李琰，曹劉坤，潘峰，韓亞明

（上海建工五建集團(tuán)有限公司，上海200063）

1 引言

隨著裝配式混凝土建筑發(fā)展迅速，構(gòu)件安裝精度要求也不斷提高，其中，豎向構(gòu)件垂直度調(diào)整將直接影響上層結(jié)構(gòu)、外立面效果、接縫防水。目前，豎向構(gòu)件支撐系統(tǒng)使用比較廣泛的是斜支撐。斜支撐由支撐桿件及連接固定組件組成，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手把帶動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)，上絲桿與下絲桿隨著支撐桿的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)拉近或伸長(zhǎng)，達(dá)到調(diào)節(jié)支撐長(zhǎng)度的目的，進(jìn)而調(diào)整預(yù)制豎向構(gòu)件的垂直度和位移。

但是，現(xiàn)階段臨時(shí)斜支撐系統(tǒng)搭設(shè)沒(méi)有細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，本文將圍繞現(xiàn)階段施工過(guò)程中的主要難點(diǎn)進(jìn)行基于傳感原理的智能化高精度安裝測(cè)控、校正技術(shù)及成套設(shè)備的研發(fā)，研究其工藝原理，制定其操作規(guī)程，投入到項(xiàng)目實(shí)踐應(yīng)用之中。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)臨時(shí)斜支撐系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)有臨時(shí)斜支撐系統(tǒng)構(gòu)造分析

根據(jù)裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，每個(gè)豎向預(yù)制構(gòu)件斜支撐不少于2道；預(yù)制墻板斜向支撐與墻體的距離不宜小于構(gòu)件高的2/3，且不應(yīng)小于構(gòu)件高的1/2；可通過(guò)斜向支撐對(duì)構(gòu)件垂直度進(jìn)行微調(diào)【1】。

現(xiàn)有斜支撐桿主要有整體式桿件和分段式桿件。整體式桿件調(diào)整較為方便，可通過(guò)工具穿過(guò)中部手把較為輕松地轉(zhuǎn)動(dòng)支撐桿。分段式支撐桿調(diào)整較為困難，須預(yù)先選定插管上銷(xiāo)孔，插入銷(xiāo)釘后，再旋轉(zhuǎn)套管上的鎖扣來(lái)固定銷(xiāo)釘。

連接節(jié)點(diǎn)主要有：（1）螺栓式連接組件：此種連接方式限制了斜支撐與豎向構(gòu)件只能以直角相對(duì)位置固定，一旦預(yù)埋件偏差較大將造成臨時(shí)斜支撐支設(shè)困難。（2）耳板式連接組件：環(huán)形金屬件與掛鉤能夠較方便結(jié)合，即使埋設(shè)位置出現(xiàn)偏差，也可完成斜支撐支設(shè)。但現(xiàn)場(chǎng)施工中，下部連接節(jié)點(diǎn)預(yù)埋環(huán)常出現(xiàn)不按照設(shè)計(jì)制作、埋設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)致預(yù)埋環(huán)變形，甚至被拉出等安全隱患。

2.2 臨時(shí)斜支撐調(diào)整垂直度施工工藝分析

根據(jù)水平安裝線確定構(gòu)件的水平位置【2】，待預(yù)制豎向構(gòu)件就位后，使用預(yù)先在樓面預(yù)埋的金屬件，用斜支撐將構(gòu)件固定在樓面上【3】。

預(yù)制構(gòu)件剛就位時(shí)，迅速將上部2道斜支撐安裝到預(yù)制構(gòu)件上，但暫時(shí)不對(duì)斜支撐進(jìn)行固定，1人使用靠尺或線錘來(lái)測(cè)量預(yù)制構(gòu)件的垂直度，另外1人逐根調(diào)整斜支撐長(zhǎng)度，2人配合完成豎向構(gòu)件垂直度調(diào)整。每個(gè)樓層吊裝完成后須統(tǒng)一復(fù)核。

往往因?yàn)榭砍撸ň€錘）人工讀取精度低、手工調(diào)節(jié)桿件伸縮速度慢、傳統(tǒng)斜支撐就位校正操作步驟多，而造成預(yù)制墻體就位精度無(wú)法保證、產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力工效降低（見(jiàn)圖1）而隨著裝配式建筑高度越來(lái)越高，垂直精度相應(yīng)要求不斷提升，操作過(guò)程中“人為因素”將成為影響項(xiàng)目總體質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題。

圖1 人工讀取垂直度誤差與調(diào)整構(gòu)件垂直度

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)

針對(duì)現(xiàn)有裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)施工臨時(shí)支撐的現(xiàn)狀，以目前建造過(guò)程中產(chǎn)業(yè)工人粗放式施工方式、構(gòu)件墻體垂直度校正操作步驟、傳統(tǒng)鋼管臨時(shí)斜支撐與構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)等切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)豎向預(yù)制構(gòu)件施工調(diào)整過(guò)程的智能化、便捷化、數(shù)控化、一體化，從而降低整個(gè)操作過(guò)程中“人為因素”對(duì)施工精度的干擾，特別是能解決從垂直度數(shù)據(jù)讀取及實(shí)時(shí)反饋、斜支撐桿件伸縮操作的“自動(dòng)化”“高效化”（見(jiàn)圖2）。

圖2 高精度自適應(yīng)斜支撐系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

3.1 高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)原理

在預(yù)制墻體吊裝就位后，設(shè)置電子垂直度測(cè)量傳感器，反饋無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，“一鍵式”啟動(dòng)外置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及控制設(shè)備，對(duì)斜支撐后部設(shè)置的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得斜支撐桿件伸縮工作，從而快速引導(dǎo)預(yù)制墻體達(dá)到預(yù)期姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化高精度調(diào)節(jié)。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化一體式臨時(shí)支撐系統(tǒng)由電子側(cè)垂系統(tǒng)、動(dòng)力輸出及調(diào)整系統(tǒng)、支撐桿件系統(tǒng)3大系統(tǒng)組成。

高精度測(cè)量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)主要由電子側(cè)垂尺及數(shù)據(jù)接收反饋控制器組成，將設(shè)電子側(cè)垂尺置于豎向預(yù)制構(gòu)件上，用于感應(yīng)所述豎向預(yù)制構(gòu)件的當(dāng)前垂直度，與數(shù)據(jù)接收反饋控制器無(wú)線通信連接，將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋，動(dòng)力輸出裝置根據(jù)指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，起到豎向預(yù)制構(gòu)件姿態(tài)調(diào)整的目的。

3.2 高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)各組成系統(tǒng)

動(dòng)力輸出及調(diào)整系統(tǒng)采用單相電機(jī)作為動(dòng)力，通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜支撐桿件的伸縮（見(jiàn)圖3）。

圖3高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)實(shí)物圖

現(xiàn)有預(yù)制構(gòu)件安裝過(guò)程中用于調(diào)整垂直度的斜撐安裝時(shí)，存在預(yù)埋埋件偏位導(dǎo)致的斜撐產(chǎn)生偏心受壓，從而影響整個(gè)預(yù)制構(gòu)件安裝質(zhì)量的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)傳統(tǒng)鋼管支及連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，形成一套優(yōu)化后的連接裝置，該連接裝置包括埋板、可360°旋轉(zhuǎn)接頭以及限位構(gòu)件，埋板分別通過(guò)埋件與預(yù)制構(gòu)件固定連接，可360°旋轉(zhuǎn)接頭垂直于預(yù)制墻體構(gòu)件或預(yù)制樓板構(gòu)件設(shè)置且與埋板固定連接，限位構(gòu)件穿過(guò)斜撐的端部與可360°旋轉(zhuǎn)接頭的自由端固定連接。如圖4所示。

圖4 機(jī)械動(dòng)力桿及動(dòng)力連接

3.3 高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)工序數(shù)字化模擬研究

高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)工序數(shù)字化模擬（見(jiàn)圖5）研究的主要施工流程是：預(yù)制構(gòu)件吊裝就位、斜支撐桿件連接件固定、斜支撐桿件連接就位、動(dòng)力輸出裝置與桿件連接、電子測(cè)垂尺測(cè)量系統(tǒng)讀取靠尺數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整與固定件安裝鎖定并調(diào)整完成。

圖5 高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)工序數(shù)字化模擬

3.4 高精度測(cè)控一體化支撐系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案與實(shí)際工況模擬情況，對(duì)機(jī)械動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)化一體式臨時(shí)支撐系統(tǒng)進(jìn)行了加工及場(chǎng)內(nèi)實(shí)驗(yàn)。情況總結(jié)如下：

調(diào)整時(shí)間：垂直度調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，在調(diào)整角度2°范圍內(nèi)，機(jī)械動(dòng)力設(shè)備調(diào)整時(shí)間為15～30s，比傳統(tǒng)作業(yè)工人調(diào)整時(shí)間提高50%。

調(diào)整精度：調(diào)節(jié)精度控制更精確，機(jī)械動(dòng)力設(shè)備調(diào)整精度最終為0.001°，調(diào)節(jié)理論精度達(dá)L/1 000（L為墻板高度），并且避免了人工測(cè)量調(diào)整的誤差，全過(guò)程無(wú)人員操作。如圖6所示。

圖6 機(jī)械動(dòng)力裝置調(diào)整

為了便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員操作，提高高精度測(cè)控一體化支撐體系的施工現(xiàn)場(chǎng)可應(yīng)用性，機(jī)械動(dòng)力成套設(shè)備更適合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配式混凝土結(jié)構(gòu)小型構(gòu)件的姿態(tài)調(diào)整?？紤]到所采集的數(shù)據(jù)、操作方式、便捷程度等方面，項(xiàng)目組對(duì)機(jī)械動(dòng)力成套設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，將原有手持式伺服電機(jī)控制器優(yōu)化為自鎖定式，數(shù)據(jù)反饋裝置也優(yōu)化為集成式，通過(guò)2項(xiàng)優(yōu)化，大大地簡(jiǎn)便了實(shí)際操作過(guò)程中的便捷程度。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)裝配式混凝土建筑中廣泛使用的臨時(shí)斜支撐系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐，證明可以明顯提升裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，并作出了一定優(yōu)化和調(diào)整，為后續(xù)的裝配式項(xiàng)目實(shí)施提供借鑒。