[实用新型]一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯

说明书

本实用新型涉及建筑领域，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。

技术领域：

本实用新型专利涉及建筑领域，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。

技术背景：

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。

2.超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-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。

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。

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。

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。

实用新型内容：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种UHPC楼梯围护模块、构件及楼梯。

本实用新型的技术方案如下：

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%。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型楼梯围护构件，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。

2. 本实用新型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。

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。