dòng)線，原因是踏板和墻體不是同時(shí)澆筑的，因此在建造時(shí)具有多種不便。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們還提出了其他的方法來解決上述問題。例如，美國第5,203,128號(hào)專利中公開了一種預(yù)制樓梯，其中使用螺栓將單個(gè)的預(yù)制梯階(其中的每個(gè)由大致垂直的豎板部分和踏板部分構(gòu)成)固定到一對(duì)平行的樓梯基(即，樓梯階梯的一段)。然而，第5,203,128號(hào)專利并沒有給出由多個(gè)整體相互連接的梯階構(gòu)成的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，因?yàn)椋诮ㄔ爝@種預(yù)制樓梯時(shí)并沒有使用纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料。因此，存在的棘手的問題是，需要使用固定裝置(例如，螺釘)將單個(gè)的梯階固定，從而將梯階相互連接起來。此外，各個(gè)梯階在其前側(cè)的頂部具有肋條以加固其強(qiáng)度，并且該肋條從梯階的前側(cè)突出。因此，行走的人可能會(huì)因?yàn)楸焕邨l絆倒而受傷。
為了解決在建造上述傳統(tǒng)的鋼筋混凝土樓梯遇到的問題。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出使用預(yù)先制造好的鐵框架樓梯連接結(jié)構(gòu)。在這種方法，通過結(jié)合鐵框架單元而制造的鐵框架樓梯被附著到建筑物結(jié)構(gòu)上。這種方法在樓梯的建造、穩(wěn)定性、質(zhì)量等性能，以及降低建造周期方面具有良好的效果。然而，因?yàn)樵谥圃鞓翘輹r(shí)需要焊接各個(gè)踏板單元，因此這種方法在初始的樓梯制造階段就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的問題，例如，高的勞動(dòng)力成本，和由于焊接溫度而使得樓梯變形。此外，由于完工的鐵框架樓梯的金屬材料屬性的緣故，這種樓梯尤其不耐火，并且在一個(gè)或多個(gè)人上下樓梯時(shí)，由于施加到樓梯上的行走負(fù)重而產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。此外，因?yàn)闃翘莸慕饘倨潜〉?，因此降低了截面慣性矩，從而使得樓梯在使用中由于重量而產(chǎn)生變形現(xiàn)象。
為了解決鐵框架樓梯存在的上述問題，人們已經(jīng)提出了用于提供改進(jìn)的鐵框架樓梯的另一種方法，其中，將兩個(gè)踏板單元重疊結(jié)合從而減低了由于行走負(fù)重而引起的噪音和變形，并且通過螺釘將踏板單元和樓梯基(stringer)連接從而提高了制造和安裝的便利性以及改進(jìn)了這種樓梯的功能。然而，在考慮到制造成本時(shí)，這種樓梯并不優(yōu)于傳統(tǒng)的混凝土樓梯，此外，可以預(yù)期到，由于原材料價(jià)格的上漲，將使得鐵框架樓梯的制造成本在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)上漲。
如上所述，在混凝土建筑物中建造混凝土樓梯是勞動(dòng)密集型并且艱苦的工作，并需要精確度和較長(zhǎng)的時(shí)間周期。然而，迄今為止，還未曾提出能夠滿足經(jīng)濟(jì)效率、實(shí)用性和質(zhì)量特性要求的合適技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并進(jìn)而提出一種纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有60MPa到200MPa高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度，并與現(xiàn)有的高強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)相比具有較好的柔韌性，從而具有優(yōu)秀的耐用性和高載荷承載能力，該系統(tǒng)還具有良好的水密性和減低噪音(由梯階上施加的行走負(fù)載而產(chǎn)生的噪音)的特性。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有優(yōu)秀的建造特性，通過簡(jiǎn)單地將其設(shè)置在預(yù)定的位置，而無需在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝支撐件和形成制造樓梯自身的模具就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行安裝，從而減低了制造樓梯的周期和勞動(dòng)力成本，由此節(jié)約了建造成本并縮短了建造工作周期。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種預(yù)先制造的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供一種能夠降低制造和運(yùn)輸成本的預(yù)先制造的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種單元結(jié)構(gòu)，其可用來經(jīng)濟(jì)有效地制造根據(jù)本方面第一到第四目的中任意一個(gè)的預(yù)制纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料樓梯。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種經(jīng)濟(jì)有效地制造根據(jù)本方面第一到第四目的中任意一個(gè)的預(yù)制纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料樓梯的方法。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第一到第四目的的本發(fā)明的第一方面，提供了這樣一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，可包括通過一個(gè)接一個(gè)地將多個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)連接在一起形成的樓梯，各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)梯階，所述梯階具有彼此形成為一體的至少一個(gè)踏板和至少一個(gè)豎板；以及一對(duì)與所述樓梯結(jié)合的樓梯基，其中，各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料體，其由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比例是1∶0.9～1.7∶0.1～0.3∶0.02～0.1∶0.01～0.06∶0.03～0.2∶0.2～0.45，并具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第一到第四目的的本發(fā)明的第二方面，提供了這樣一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其中，各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)是超高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料體，并由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，所述混合物的混合比例是1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有范圍在100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第一到第四目的的本發(fā)明的第三方面，提供了一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其中，上述方面的至少一個(gè)樓梯基由金屬材料形成，或由上述高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料構(gòu)成。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第一到第四目的的本發(fā)明的第四方面，提供了這樣一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，在上述方面中的各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)的每個(gè)踏板嵌入有至少一個(gè)加固條，從而加固梯階單元結(jié)構(gòu)中的踏板的載荷能力，所述加固條的相對(duì)端物理地與兩個(gè)樓梯基連接并由其支撐。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第一到第四目的的本發(fā)明的第五方面，提供了這樣一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括連接部件，各個(gè)連接部件具有用于將第一到第三方面的樓梯基的頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域相互連接的加固部件，以及具有多個(gè)加固條，所述加固條垂直地連接到所述加固部件。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第五目的的本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了這樣一種預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其可由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，所述混合物的混合比例是1∶0.8～1.7∶0.1～0.4∶0.02～0.3∶0.01～0.07∶0.03～0.4∶0.18～0.45，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度，并且所述梯階單元包括至少一個(gè)梯階，所述梯階具有彼此形成為一體的至少一個(gè)踏板和至少一個(gè)豎板，其中，各個(gè)梯階具有在其一端形成的插入脊，以及在其另一端形成的伸長(zhǎng)的插入槽，以此將多個(gè)梯階一個(gè)接一個(gè)地連接起來以形成樓梯。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)上述第六目的的本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了這樣一種建造預(yù)制樓梯系統(tǒng)的方法，包括以下步驟組裝如上述方面中所述的多個(gè)纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，以及使用螺釘將梯階單元結(jié)構(gòu)安裝到一對(duì)樓梯基，從而形成預(yù)制樓梯；在形成預(yù)制樓梯系統(tǒng)之后或同時(shí)，分別將兩個(gè)連接部件固定到樓梯基的頂部和底部水平區(qū)域，各個(gè)連接部件具有加固部件和多個(gè)加固條，加固條與加固部件垂直連接；在支撐件上設(shè)置樓梯平臺(tái)梁，支撐件位于形成有一個(gè)或多個(gè)地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)的區(qū)域處，各個(gè)樓梯平臺(tái)梁設(shè)置有至少一個(gè)加固條；將具有固定的連接部件的預(yù)制樓梯設(shè)置在樓梯平臺(tái)梁上；以這樣的方式組裝用于建造地面樓梯平臺(tái)、中間樓梯平臺(tái)和墻體的模具，即，在樓梯基能夠嵌入并固定到待被建造的墻體的位置，樓梯基中的一個(gè)能夠作為模具使用；以及將混凝土注入到模具，從而同時(shí)整體地形成地面樓梯平臺(tái)、中間樓梯平臺(tái)和墻體。


在參照相應(yīng)的附圖進(jìn)行下面詳細(xì)的描述后，本發(fā)明的上述和其他目的、特征及有益效果將變得顯而易見，其中，圖1到圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的預(yù)制樓梯系統(tǒng)的分解立體圖，在其中省略了某些部件；圖4到圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的內(nèi)螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu)的立體圖；圖8到圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的外螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu)的立體圖；圖12到圖13是分別示例性示出用于內(nèi)螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu)的踏板和用于外螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu)的踏板的示意圖，其中，各圖的左部分是相應(yīng)的踏板的側(cè)視圖，而右部分是截面俯視圖；圖14是示意圖，其示例性地示出了內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件和外應(yīng)力分配結(jié)合部件如何從根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的預(yù)制樓梯系統(tǒng)的樓梯基的內(nèi)表面和外表面結(jié)合在一起；圖15是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的預(yù)制樓梯系統(tǒng)的樓梯基的截面?zhèn)纫晥D；圖16到圖18是顯示在組裝本發(fā)明的預(yù)制樓梯系統(tǒng)時(shí)，梯階單元結(jié)構(gòu)連接到根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的樓梯基的示意圖；圖19是顯示具有多個(gè)踏板嵌入槽(其在樓梯基的內(nèi)表面上形成)的樓梯基立體圖；圖20到圖22是能夠應(yīng)用到圖19的樓梯基的梯階單元結(jié)構(gòu)的立體圖；圖23是示出建造樓梯系統(tǒng)的創(chuàng)造性方法的示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的預(yù)制樓梯被置于樓梯平臺(tái)梁，接著同時(shí)建造地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)；圖24是顯示用于同時(shí)建造圖23中的實(shí)施方案的地面樓梯平臺(tái)、中間樓梯平臺(tái)和墻體的創(chuàng)造性方法的示意側(cè)視圖；圖25是沿著圖24的線I-I獲取的截面圖；以及圖26是顯示在建造樓梯系統(tǒng)的本發(fā)明方法中使用的樓梯平臺(tái)梁的優(yōu)選實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照相應(yīng)的附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。在下面的描述和附圖中，用相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部件，從而省略對(duì)相同或相似部件的重復(fù)描述。
圖1到圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的、高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1、1a和1b的分解立體圖，在其中省略了某些部件。由于預(yù)制樓梯系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)相互之間是一致的，因此為了描述便利，將同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行描述。
預(yù)制樓梯系統(tǒng)1、1a或1b包括樓梯10和兩個(gè)分別位于樓梯10兩側(cè)的傾斜的樓梯基20(可選擇地，傾斜的混凝土樓梯基20和傾斜的鐵樓梯基21)，以及用于將傾斜的側(cè)板20的頂端和底端連接到地面樓梯平臺(tái)(參見圖23中的參考標(biāo)號(hào)3和4)或中間樓梯平臺(tái)(參見圖23中的參考標(biāo)號(hào)2)的連接部件31。由于這種樓梯10以預(yù)制的形式應(yīng)用到建筑工地，所以可以簡(jiǎn)化建造樓梯的復(fù)雜處理，以降低用于建造這種樓梯的勞動(dòng)力成本和時(shí)間周期，從而節(jié)約了建造成本。此外，由于這種樓梯系統(tǒng)是通過組裝樓梯基(優(yōu)選地，具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度)和踏板(通常具有60MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度)來實(shí)現(xiàn)的，其中樓梯基和踏板由高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的混凝土混合物形成，所以可以預(yù)制造出具有便于運(yùn)輸?shù)闹亓?使用現(xiàn)有的混凝土無論如何都不能得到)的預(yù)制樓梯系統(tǒng)，或通過簡(jiǎn)單地將該樓梯置于合適的位置而無需安裝腳手架(支架)和制造模具就能夠安裝這種樓梯系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，樓梯10和樓梯基20(假設(shè)樓梯基不是由鐵板構(gòu)成)典型地由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比例是1∶0.9～1.7∶0.1～0.3∶0.02～0.1∶0.01～0.06∶0.03～0.2∶0.2～0.45，并具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度，和不高于7％的后固化空隙率，通常在3％到7％的范圍內(nèi)。如果需要的話，水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合比可以是1∶0.8～1.5∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，后固化強(qiáng)度可以是100到200MPa，后固化空隙率可以不高于5％，典型在3％到5％的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，樓梯10可以是高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合體，其具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度，樓梯基20可以是超高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合體，其具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度。
由于包括了金屬纖維，因此本發(fā)明的預(yù)制樓梯系統(tǒng)1或1a具有柔性，這在傳統(tǒng)的高強(qiáng)度混凝土樓梯系統(tǒng)是不會(huì)存在的。此外，由于低的空隙率，它還具有良好的水密性，以及由于其具有的高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度，而具有足夠的結(jié)構(gòu)負(fù)載承載能力以及耐久性。此外，本發(fā)明的預(yù)制樓梯系統(tǒng)1或1a能夠很好地降低行走負(fù)載引起的噪音。
在上述混合成分中，細(xì)集料包括不少于90％的硅砂(SiO2)是期望的，典型地包括90％到99.9％的硅砂，其中，硅砂的平均粒徑不大于0.7mm，典型地為0.1到0.7mm。然而，本發(fā)明并不局限于此。
在上述混合成分中，添裝料包括不少于97％的硅砂(SiO2)是期望的，典型地包括97％到99.9％硅砂，其中，硅砂的平均粒徑不大于20μm，典型地為3到20μm。然而，本發(fā)明并不局限于此。
在上述混合成分中，細(xì)陶瓷粉優(yōu)選但并不限于從硅粉、高爐礦渣、粉煤灰、細(xì)石粉、以及它們的組合中選擇，其中硅粉是優(yōu)選的。
對(duì)于上述混合成分中的減水劑，可以使用如在本領(lǐng)域中公知或可以得到的“超高性能減水劑”的任意減水劑。其中，對(duì)于具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料，減水劑允許水泥組合物在其中水和水泥的比例為20％到45％時(shí)，具有足夠的流動(dòng)性，以及對(duì)于具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度的超高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料，減水劑允許水泥組合物在其中水和水泥的比例為18％到30％時(shí)，具有足夠的流動(dòng)性。由于上述各種超高性能的減水劑能夠從各公司購買到并且在本領(lǐng)域是公知的，因此省略了對(duì)其進(jìn)一步的描述。
此外，在上述混合成分中，金屬纖維優(yōu)選但不限于具有不高于30mm的平均長(zhǎng)度，典型地為0.3mm到30mm，其平均直徑不大于0.5mm，典型地為0.1mm到0.5mm，其形狀因數(shù)約為60到70，優(yōu)選約為65?？梢允褂萌我饩哂袕?qiáng)韌性的金屬絲作為金屬纖維而沒有任何限制，但通常優(yōu)選地使用鋼絲作為金屬纖維。將金屬纖維包括進(jìn)來減少了傳統(tǒng)的高強(qiáng)度混凝土的易碎性，并使合成物具有柔性特性。
樓梯10和樓梯基20(假設(shè)該樓梯基并不是由鐵板構(gòu)成)通過使用攪拌器徹底攪和上述組合物(其中攪拌器允許所有的成分特別是金屬纖維均勻地分散)以形成水泥合成物，將水泥合成物注入到模具，0.5到2天之后脫模而形成高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制結(jié)構(gòu)，通常將各成分注入到模具需要1天的時(shí)間，在不低于20℃的溫度下，典型地在20℃到100℃(在高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的情況下)，或者在不低于70℃的溫度下，典型地在20℃到100℃(在超高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的情況下)，以及在相對(duì)濕度為80％到100％的條件下，將該水泥合成物進(jìn)行48到72小時(shí)的蒸氣養(yǎng)護(hù)，從而制造出具有后固化強(qiáng)度為60MPa到100MPa的預(yù)制結(jié)構(gòu)。由于在高溫下進(jìn)行了蒸汽熟化，因此在高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料中在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生并完成了干縮和蠕變，由此在樓梯系統(tǒng)構(gòu)建好后不會(huì)發(fā)生特別的結(jié)構(gòu)變形。
下面將參照?qǐng)D1再次描述根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1。
在圖中示出的實(shí)施例中，本發(fā)明的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1包括樓梯10，其由多個(gè)踏板11和豎板12構(gòu)成，豎板12位于相鄰的兩個(gè)踏板11之間，從而使得踏板11通過豎板12連續(xù)地連接在一起；兩個(gè)金屬樓梯基21(例如，由鐵形成的樓梯基)；兩個(gè)連接部件30，用于將樓梯基21的頂端和底端分別與地面樓梯平臺(tái)或中間樓梯平臺(tái)(未示出)連接，其中，盡管踏板11由于包括了金屬纖維而各自具有抵抗張力的耐久性，但是還可以用內(nèi)螺紋16(鄰近加固條117的相對(duì)端形成)將兩個(gè)加固條117(例如，鐵加固桿)嵌入到各個(gè)踏板11中(這將在后面描述，如圖12所示)，從而確保抵抗張力的強(qiáng)耐久力，螺紋孔14暴露于各個(gè)踏板11的相對(duì)側(cè)面，從而使得陽螺紋53能夠從鐵樓梯基21的外表面插入到螺紋孔14，由此分別安裝在螺紋孔14中。
上述加固條117是否設(shè)置在各個(gè)踏板中，以及在各個(gè)踏板中設(shè)置多少加固條117對(duì)于本發(fā)明都不是重要的，而是可選的。如果設(shè)置了加固條，典型地設(shè)置兩個(gè)或三個(gè)加固條。
上述樓梯10包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)制的梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140，其每一個(gè)都具有一個(gè)或多個(gè)梯階(優(yōu)選地為一到四個(gè)梯階)，所述梯階彼此形成為一體，并且每個(gè)梯階具有踏板113和豎板111。梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140的每一個(gè)都在一個(gè)端部具有嵌入邊緣112，并在另一端部具有伸長(zhǎng)的嵌入槽12，從而使得一個(gè)或多個(gè)預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140能夠相互組裝，以形成預(yù)制樓梯10，并因此而形成預(yù)制樓梯系統(tǒng)1或1a。
各個(gè)踏板11的厚度對(duì)于本發(fā)明并不重要，而是可選的。然而，它們的厚度優(yōu)選不超過7cm，并且更優(yōu)選地不超過5cm，從而減少踏板11的重量。
下面參照?qǐng)D4-13更加詳細(xì)地描述相互組裝在一起、以形成上述樓梯10的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)。
各個(gè)樓梯基21通常具有頂部水平區(qū)域28、傾斜區(qū)域27以及底部水平區(qū)域29，并還包括緊固孔24，緊固孔24穿過樓梯基21形成，并與螺紋孔115的位置對(duì)應(yīng)，其中，內(nèi)螺紋16分別在螺紋孔115中形成，其鄰近嵌入的加固條117的相對(duì)端部(參見圖12)，以此通過插入固定裝置例如螺釘53，即，使得螺釘53與內(nèi)螺紋16接合，而能夠?qū)⑻ぐ?1固定到樓梯基。
接下來參照?qǐng)D14和圖1描述在相互連接樓梯10和樓梯基21時(shí)使用的內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40和外應(yīng)力分配結(jié)合部件50。
內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40可應(yīng)用到樓梯基21的內(nèi)表面，以減輕樓梯10的踏板11和樓梯基21相互連接時(shí)，在加固條117周圍聚集的應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40的每一個(gè)都具有穿過其中形成有兩個(gè)通孔44的本體42，一對(duì)垂直地隔開與踏板11的厚度相對(duì)應(yīng)的距離、并從本體42向內(nèi)延伸的側(cè)翼41，以及支撐和固定延伸部分43。
此外，各個(gè)外應(yīng)力分配結(jié)合部件50形成有矩形的形狀并具有緊固孔52，緊固孔52形成為與具有內(nèi)螺紋16的螺紋孔115(與在踏板11中嵌入的加固條117的相對(duì)端鄰近)的位置相對(duì)應(yīng)。
因此，通過螺釘53，在樓梯10(參見圖1)的各個(gè)踏板11的相對(duì)側(cè)中的螺紋孔115、內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件的通孔44、樓梯基21中的緊固孔24、以及內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40中的緊固孔52被相互固定在一起。這時(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)踏板11的相對(duì)側(cè)部分分別安裝在內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40的側(cè)翼41之間的空間中，所以能夠有效地分配應(yīng)力。
此后，多個(gè)內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40牢固地固定到樓梯基21的內(nèi)表面，從而使得連接器40的延伸部分43和本體42與樓梯基21的內(nèi)表面鄰靠并由其支撐。多個(gè)外應(yīng)力分配結(jié)合部件50水平地設(shè)置在樓梯基21的外表面上并與其鄰靠，從而分別與內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40的位置相對(duì)應(yīng)。因此，在踏板11和樓梯基20相互連接時(shí)，能夠減少在加固條117(例如，鐵加固桿)周圍聚集的應(yīng)力，以此將應(yīng)力分布到踏板11的相對(duì)側(cè)。此外，樓梯基21和樓梯10之間的空間填充有內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件40，從而能夠防止從樓梯10的頂側(cè)向底側(cè)透水，或者能夠防止污染物通過。
接下來將描述用于將預(yù)制樓梯10和地面樓梯平臺(tái)或中間樓梯平臺(tái)(未示出)相互連接的連接部件30。
在圖中示出的各個(gè)連接部件30具有垂直地通過螺紋擰到或焊接到加固部件31的多個(gè)加固條32，如上所述。加固條32具有不超過1m的長(zhǎng)度，并優(yōu)選地具有撐帽式桿(headed bar)的形式(未用附圖標(biāo)記示出)，從而充分地增加相對(duì)于地面樓梯平臺(tái)或中間的樓梯平臺(tái)的附著力。同時(shí)，還可以在兩個(gè)樓梯基21的頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域28和29形成加固條32a。
雖然示出了在鄰近連接部件30的加固部件31的相對(duì)端部形成有螺紋孔(未用附圖標(biāo)記示出)，以及內(nèi)螺紋(未用附圖標(biāo)記示出)位于該螺紋孔中，但是可以在加固部件31的相對(duì)端部形成外螺紋，所述外螺紋延伸超出各個(gè)踏板的相對(duì)橫向側(cè)。
在將樓梯10和兩個(gè)樓梯基21進(jìn)行組裝的同時(shí)或之后，在連接部件30的相對(duì)端部抵靠樓梯基21的頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域28和29的內(nèi)表面狀態(tài)下，將螺釘28b和29b插入到固定孔(未用附圖標(biāo)記示出)內(nèi)，其中固定孔穿過樓梯基21的頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域28和29的加固板28a和29a(它們是可選的)形成。接著，將螺釘28b和29b安裝在加固部件31的相對(duì)端部形成的螺紋孔37內(nèi)，從而將加固部件31牢固地固定到樓梯基20。
以這種方式組裝的本發(fā)明的預(yù)制樓梯系統(tǒng)1以下面的方式構(gòu)建使用支撐件(未示出)臨時(shí)地支撐樓梯平臺(tái)梁60(參見圖23到26)，將預(yù)制樓梯1的兩個(gè)樓梯基31的頂部和底部設(shè)置在樓梯平臺(tái)梁60上，接著在上述連接部件30和從連接部件30暴露出來的加固條32上方制造模具，并將混凝土注入到該模具中，從而隨同墻體(將參照?qǐng)D24和25詳細(xì)描述)一起形成地面樓梯平臺(tái)3和4(參見圖23)以及中間樓梯平臺(tái)2(參見圖23)，其中樓梯10的頂部和底部一體地分別與地面樓梯平臺(tái)3或4和中間樓梯平臺(tái)2進(jìn)行無縫連接。
當(dāng)然在本發(fā)明的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)中，還可以是樓梯基中的一個(gè)由金屬材料形成，而另一個(gè)由纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料形成。
參見圖2，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1a具有與圖1中示出的樓梯系統(tǒng)基本相同的結(jié)構(gòu)，不同之處在于圖1中的樓梯基21由金屬材料形成，而纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1a的兩個(gè)樓梯基20都用纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料制成，以及不同之處還在于如參照?qǐng)D8到11和13所描述的那樣，加固條117從踏板11相對(duì)的側(cè)突出，在加固條117的突出端部上形成有外螺紋118，從而能夠與外應(yīng)力分配結(jié)合部件50(其位于樓梯基20的外表面)的外表面上的內(nèi)螺紋51緊緊接合。因此，對(duì)于纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1a附加的描述將被省略。
參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1b除了連接部件30外與圖2中示出的樓梯系統(tǒng)相同。圖3中所示的連接部件30與圖2中所示的連接部件相同之處在于它們都分別與加固部件31垂直連接，并且其每一個(gè)都具有多個(gè)加固條32，加固條32均為撐帽式桿，圖3與圖2中的連接部件30的唯一不同之處在于，圖3中的上述加固部件31嵌入于截面為方形、矩形或梯形的棱柱形混凝土體中。因此，不再對(duì)纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1b進(jìn)行進(jìn)一步描述。
下面將參照?qǐng)D4-13描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的、組裝至本發(fā)明的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)1、1a和1b的梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140。
首先，梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130、140、110a、120a、130a和140a可以分為兩種類型。在第一種類型(內(nèi)螺紋類型)中，內(nèi)螺紋115和114鄰近加固條117的相對(duì)端部形成，其中，加固條117嵌入在樓梯10的踏板11中(參見圖1)，樓梯基21被設(shè)置成分別與樓梯10的一個(gè)端部接觸(參見圖1)，然后螺釘(未示出)穿過樓梯基21與內(nèi)內(nèi)螺紋115和116接合，以此固定樓梯基21，如圖4到7和圖12所示。在第二種類型(外螺紋類型)中，外螺紋118在加固條117的相對(duì)端部形成，其中，加固條117嵌入在樓梯10的踏板11中，加固條117相對(duì)端部從樓梯10的踏板11的兩側(cè)延伸(參見圖2和圖3)，樓梯基20被設(shè)置成分別與踏板11的一個(gè)側(cè)部接觸，在加固條117的相應(yīng)端部形成的外螺紋118延伸穿過樓梯基20(參見圖2和3)，并且螺母(未示出)與延伸穿過樓梯基20的外螺紋118接合，從而固定樓梯基20，如圖8到11以及圖13所示。
本發(fā)明的樓梯部分10根據(jù)如下方式來構(gòu)建澆鑄并固化樓梯基20和梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130、140、110a、120a、130a和140a(當(dāng)然，如果樓梯基21由金屬材料制造的話，僅澆鑄和固化梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130、140、110a、120a、130a和140a)，接著將樓梯基20和梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130、140、110a、120a、130a和140a相互組合，以形成整體的預(yù)制樓梯10，并接著使用起重機(jī)將該預(yù)制樓梯10移動(dòng)到建筑工地設(shè)置樓梯的位置，然后安裝樓梯10。
根據(jù)本發(fā)明，盡管根據(jù)所完成的樓梯系統(tǒng)的安全負(fù)載強(qiáng)度，作為加固條117的鐵加固條的數(shù)量和面積是可選的和變化的，但通常將兩條或三條鐵加固條嵌入到各個(gè)踏板11中。
圖4到圖7是分別顯示內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140的立體圖，其中，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140可具有高或超高的強(qiáng)度。如果它們具有高的強(qiáng)度，則它們通過混合水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、金屬纖維和水形成，其混合比例是1∶0.9～1.7∶0.1～0.3∶0.02～0.1∶0.01～0.06∶0.03～0.2∶0.2～0.45，并具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度。其中，各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)具有一到四個(gè)梯階，各個(gè)梯階具有整體形成的踏板113和豎板111。各個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)在其一個(gè)端部具有插入脊113，并且在其另一個(gè)端部具有伸長(zhǎng)的插入槽114，從而能夠通過將一個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)的插入脊安裝到另一個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)的插入槽中，而將多個(gè)這種樓梯結(jié)構(gòu)單元一個(gè)接一個(gè)的連接，由此形成樓梯部分10(參見圖1到3)。
由于以上已經(jīng)參照?qǐng)D1描述了樓梯10的制造過程，因此，在此省略其額外描述。
圖1中的內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110包括踏板113(其底側(cè)前端形成有伸長(zhǎng)的插入槽114)，以及豎板111(其頂端形成有插入脊112，并垂直于踏板113延伸)，其中，踏板113和豎板11形成為一體。作為一種選擇，在踏板113頂側(cè)的前區(qū)域可形成有多個(gè)防滑槽116，此外，多個(gè)加固條117(例如，鐵加固條)嵌入在踏板113中，多個(gè)內(nèi)螺紋(未用附圖標(biāo)記示出)分別鄰近于踏板的加固條117的相對(duì)側(cè)端形成，螺紋孔115暴露于梯階單元結(jié)構(gòu)110的相對(duì)側(cè)面。因此，在形成樓梯部分10(參見圖1)時(shí)，多個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)110以如下方式組裝將一個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)110的插入脊112插入到第二個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)的插入槽114中，然后將第二個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)110的插入脊112插入到第三個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)110的伸長(zhǎng)的插入槽114中。
圖5到圖7中顯示的內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)120、130和140通過整體連接圖4中顯示的兩到四個(gè)內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110而形成，并基本和上述梯階單元結(jié)構(gòu)110的建造相同。因此，在這里省略了對(duì)內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)120、130和140的進(jìn)一步描述。
圖12示意性地示出了用于內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140的踏板113的示例，其中，在圖的左側(cè)部分顯示了左視圖，而右側(cè)則顯示了截面俯視圖。踏板113包括兩個(gè)或三個(gè)嵌入在踏板113中的加固條117，以及螺紋孔15中的內(nèi)螺紋16，螺紋孔15在踏板113鄰近加固條117的相對(duì)端部的位置形成，并向踏板113外側(cè)開放。
因此，在內(nèi)螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140中，螺釘從樓梯基21的外表面穿過樓梯基21，被安裝到螺紋孔115中，以此將樓梯10和樓梯基21相互連接在一起，如上參照?qǐng)D1所述。
圖8到圖11分別是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的外螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu)110a、120a、130a和140a的立體圖，其中，除了在圖8到圖11顯示的加固條117嵌入在踏板113中且不具有任何內(nèi)螺紋、并且在加固條117的暴露的端部形成有外螺紋118外，加固條117基本與圖4到圖7中顯示的相同。因此，在這里省略了對(duì)加固條117的進(jìn)一步描述。
圖13示意性地示出了用于外螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110a、120a、130a和140a的踏板113的示例，其中，在圖的左側(cè)部分顯示了左視圖，而右側(cè)則顯示了截面俯視圖。踏板113包括兩個(gè)或三個(gè)嵌入在踏板113中的加固條117，以及加固條117的相對(duì)端部暴露在踏板113的外側(cè)，其中，外螺紋118在踏板113在加固條117的暴露的端部上形成。
因此，在外螺紋式的梯階單元結(jié)構(gòu)110a、120a、130a和140a中，螺母51被安裝到延伸穿過樓梯基20的外螺紋118上，以此將樓梯10和樓梯基20相互連接在一起，如以上參照?qǐng)D2所述。
通常使用鐵模具來制造上述梯階單元結(jié)構(gòu)110、120、130和140，因?yàn)檫@種模具可以反復(fù)使用。然而，考慮到制造模具的難易度和成本，可以使用塑料模具或經(jīng)過纖維加固的塑料模具。
作為一種選擇，通過預(yù)先將有機(jī)或無機(jī)的顏料與梯階單元結(jié)構(gòu)和/或樓梯基的材料混合并攪拌，接著澆筑并固化這些材料，來制造出具有期望顏色的根據(jù)本發(fā)明的梯階單元結(jié)構(gòu)和/或樓梯基，在此，可以簡(jiǎn)化或省略上色的工作，這些工作可以在完成建造樓梯系統(tǒng)后作為修整工作來執(zhí)行。
下面將參照?qǐng)D15進(jìn)一步描述樓梯基20。樓梯基20以傳統(tǒng)的形式形成，具有頂部水平區(qū)域28，傾斜區(qū)域27和底部水平區(qū)域29。穿過樓梯基20形成有多個(gè)固定孔24，固定孔24與嵌入在踏板11(各個(gè)踏板可具有兩個(gè)或三個(gè)如上所述的加固條170)并從其相對(duì)兩側(cè)延伸的加固條117的位置對(duì)應(yīng)，以使得加固條117延伸通過固定孔24，從而連接和支撐踏板40和樓梯基20。樓梯基20(其為由纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料制造的預(yù)制部件)具有纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料體的拉伸強(qiáng)度(約15MPa)，這對(duì)于樓梯基來說是足夠的。然而，通過在樓梯基20內(nèi)嵌入一個(gè)或多個(gè)彎曲的加固條(例如，具有向上彎曲端部的鐵加固桿，未示出)或如圖所示的加固金屬絲網(wǎng)26來確保這種樓梯基的拉伸強(qiáng)度的加固也是可能的，其中，加固條或加固金屬絲網(wǎng)26的數(shù)量和嵌入位置通過計(jì)算樓梯基能夠足以支撐在樓梯基20上發(fā)生的拉伸載荷的拉伸強(qiáng)度而確定。
如果期望的話，可以在樓梯基20的上方提供導(dǎo)桿或安全圍墻，從而保護(hù)年老和體弱者。
盡管對(duì)于本發(fā)明來說是可選的，但是樓梯基20的厚度優(yōu)選為不大于10cm，更優(yōu)選為不大于7cm，從而降低樓梯基20的重量。
圖16到18示例性地顯示了用于通過組裝多個(gè)不同的梯階單元結(jié)構(gòu)110、110b和110c(其每一個(gè)形成單獨(dú)的梯階)形成樓梯系統(tǒng)的實(shí)施例，其中，附圖標(biāo)號(hào)27表示樓梯基20或21的傾斜區(qū)域。
圖16顯示了梯階單元結(jié)構(gòu)110，其中各個(gè)單元結(jié)構(gòu)與圖4中示出的一致。圖17顯示了其中每一個(gè)與圖4中示出的相比具有不同形式的梯階單元結(jié)構(gòu)110b，其中梯階單元結(jié)構(gòu)110b包括具有位于其頂側(cè)后端的插入脊的踏板(未用附圖標(biāo)記表示)，以及從踏板的前端向下延伸并在其下端具有伸長(zhǎng)的嵌入槽(未用附圖標(biāo)記表示)的豎板(未用附圖標(biāo)記表示)，踏板和豎板相互形成為一體。圖18顯示了每一個(gè)采取了另外不同形式的梯階單元結(jié)構(gòu)110c，其中梯階單元結(jié)構(gòu)110c具有踏板，從踏板的前端向下延伸并在其下端具有伸長(zhǎng)的嵌入槽(未用附圖標(biāo)記表示)的前豎板，以及從踏板的后端向上延伸并在其頂端具有伸長(zhǎng)的嵌入脊(未用附圖標(biāo)記表示)的后豎板，踏板和前后豎板相互形成為一體。
在將圖16-18所示的本發(fā)明的梯階單元結(jié)構(gòu)110、110b和110c以及圖5-11所示的其他梯階單元結(jié)構(gòu)110a、120、130a、130、140和140a相互連接在一起時(shí)，不需要使用例如螺釘?shù)墓潭ㄑb置。
此外，為了進(jìn)一步確保本本發(fā)明的預(yù)制樓梯上的應(yīng)力分布，以及獲得穩(wěn)定的預(yù)制樓梯系統(tǒng)，可以在如圖19所示的樓梯基20的內(nèi)表面形成用于插入踏板(在圖1到3中用附圖標(biāo)記11表示)的矩形槽210。
如果樓梯基20具有如圖19所示的矩形槽210，則使用如圖20-22所示的通過修改以適用于這種樓梯基20的梯階單元結(jié)構(gòu)110’、110b’和110c’是必要的。梯階單元結(jié)構(gòu)110’、110b’和110c’分別與圖16-18中示出的梯階單元結(jié)構(gòu)110、110b和110c基本相同，不同點(diǎn)在于，各個(gè)踏板113具有從踏板113的左右兩側(cè)一體延伸出的延伸部分113a，從而使得延伸部分113a可嵌入或支撐于相應(yīng)的樓梯基20上的矩形槽210，以確保應(yīng)力分布。因此，在此省略了對(duì)梯階單元結(jié)構(gòu)110’、110b’和110c’進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
當(dāng)然，還可以形成具有這樣的延伸部分113a的梯階單元結(jié)構(gòu)110’、110b’和110c’，其中在外螺紋類型(例如上述外螺紋類型的梯階單元結(jié)構(gòu))中，延伸部分113a在如上所述的踏板113的左右兩側(cè)與踏板113一體形成，并且加固條117的對(duì)于本發(fā)明來說不是必需的而是可選的。
圖23示例性地顯示了在將本發(fā)明的預(yù)制樓梯10設(shè)置在由支撐件90承載的樓梯平臺(tái)梁60上后，構(gòu)造地面樓梯平臺(tái)3和4、中間樓梯平臺(tái)2以及墻體(在圖25中用附圖標(biāo)記80表示)的方法。
首先，參照?qǐng)D26描述樓梯平臺(tái)梁60。盡管通過高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料形成這種樓梯平臺(tái)梁60是可能的，但是期望通過具有超高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料來形成。
具體地，這種樓梯平臺(tái)梁可由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比例是1∶0.9～1.7∶0.1～0.3∶0.02～0.1∶0.01～0.06∶0.03～0.2∶0.2～0.45，并具有60MPa到100MPa的后固化強(qiáng)度，和不高于7％的空隙率，通常的范圍為3％到7％。然而，更優(yōu)選的是，這種樓梯平臺(tái)梁可由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比為1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度，和不高于5％的后固化空隙率，通常的范圍為3％到5％。
上述樓梯平臺(tái)梁60具有至少兩個(gè)嵌入在其中的加固條61，以及分別在加固條61相對(duì)兩側(cè)附近設(shè)置的加固部件62，其中，加固條61延伸超出加固部件62，從而使得加固條61的延伸部分63暴露到樓梯平臺(tái)梁60的外側(cè)。此外，多個(gè)肋條64嵌入在樓梯平臺(tái)梁60中，并從其頂部表面延伸暴露出。樓梯平臺(tái)梁60的前側(cè)可以被形成為傾斜的延伸部分65，這在本發(fā)明中不是必須的而是可選的。
提供加固條61從樓梯平臺(tái)梁60延伸的延伸部分63，目的在于澆筑混凝土后將樓梯平臺(tái)梁60與墻體結(jié)合在一起，從而增強(qiáng)樓梯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提供暴露到樓梯平臺(tái)梁60頂部的肋條64的目的在于，在澆筑混凝土后使樓梯平臺(tái)梁60和混凝土之間具有足夠的結(jié)合強(qiáng)度，其中，樓梯平臺(tái)梁60和混凝土將形成地面樓梯平臺(tái)或中間樓梯平臺(tái)。
如果樓梯平臺(tái)(用于地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)的概括性術(shù)語)具有例如約15cm的厚度，則樓梯平臺(tái)梁60具有約為5cm的厚度(高度)。此外，樓梯平臺(tái)梁60應(yīng)該具有能夠支撐樓梯基20的最小寬度，并具有在樓梯平臺(tái)板中方便鐵加固條設(shè)置的形式。
如圖23所示，使用上述樓梯平臺(tái)梁60來加強(qiáng)模具的支撐力，因?yàn)檫@種模具提供的支撐力不足以使得預(yù)制樓梯10被設(shè)置在模具上，這種預(yù)制樓梯10被設(shè)置于由支撐件90支撐的樓梯平臺(tái)梁60上。
在圖中，附圖標(biāo)記32表示加固條。
圖24是顯示用于同時(shí)構(gòu)建地面樓梯平臺(tái)3和4、中間樓梯平臺(tái)2、以及墻體(在圖25中用附圖標(biāo)記80表示)的本發(fā)明方法的示例性側(cè)視圖，圖25是沿著圖24中的線I-I獲取的截面圖。
參照?qǐng)D24，頂部水平區(qū)域29和底部水平區(qū)域28被分別置于樓梯平臺(tái)60上，樓梯平臺(tái)60由支撐件90支撐。在所示出的實(shí)施例中，用于形成墻體的模具可由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的矩形模具80(即，位于由V1、h1、V2和h2限定的區(qū)域外側(cè)的面積)和多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三角形模具70a構(gòu)成，標(biāo)準(zhǔn)化的矩形模具70a與位于樓梯基20的區(qū)域(即，由V1、h1、V2和h2限定的區(qū)域內(nèi)側(cè)的面積)內(nèi)的傾斜區(qū)域27接觸，其中，用于預(yù)制樓梯10的樓梯基中的一個(gè)樓梯基20用來作為模具。在附圖中，附圖標(biāo)號(hào)2和4分別表示中間樓梯平臺(tái)和地面樓梯平臺(tái)。
如圖25所示，用作模具的樓梯基20位于這樣的位置，在該位置樓梯基20能夠被嵌入并固定到要被構(gòu)建的墻體80中(即，處于不與模具70和70a共面，而是偏移到墻體80內(nèi)的平面上的位置，因此樓梯基20可以由墻體80牢固地支撐)，因此，同時(shí)形成墻體80、地面樓梯平臺(tái)3和4、以及中間樓梯平臺(tái)2，從而使得在構(gòu)造的過程當(dāng)中，預(yù)制樓梯10能夠提供工作空間和移動(dòng)線。因此，這種預(yù)制樓梯在使用上是非常經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的。
同時(shí)，不管用于墻體的模具是永久模具還是臨時(shí)模具，形成墻體模具(其中一些由替代現(xiàn)有模具的樓梯基來形成)是容易的。
如上所述，由于本發(fā)明的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)具有的柔韌性，其在耐用性和負(fù)載承載能力方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有60MPa到200MPa的高或超高強(qiáng)度。此外，它還具有優(yōu)秀的水密性，并具有能夠顯著降低行走噪音等性能。此外，通過使用一個(gè)或多個(gè)上述纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)單和容易地提供本發(fā)明的預(yù)先制造的高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)。因此，能夠通過以下步驟安裝這種樓梯系統(tǒng)，即，在無需制造用于樓梯自身的模具或支撐件的情況下，支撐樓梯平臺(tái)梁，接著簡(jiǎn)單地將一個(gè)或多個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)設(shè)置在樓梯平臺(tái)梁上。此外，由于可以使用樓梯基替代一些用于形成墻體的模具，因此，可以通過組裝用于樓梯平臺(tái)和墻體的模具、接著同時(shí)將混凝土注入到所有的模具中，而整體地形成墻體和樓梯平臺(tái)。此外，在構(gòu)建的過程中，不僅預(yù)制樓梯可以用作工作通道，而且在制造過程中墻體還能夠支撐一個(gè)或兩個(gè)傾斜的樓梯基的載荷，其結(jié)果是降低了勞動(dòng)力成本、由于縮短了建造周期而減少了建造成本、減少了制造/運(yùn)輸成本，以及縮短了建造時(shí)間。此外，通過用本發(fā)明的預(yù)先制造的纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料預(yù)制樓梯系統(tǒng)替換傳統(tǒng)的混凝土或金屬框架樓梯系統(tǒng)(構(gòu)造所述傳統(tǒng)系統(tǒng)需要大量勞力和時(shí)間)，在節(jié)約建造成本和縮短建造周期方面取得了劃時(shí)代的進(jìn)步。因此，可以預(yù)期本發(fā)明的樓梯將會(huì)取代相當(dāng)可觀的一部分傳統(tǒng)混凝土或金屬框架樓梯系統(tǒng)。
盡管出于描述性目的，描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，顯然可以進(jìn)行各種修改、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制的梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述梯階單元結(jié)構(gòu)由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比例為1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度，并且所述梯階單元結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)梯階，所述梯階具有彼此形成為一體的至少一個(gè)踏板和至少一個(gè)豎板。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)梯階具有在其一端形成的插入脊，以及在其另一端形成的伸長(zhǎng)的插入槽。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述梯階具有一個(gè)踏板，以及一個(gè)從所述踏板的后端向上延伸的豎板，所述伸長(zhǎng)的插入槽在所述踏板的底側(cè)的前端形成，所述插入脊在所述豎板的頂端形成。
4.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述梯階具有一個(gè)踏板，以及一個(gè)從所述踏板的前端向下延伸的豎板，所述伸長(zhǎng)的插入槽在所述踏板的底側(cè)的后端形成，所述插入脊在所述豎板的底端形成。
5.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述梯階具有踏板、從所述踏板的后端向上延伸的第一豎板、以及從所述踏板的前端向下延伸的第二豎板，插入端在所述第一豎板的頂端或所述第二豎板的底端形成，所述伸長(zhǎng)的插入槽在所述第二豎板的底端或所述第一豎板的頂端形成。
6.如權(quán)利要求2所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述踏板在其兩側(cè)具有延伸部分。
7.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，在所述踏板中嵌入有至少兩個(gè)加固條。
8.如權(quán)利要求7所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，所述踏板在鄰近所述加固條的相對(duì)端的位置形成有螺紋孔，各個(gè)所述螺紋孔設(shè)置有內(nèi)螺紋，并且朝著所述踏板的外側(cè)開放，或者所述加固條延伸超出所述踏板的兩個(gè)橫向側(cè)，并且所述加固條的端部形成有外螺紋。
9.如權(quán)利要求1所述的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，其中，在所述踏板的頂側(cè)前端形成有多個(gè)防滑槽。
10.一種預(yù)制樓梯系統(tǒng)，包括樓梯，其通過一個(gè)接一個(gè)地將多個(gè)梯階單元結(jié)構(gòu)連接在一起形成，各個(gè)所述梯階單元結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)梯階，所述梯階具有彼此形成為一體的至少一個(gè)踏板和至少一個(gè)豎板；以及一對(duì)與所述樓梯結(jié)合的樓梯基，其中，所述梯階單元結(jié)構(gòu)由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水的混合物形成，其混合比例是1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度。
11.如權(quán)利要求10所述的預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其中，所述樓梯基中的至少一個(gè)由金屬材料形成，或者由這樣一種混合物形成，所述混合物由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水形成，其混合比為1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度。
12.如權(quán)利要求10所述的預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其中，各個(gè)所述樓梯基具有頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域，一對(duì)連接部件分別將所述樓梯基的所述頂部水平區(qū)域和底部水平區(qū)域相互連接起來，各個(gè)所述連接部件具有加固部件和多個(gè)加固條，所述加固條垂直地連接到所述加固部件。
13.如權(quán)利要求10所述的預(yù)制樓梯系統(tǒng)，其中，在所述踏板和所述樓梯基之間插入有內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件，各個(gè)所述內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件具有本體、一對(duì)用于緊夾踏板的側(cè)翼、以及從所述本體向下延伸的延伸部分，在所述樓梯基的外表面設(shè)置有外應(yīng)力分配結(jié)合部件，其中，所述內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件和所述外應(yīng)力分配結(jié)合部件分別通過螺釘相互連接固定在一起，所述本體和各個(gè)所述內(nèi)應(yīng)力分配結(jié)合部件的延伸部分被定位分別為與一個(gè)踏板和一個(gè)豎板的相應(yīng)橫向側(cè)抵靠，以及與所述樓梯基其中之一的、與所述踏板和豎板的所述橫向側(cè)相對(duì)的內(nèi)表面抵靠。
14.一種建造預(yù)制樓梯系統(tǒng)的方法，包括(A)組裝如權(quán)利要求1所述的多個(gè)纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的預(yù)制梯階單元結(jié)構(gòu)，以及使用螺釘將所述梯階單元結(jié)構(gòu)安裝到一對(duì)樓梯基，從而形成如權(quán)利要求10所述的預(yù)制樓梯；(B)在形成所述預(yù)制樓梯之后或同時(shí)，將兩個(gè)連接部件固定到所述樓梯基的頂部和底部水平區(qū)域，各個(gè)所述連接部件具有加固部件和多個(gè)加固條，所述加固條與所述加固部件垂直連接；(C)在支撐件上設(shè)置樓梯平臺(tái)梁，所述支撐件位于形成有一個(gè)或多個(gè)地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)的區(qū)域處，各個(gè)所述樓梯平臺(tái)梁設(shè)置有至少一個(gè)加固條；(D)將具有固定的連接部件的預(yù)制樓梯設(shè)置在所述樓梯平臺(tái)梁上；(E)以這樣的方式組裝用于建造所述地面樓梯平臺(tái)、所述中間樓梯平臺(tái)和墻體的模具，即，在所述樓梯基能夠嵌入并固定到待被建造的所述墻體的位置，所述樓梯基中的一個(gè)能夠作為模具使用；以及(F)將混凝土注入到所述模具，從而同時(shí)整體地形成所述地面樓梯平臺(tái)、所述中間樓梯平臺(tái)和墻體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述樓梯基中的至少一個(gè)由金屬材料形成，或者由這樣一種混合物形成，所述混合物由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水形成，其混合比為1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到200MPa的后固化強(qiáng)度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述樓梯平臺(tái)梁由金屬材料形成，或者由這樣一種混合物形成，所述混合物由水泥、細(xì)集料、裝填料、細(xì)陶瓷粉、減水劑、金屬纖維和水形成，其混合比為1∶0.8～1.5∶0.2～0.4∶0.05～0.3∶0.02～0.07∶0.05～0.4∶0.18～0.3，并具有100MPa到150MPa的后固化強(qiáng)度，所述樓梯平臺(tái)梁還包括從其頂側(cè)延伸出的多個(gè)肋條。
全文摘要
公開了一種梯階單元結(jié)構(gòu)、預(yù)制樓梯系統(tǒng)和構(gòu)建所述預(yù)制樓梯系統(tǒng)的方法。該梯階單元結(jié)構(gòu)由具有豎板和踏板的至少一個(gè)梯階形成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。該預(yù)制樓梯系統(tǒng)包括通過一個(gè)接一個(gè)地將梯階單元結(jié)構(gòu)連接在一起形成的樓梯和兩個(gè)傾斜的樓梯基，并具有高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度、優(yōu)秀的耐用性和載荷承載能力以及良好的水密性和減低行走負(fù)載噪音的特性。在用于構(gòu)建樓梯的方法中，一個(gè)或多個(gè)樓梯基可作為模具使用，從而一體形成地面樓梯平臺(tái)和中間樓梯平臺(tái)，并同時(shí)形成墻體。因此，在構(gòu)建的過程中，不僅預(yù)制樓梯可以用作工作通道，而且墻體還能夠支撐一個(gè)或兩個(gè)傾斜的樓梯基的載荷，從而降低了勞動(dòng)力成本、建造成本以及制造/運(yùn)輸成本，并縮短了建造時(shí)間。
文檔編號(hào)E04F11/02GK1912305SQ20061009889
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者丁玟先, 韓相默 申請(qǐng)人:丁玟先