一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯制造技术

本实用新型专利技术涉及建筑领域，公开了一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯。一种UHPC楼梯围护构件，包括一矩形的基板，其特征在于：在所述基板上设置有一缺口和一组开孔；所述缺口设置在所述基板底部的一个角上，所述一组开孔包括位于上部第一角上的第一开孔、位于上部第二角的第二开孔，位于第一开孔和第二开孔之间的第三开孔；所述第一开孔的面积为基板面积的15%～20%；所述第二开孔的面积为基板面积的10%～15%；所述第三开孔的面积为基板面积的2%～7%。本实用新型专利技术可实现UHPC楼梯围护构件材料的充分利用，通过拓扑优化，可以找到UHPC材料最佳的分布方案，去除部分可省去的材料，在保证受力安全的前提下，有效实现楼梯围护构件的美观、轻量化设计。轻量化设计。轻量化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯
[0001]
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[0002]本技术专利涉及建筑领域，具体涉及到一种基于拓扑优化和模块化组成的UHPC楼梯围护构件。
[0003]技术背景：
[0004]1.楼梯扶手是楼梯护栏的支撑杆，楼梯扶手是楼道必备的安全设施，用于确保人们的安全，人们在上下楼时，可扶着楼梯扶手上下楼，防止人滑倒及坠落。
[0005]2.超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra
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High Performance Concrete) UHPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料。它的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用粗骨料，使材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝）减到最少，以获得超高强度与高耐久性。
[0006]与一般混凝土相比，UHPC具有性能高的优势同时，造价高也是必然的，若大量使用该材料则会浪费了大部分UHPC材料的受力性能，导致大部分UHPC材料性能都不能完全发挥出来，结构耗材过多，导致成本较大，则必须采用一种方法使结构在满足受力条件的同时实现结构的轻量化。
[0007]3. 目前相关拓扑优化技术在钢筋混凝土有所应用，但是优化后的结构形状较复杂，存在施工困难等问题。
[0008]4.与传统的现浇混凝土建筑相比，装配式建筑由于构建生产的工厂化，构建现场装配的机械化，有着构建生产质量高、施工效率快等优势，是今后建筑发展的主要趋势。对于梯段两侧设置斜梁的梁式楼梯来说，可将所述楼梯围护构件与楼梯梁一起进行混凝土浇筑形成一个整体。将对施工过程中的吊运及运输提出要求，同时也增加了楼梯现场装配的难度。
[0009]
技术实现思路
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[0010]针对现有技术中存在的上述问题，本技术提供一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯。
[0011]本技术的技术方案如下：
[0012]一种UHPC楼梯围护构件，包括一矩形的基板，其特征在于：在所述基板上设置有一缺口和一组开孔；所述缺口设置在所述基板底部的一个角上，所述一组开孔包括位于上部第一角上的第一开孔、位于上部第二角的第二开孔，位于第一开孔和第二开孔之间的第三开孔；所述第一开孔的面积为基板面积的15%～20%；所述第二开孔的面积为基板面积的10%～15%；所述第三开孔的面积为基板面积的2%～7%。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0014]1.本技术楼梯围护构件，在基板的上部边角内侧各开设一个大孔，并在上边靠近居中的位置也开设一个小孔，在保证结构受力条件的同时，楼梯围护构件充分发挥了材料的受力性能，避免了材料受力性能的浪费，在保证受力强度的同时，使得结构耗材少，生产造价低。
[0015]2. 本技术楼梯围护构建开孔的形状，为具有圆弧段的多边形或圆孔。楼梯围
护构件在受到水平横向线荷载时，其应力分布较均匀，楼梯围护构件下端边界条件区域承担主要受力，中上部区域并且越往上的区域受力越小，因此基板的开孔区域集中在中上部。
[0016]3.为了进一步降低楼梯围护构件的应力集中，在第一开孔的一个外凸弧与第二开孔的一个外凸弧之间开设圆形的第五开孔。
[0017]4.基于施工过程中的吊运及运输、楼梯现场装配的困难情况，所述楼梯围护构件和楼梯梁不采用整体浇筑的方法，而是通过预留螺栓孔的方式，将楼梯扶手、楼梯梁及角钢螺栓孔对接后用螺栓紧固，达到楼梯围护构件和楼梯梁连接为一体的目的。
附图说明
[0018]图1为一个实施例的UHPC楼梯围护构件模板的平面图；
[0019]图2为一个实施例的UHPC楼梯围护构件的平面图；
[0020]图3为一个实施例的模板与模板连接的俯视图；
[0021]图4为一个实施例的模板与模板连接的立面图；
[0022]图5为一个实施例的开孔角钢的立面图；
[0023]图6为一个实施例的上翼缘开孔的工字形梁的立面图；
[0024]图7为一个实施例的楼梯围护构件和楼梯梁连接的平面图。
[0025]图8为一个实施例的UHPC楼梯围护构件有限元静力分析结果。
[0026]图中： 1、第一开孔； 2、第二开孔；3、第三开孔；4、第四开孔；5、第五开孔；6、第六开孔；7、缺口，8、基板；9、UHPC楼梯围护构件模块；10、UHPC楼梯围护构件；20、楼梯梁；30、角钢；40、螺栓。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明：
[0028]如图1所示，本技术楼梯围护构件模块的主体为镂空的平板结构。镂空的平板结构，由矩形基板和上面的开孔构成，开孔的数量至少有三个，分别是：
[0029]左上侧的第一开孔，由四个不同半径(R1、R2、R3、R4)的圆弧面与楼梯围护构件顶端构成的五边形孔，第一开孔的面积为基板面积的15%～20%。
[0030]右上侧的第二开孔，由两个不同半径(R10、R11)的圆弧面与楼梯围护构件顶端、右端构成的四边形孔，第二开孔的面积为基板面积的10%～15%。
[0031]中上侧的第三开孔，由三个不同半径(R5、R6、R7)的圆弧面与楼梯围护构件顶端构成的四边形孔，第三开孔的面积为基板面积的2%～7%。
[0032]在一个实施例中，开孔的数量有四个，除了上面的第一开孔、第二开孔和第三开孔外，还增加有第四开孔，第四开孔的面积为基板面积的0.5%～1%。第四开孔为由两个不同半径(R8、R9)的圆弧面与楼梯围护构件顶端构成的三边形孔，第四开孔位于第二开孔与第三开孔之间。
[0033]在一个实施例中，开孔的数量有五个，除了上面的第一开孔、第二开孔、第三开孔和第四开孔外，还增加有第五开孔，第五开孔为一个半径为R13的圆孔，位于基板中部靠下一点的位置。
[0034]在一个实施例中，开孔的数量有六个，除了上面的第一开孔、第二开孔、第三开孔、
第四开孔和第五开孔外，还增加有第六开孔，第六开孔为一个半径为R14的圆孔，位于基板下部位置。
[0035]基板的最上层和最下层边缘保留大约30mm的厚度。
[0036]整个楼梯围护构件由若干块UHPC楼梯围护构件模块9拼成，如图2所示，构成对称结构，在图2的结构中，UHPC楼梯围护构件模块9共4块。模块与模块之间的连接采用边缘（勾字型）连接方法，如图3所示。勾字型部位宽度为楼梯围护构件厚度的3/4，有效的实现对模板与模板之间滑移的约束。
[0037]一种楼梯，包括UHPC楼梯围护构件10、楼梯梁20、角钢30和螺栓40，楼梯围护构件10下端开设第一孔道。楼梯梁20为工字型结构，属于梁式楼梯在梯段两侧设置的斜梁，楼梯梁的上翼缘板开设第二孔道。角钢上下肢开设第三孔道，楼梯梁的上翼缘板通过第一螺栓孔道、第二螺栓孔道、第三螺栓孔道用螺栓来固定楼梯扶手。
[0038]在一个ANSYS有限元模拟的实施例中，选取长度为3.8m,高度为100cm,40mm厚的楼梯围护构件的平板模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UHPC楼梯围护构件模块，包括一矩形的基板，其特征在于：在所述基板上设置有一缺口和一组开孔；所述缺口设置在所述基板底部的一个角上，所述一组开孔包括位于上部第一角上的第一开孔、位于上部第二角的第二开孔，位于第一开孔和第二开孔之间的第三开孔；所述第一开孔的面积为基板面积的15%～20%；所述第二开孔的面积为基板面积的10%～15%；所述第三开孔的面积为基板面积的2%～7%。2.根据权利要求1所述的UHPC楼梯围护构件模块，其特征在于：所述第一开孔为五边形孔，包括一个直边和四个弧形边，其中直边与基板的上边平行，连接在直边两端的两个弧形边为内凹弧，另两个弧形边为外凸弧。3.根据权利要求1所述的UHPC楼梯围护构件模块，其特征在于：所述第二开孔为四边形孔，包括两个直边和两个弧形边，其中一个直边与基板的上边平行，另一个直边与基板的侧边平行，一个弧形边为内凹弧，另一个弧形边为外凸弧。4.根据权利要求1所述的UHPC楼梯围护构件模块，其特征在于：所述第三开孔为四边形孔，包括一个直边和三个弧形边，其中直边与基板的上边平行，三个弧形边均为内凹弧。5.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，向义，
申请(专利权)人：中路杜拉国际工程股份有限公司，
类型：新型
国别省市：