淺談重型鋼筋砼預制柱的翻身和起吊

(馬鞍山邁世紀工程咨詢有限公司 安徽 馬鞍山 243000)

淺談重型鋼筋砼預制柱的翻身和起吊

鄭克義

(馬鞍山邁世紀工程咨詢有限公司安徽馬鞍山243000)

本文結合新疆某電解鋁廠電解車間鋼筋砼預制柱吊裝實例，詳細介紹了重型異形預制柱的翻身、吊裝、校正方法，以及對應狀態下的受力驗算，以供類似工程參考。

翻身;吊裝;無纜風繩吊裝校正;強度驗算;穩定性驗算

新疆地區氣候的特殊性，露天鋼結構的腐蝕速度較快，增加了廠房的維修保養費用成本。預制砼結構顯示其優越性。本文所述為一電解鋁廠電解主廠房結構為預制鋼筋砼排架結構，基礎為鋼筋砼現澆杯口基礎，預制柱為現場疊層預制(四層)。由于電解工藝特點，預制柱上柱較長，整柱重量較大，預制柱的翻身、吊裝和校正，以及不同狀態下的強度及抗裂度驗算是現場工作的重點。

一、預制柱的技術參數

柱類型數量(榀)重量(噸)上柱下柱斷面(mm)高度(mm)斷面(mm)高度(mm)高(mm)砼量(m3)排架柱25.75700*50073601200*500121901955010.3

二、預制柱的翻身

由于預制柱為重型柱，且上柱長為7360mm，現場疊層(四層)預制。所以預制柱的翻身吊鉤位置及數量選擇至關重要。

(一)預制柱翻身的強度驗算

原設計圖紙采用兩點翻身，起吊至小面朝上放置，并設置了吊鉤，具體位置見圖示。

q1=9.2KN/m ，q2=17.5 KN/m ，q3=15.5 KN/m

MA=1/2*1.5*q1*L12=0.5*1.5*9.2*7.362=373.8KN·m

MB=[q1*L1*(L1/2+L2+L3)+q2*L2*(L2/2+L3)+1/2*q3*L32]*1.5=525.92 KN·m

MD=1/2*1.5*q3*L52=51.27 KN·m

MC=1/8*1.5*q3*L42-(MD+MA)/2=12.53 KN·m

綁扎點位置采用設計預埋的吊環位置，強度驗算時上柱需驗算上下柱交接點彎矩，下柱需驗算兩個吊點處截面及吊點跨中最大彎矩。經上述計算，只需驗算MA及MB截面強度。

M=fy*AS*(h0-αs＇)=607.6KN·m

式中：fy——鋼筋受拉強度，fy=360N/mm2。

As——受拉鋼筋面積

h0——驗算截面有效高度，h0=465mm

αs＇——受拉區域鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離，αs＇=35mm

經計算：M=fy*AS*(h0-αs＇)=607.6KN·m>373.8KN·m，強度滿足要求。

截面抗裂度計算：只驗算上柱交界面位置

σs=MK/(0.87*h0*As)=235.4/mm2<360，滿足要求。(MK=373.8KN·m)

跨中最大彎矩處截面抗裂度計算：

σs=MK/(0.87*h0*As)=331.2/mm2<360，滿足要求。(MK=525.92KN·m)

實際操作時，考慮到上柱較長，柱翻身及起吊時，如果脫模效果不太理想時形成的粘結力，會對上柱根部位置形成附加力，從而造成裂紋，與設計溝通后，采取三點翻身和兩點起吊。

實際現場采用三點翻身，起吊至小面朝上放置，力學計算模型為下圖：

由于采用三點翻身，構件本身受力情況得到明顯改善，小于上述兩點翻身起吊形成的內力，滿足強度和裂紋要求。

(二)預制柱的堆放

由于是異形柱，柱子翻身后堆放時，利用設計背面的小牛腿作為支點，同時增加圖示的枕木支點。施工時，必須先利用預制柱牛腿穩定支撐地面后，再在圖示位置進行軟墊，墊實受力就行。在此工況下，預制柱所受內力較小，經驗算均可滿足強度及抗裂要求。

(三)預制柱翻身的操作

由于四層疊放預制，所以頂層預制柱的翻身，臨時支撐難度最大。

翻身前，先在疊放預制柱邊側放置枕木搭設的支墩，作為預制柱翻身臨時支點。支墩位置如圖示：

由于采取三點翻身，翻身后，立即起吊堆放，脫模。為了保護預制柱邊側棱角，支墩頂鋪設橡膠墊。考慮到脫模情況，翻身時先穩定吊車力為18噸力，如果上下層自動分開，立即在縫隙里塞放直徑25的圓鋼段，每段長10cm，間距2米，并超過柱中心軸線，然后輕放吊車臂，讓圓鋼受力，達到上下層完全分開的目的。同時輔助于撬杠，將上層柱平移，讓上下層錯位，將橡膠墊塞進縫隙，起吊翻身，以利于保護預制柱棱角。

當18噸力無法讓上下層出現縫隙，說明粘結，千萬不能強行增加起吊力，強制翻身。立即維持吊力不變，人工用尖頭鉆或扁鉆進行劈開，直至出現裂縫，其他步驟同上。

三、預制的起吊(斜吊法)

在牛腿軸線位置，貫穿預制柱設置吊裝孔，考慮到上柱過長，利用副鉤輔助于預制柱起身，至角度45度以上時，副鉤脫鉤，利用一點進行最后的起吊，安裝就位。從受力工況來看，主鉤和副鉤共同受力，圍繞下柱旋轉起身，等同于三點受力，從前面計算，可以確定吊裝時滿足強度及抗裂要求。

四、無纜風繩吊裝校正

考慮到是重柱，現場采取了無纜風繩吊裝校正。

(一)柱子無纜風繩校正的穩定性驗算：

柱子在風載W作用下產生的傾覆力矩：查結構荷載規范，施工場地所在地新疆基本風壓取W0=0.70KN/m2。S=7.36*0.7+12.19*1.2=19.78平米。利用面積矩求重心，求出縱向L=8.64-2=6.64米。

Mcv=WL=W0SL=13.85KN*6.64m=91.96KN·m

柱子用鋼楔臨時固定抵抗抗傾覆的力矩：

G=25.75*10=257.5KN；e+e＇=10cm；b=0.5m；μ=0.65；h=2m；代入

MT=G(b/2-e-e＇)+μGh=373.38KN·m

抗傾覆穩定系數K：

K=MT/Mcv=[G(b/2-e-e＇)+μGn＇]/( WL)=373.38/91.96=4.06>1.25，所以可采用無纜風繩校正法施工。

其中：K——抗傾覆穩定系數，≥1.25；G——柱子總重力；b——柱子截面短邊的寬度；e、e＇——分別為柱子校正前重心的偏心值和固定柱子的鋼楔變形引起的柱子偏心值，一般e+e＇=10cm；μ——砼與砼之間的摩擦系數，=0.6～0.7；L——柱子重心位置至杯口的距離；h——杯口深度；W——總分壓，W=w0S，w0基本風壓，S柱子截面長邊的擋風面積。

(二)預制柱校正及杯口灌漿

起重機落鉤將預制柱放到杯口底后應進行對線工作。采用無纜風繩校正時，應使柱身中線對準杯底中線，并在對準線后用干凈堅硬石塊將柱腳卡死。

柱子就位后，在基礎杯口用8個鋼楔(每面2個)做臨時固定，楔子應逐步打緊，防止使對好線的柱腳走動。

柱子垂直度校正采用無纜風校正法；因預制柱重量在20噸以上，柱子采用油壓千斤頂立頂法校正。垂直度校正后，復查平面位置。偏差超過5mm，應予以復校。采用無纜風繩校正柱子，當在柱傾斜一面敲打楔子或頂動柱時，可同時配合松動對面楔子，但決不能將其拔出，以防止傾倒。

柱與杯口空隙內澆灌細石砼作最后固定。應在校正后立即進行(考慮到新疆風大，對未能及時灌漿，過夜的柱，必須重新驗收后，才能澆灌)。灌縫前，將杯口內垃圾清理干凈，用水濕潤柱及杯口壁。對于因柱底不平或柱腳地面傾斜而造成柱腳與杯底間有較大空隙的情況，應先灌一層希水泥砂漿，填滿空隙后，再灌細石砼，砼等級為C40。一般分兩次進行，由于新疆地區多風，第一次灌漿略高于楔子底面，但要確保楔子能夠拔出，強度達到設計50%后，拔出楔子，二次灌滿。

五、施工過程的若干注意事項：

從現場實際操作情況看，以下環節對施工影響較大：

1、預制場地的布置及場地硬化，必須結合吊裝設備的選型和吊裝路線和方法；場地硬化必須考慮新疆當地的氣候特點。

2、隔離劑的選型和涂刷。本工程選用了防水膩子粉作為隔離劑，效果較好。同時對遭受雨水沖刷的底膜，必須及時重新涂刷或補刷隔離劑。

3、砼的養護。由于新疆地區氣候干燥，溫差大，澆筑收光后必須用薄膜封裹，覆蓋棉氈保濕養護。

六、結束語

本文的預制柱翻身、吊裝、校正方法在本工程兩列電解廠房共計652根預制柱的吊裝施工中得到了較好的應用，在安全、質量、工期上都取得了良好效果。我們在施工中，對各工序進行了明確的分工，各崗位密切配合，綁扎起吊時采用了長短兩根吊索搭配的方式進行捆綁，使柱子就位校正后，吊索能夠自然脫落，避免和減少了高空作業，提高了工效，取得較好經濟效果。

[1]建筑施工手冊第四版，中國建筑工業出版社

鄭克義，1996年畢業于合肥工業大學，一直從事建筑工程現場施工及工程咨詢管理。