孫麗思

（重慶建工新型建材有限公司，重慶 401122）

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（prefabricated concrete structure）是指以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要受力構(gòu)件經(jīng)裝配/連接而成的混凝土結(jié)構(gòu)。其具有生產(chǎn)效率高、建筑速度快、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響小等特點(diǎn)，是我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向之一。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程包含以下三個(gè)階段：構(gòu)件加工、構(gòu)件運(yùn)輸與堆放、構(gòu)件裝配。吊裝作為貫穿施工過(guò)程的中心環(huán)節(jié)，按施工過(guò)程可分為脫模起吊、翻轉(zhuǎn)、運(yùn)輸起吊及現(xiàn)場(chǎng)起吊等，其質(zhì)量關(guān)系著三個(gè)階段能否順利實(shí)施。

預(yù)制混凝土構(gòu)件通常按正常工作狀態(tài)承受的荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，而吊裝與正常工作時(shí)的受力情況不同，構(gòu)件可能由于不能承受吊裝過(guò)程中由自重產(chǎn)生的內(nèi)力而導(dǎo)致構(gòu)件開(kāi)裂甚至破壞[1]。 因此，在吊裝前必須進(jìn)行吊裝階段的驗(yàn)算，以避免構(gòu)件在吊裝過(guò)程中遭到破壞。預(yù)制構(gòu)件的類型、吊裝位置、吊裝設(shè)備的性能等因素在驗(yàn)算中應(yīng)考慮，并且驗(yàn)算還應(yīng)明確吊點(diǎn)位置、吊裝流程、吊具類型、臨時(shí)支護(hù)方法。本文以重慶市某研發(fā)樓為背景對(duì)預(yù)制輕質(zhì)混凝土外墻板的吊裝工藝進(jìn)行闡述。

1 工程背景

重慶市某研發(fā)樓主體結(jié)構(gòu)為兩層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，建筑面積1432.4m2。外墻板采用大型預(yù)制混凝土板，標(biāo)準(zhǔn)板尺寸1.7m×9.08m。工程采用的高強(qiáng)陶粒為骨料做成的LC40輕骨料混凝土在強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的情況下容重僅18kN/m3，為構(gòu)件的吊裝提供了一定便利。

2 吊裝工藝

相比普通外墻板，該工程的外墻板尺寸和重量均較大，吊裝前的施工驗(yàn)算顯得尤為重要，驗(yàn)算應(yīng)明確吊環(huán)的位置和數(shù)量、吊裝機(jī)械以及臨時(shí)支護(hù)方法，滿足墻板脫模起吊、運(yùn)輸和安裝時(shí)的承載要求。

2.1 脫模吊裝

2.1.1 吊點(diǎn)計(jì)算

根據(jù)這種大型墻板的生產(chǎn)工藝，構(gòu)件成型后采用平吊方式進(jìn)行脫模起吊。而吊點(diǎn)位置的布設(shè)是這種起吊方式的核心問(wèn)題，合理地布置吊點(diǎn)位置可以確保墻板的混凝土應(yīng)力或鋼筋應(yīng)力不超出范圍。預(yù)制墻板進(jìn)行水平起吊時(shí)的受力狀態(tài)和安裝完成后的最終受力狀態(tài)完全不同，而且墻板的配筋多為對(duì)稱配筋，因此，吊點(diǎn)位置采用正、負(fù)彎矩相等的原則來(lái)確定是比較合理的[2]。采用“點(diǎn)支承”的模型模擬吊裝階段的受力適用于大多預(yù)制構(gòu)件，而預(yù)制樓板、墻板采用等代梁模型則更加精確。采用等代梁模型計(jì)算預(yù)制墻板吊裝階段的受力時(shí)，應(yīng)對(duì)縱、橫兩個(gè)方向考慮全部荷載作用分別進(jìn)行計(jì)算。等代梁模型的計(jì)算寬度可取對(duì)應(yīng)方向兩側(cè)支點(diǎn)間距的和支點(diǎn)到板邊緣的距離兩者之間的較小值，且不宜大于板厚的15倍。吊裝設(shè)備及方案對(duì)構(gòu)件吊裝的受力影響較大，因此在選定驗(yàn)算的計(jì)算模型時(shí)需要考慮吊裝設(shè)備及方案的影響，確保驗(yàn)算時(shí)的計(jì)算模型和吊裝的實(shí)際情況保持一致。

預(yù)制構(gòu)件在脫模起吊時(shí)會(huì)與模板有吸附作用，在驗(yàn)算時(shí)采用引入脫模吸附系數(shù)的方式來(lái)考慮產(chǎn)生的吸附力，以構(gòu)件的自重標(biāo)準(zhǔn)值和脫模吸附系數(shù)的乘積作為驗(yàn)算的等效荷載標(biāo)準(zhǔn)值。脫模吸附系數(shù)的取值主要取決于構(gòu)件和模具接觸面的情況，規(guī)范規(guī)定在實(shí)際工程中通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取1.5，并可根據(jù)構(gòu)件和模具接觸面的具體情況適當(dāng)調(diào)整[3]。

預(yù)制墻板外形尺寸長(zhǎng)L=9080mm，寬b=1700mm，厚t=150mm，混凝土采用LC40輕骨料混凝土，容重為18kN/m3。根據(jù)正、負(fù)彎矩相等的原則，采用八點(diǎn)水平起吊，吊點(diǎn)布置如圖1。

鋼筋混凝土容重為18x10-6N/mm3，脫模吸附系數(shù)取1.5，采用等代梁模型計(jì)算等效均布荷載q1，受力模型見(jiàn)圖2。

圖1 各階段吊環(huán)布置圖

圖2 脫模起吊受力示意圖

由于15t=15x150=2250mm>0.5b=0.5x1700=850mm，則有q1=1.5x150x18x10-6x1700x0.5=3.44N/mm

則脫模時(shí)最大彎矩

混凝土受拉邊緣彈性抵抗矩

構(gòu)件正截面邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力

脫模前測(cè)得同條件養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度f(wàn)'cu=20.87MPa，按規(guī)范 《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ51-2002)表4.2.1可得相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度f(wàn)'tk=2.054MPa，有σct<1.0f'tk，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB50666-2011)第9.2.3條要求，可以脫模起吊。

2.1.2 吊裝過(guò)程

圖3 預(yù)制墻板脫模起吊示意

構(gòu)件在吊裝過(guò)程中最容易出現(xiàn)安全事故，所以在吊裝中要嚴(yán)格按照吊裝方案進(jìn)行，并應(yīng)采取措施保證起重設(shè)備的主鉤位置、吊具及構(gòu)件重心在豎直方向上重合，吊索與構(gòu)件水平夾角不宜小于60°、不應(yīng)小于45°，以防板材橫向受力過(guò)大[4]；吊裝過(guò)程中要確保吊裝結(jié)構(gòu)的局部和整體穩(wěn)定，禁止出現(xiàn)大幅擺動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間懸停的現(xiàn)象；應(yīng)設(shè)專人指揮，現(xiàn)場(chǎng)人員禁止出現(xiàn)在危險(xiǎn)范圍；起吊的墻板必須經(jīng)過(guò)校正后才能脫鉤。

2.2 運(yùn)輸?shù)跹b

2.2.1 吊點(diǎn)計(jì)算

大型板類預(yù)制構(gòu)件通常采取豎向存放和運(yùn)輸，因此，構(gòu)件在脫模后需要由水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為豎直狀態(tài)。豎向吊裝的受力面不同于水平吊裝，但吊點(diǎn)的確定同樣遵循正、負(fù)彎矩相等的原則。由于吊點(diǎn)在墻板側(cè)面時(shí)，墻板截面抵抗矩W較大，故采用兩個(gè)吊點(diǎn)（圖1），豎向吊裝的相應(yīng)驗(yàn)算如下。

預(yù)制構(gòu)件吊裝的動(dòng)力系數(shù)取1.5，受力模型如圖4所示。

圖4 運(yùn)輸?shù)跹b受力示意圖

等效均布荷載q2=1.5x150x18x10-6x1700=6.885N/mm

最大彎矩M2=0.5q2(0.207L)2=0.5x6.885x(0.207x9080)2=1.216x107N·mm

混凝土受拉邊緣彈性抵抗矩

構(gòu)件正截面邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力

運(yùn)輸?shù)跹b前測(cè)得同條件養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度f(wàn)'cu=22.13MPa，按規(guī)范 《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ51-2002)表4.2.1可得相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度f(wàn)'tk=2.127MPa，有σct<1.0f'tk，滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB50666-2011)第9.2.3條要求，可以運(yùn)輸起吊。

2.2.2 運(yùn)輸?shù)跹b

脫模起吊后將構(gòu)件置于翻轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行直吊。為增加吊裝過(guò)程的穩(wěn)定性，確保預(yù)制構(gòu)件在起吊過(guò)程中垂直起吊，工程選用“一”型吊梁起吊，兩根吊索等長(zhǎng)并對(duì)稱設(shè)置，以便起吊后墻板能基本保持水平。將預(yù)制構(gòu)件緩緩移向存放架，當(dāng)構(gòu)件接近安放位置時(shí)，由操作工人扶正就位，小心安放于存放架內(nèi)。吊裝過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)構(gòu)件表面和易碰撞部位提供保護(hù)。

2.3 安裝吊裝

預(yù)制墻板的安裝吊裝包括墻板翻身扶直和吊裝就位安裝。安裝吊點(diǎn)如圖1所示，其中，翻身扶直所采用的吊點(diǎn)與脫模時(shí)的吊點(diǎn)相同。

2.3.1 翻身扶直吊裝

由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有翻轉(zhuǎn)臺(tái)，所以，在安裝前構(gòu)件有一個(gè)翻轉(zhuǎn)吊裝扶直的過(guò)程。該工程構(gòu)件尺寸較大，翻轉(zhuǎn)扶直時(shí)要兩臺(tái)汽車吊來(lái)配合完成，吊裝難度較大，吊裝示意見(jiàn)圖5。吊裝過(guò)程中主吊車只負(fù)責(zé)構(gòu)件的吊起工作，構(gòu)件吊起后副吊車負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)等工作使吊點(diǎn)跟進(jìn)。翻身扶直需注意以下幾點(diǎn)[5]。

圖5 翻身扶直吊裝示意圖

（1）翻轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量降低主、副吊鉤提升和降落的速度，從而減少動(dòng)荷載，降低危險(xiǎn)率。

（2）在翻轉(zhuǎn)作業(yè)的各個(gè)過(guò)程可以在開(kāi)始階段適當(dāng)加快收、放吊繩的速度，最后階段則應(yīng)降至最低。這樣既可以提高作業(yè)效率，又可以保證作業(yè)安全。

（3）每次收、放吊繩動(dòng)作停止后，主、副吊車都會(huì)迅速達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)過(guò)程的載荷變化很快，為保證吊車不受側(cè)向載荷作用，副吊車需要不斷調(diào)整而走走停停，力爭(zhēng)使整個(gè)過(guò)程接近靜平衡狀態(tài)。

2.3.2 吊裝就位安裝

構(gòu)件翻身扶直后，通過(guò)安裝吊點(diǎn)將其吊至安裝點(diǎn)。為防構(gòu)件在吊升過(guò)程中任意擺動(dòng)，應(yīng)使用纜風(fēng)繩拉住構(gòu)件，以避免構(gòu)件損壞、減少事故發(fā)生。由于構(gòu)件最終通過(guò)連接件與框架梁、地梁相連，在定位安裝的過(guò)程中離梁較近，因此，在安放的過(guò)程中須保持緩慢平穩(wěn)。待構(gòu)件基本就位后，用倒鏈和纜風(fēng)繩對(duì)外墻板的位置進(jìn)行微調(diào)和校正。構(gòu)件位置達(dá)到安裝的精度要求后，采用定制的臨時(shí)支撐將構(gòu)件臨時(shí)固定，然后再去掉吊裝設(shè)備。連接件的緊固和焊接應(yīng)由后續(xù)專門班組完成。

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制吊裝貫穿裝配結(jié)構(gòu)施工全過(guò)程，而各階段吊裝方式的選擇對(duì)構(gòu)件和施工安全有極大影響，因此，吊點(diǎn)設(shè)計(jì)和吊裝驗(yàn)算就顯得尤為重要。工程實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)分別進(jìn)行施工計(jì)算和確定各階段吊點(diǎn)位置，編制合理的吊裝施工方案，確保吊裝過(guò)程與計(jì)算模型一致，避免構(gòu)件受損。本文所闡述的預(yù)制外墻板吊裝過(guò)程以重慶市實(shí)際工程為背景，希望為大型預(yù)制構(gòu)件的吊裝提供有益參考。

[1]王從鋒，徐望梅.預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝淺析[J].建筑安全，2001（12）:61-63.

[2]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]趙勇，王曉鋒.預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝方式與施工驗(yàn)算[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2013（3）:61-63.

[4]住建部.GB50666-2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]王慶春，李玉龍.大型構(gòu)件吊裝翻轉(zhuǎn)過(guò)程動(dòng)荷載分析[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2011，31(6):21-24.