PC構件吊裝技術分析研究

羅獻金 滕尚永 韓大象 馬鼎然 李靜文 蘇 陽

(徐州新盛彭寓置業有限公司，江蘇 徐州 221116)

1 概述

隨著國家發展的需要和建筑行業的變革使得傳統建筑逐漸向工業化生產方向過渡，因此裝配式建筑成為中國未來建筑行業發展的大趨勢。傳統現澆結構建筑技術成熟，施工經驗豐富，然而存在資源浪費、污染環境、耗費勞動力、機械化水平低等問題。裝配式建筑與傳統建筑在施工工序、工藝上存在著較大的差異，施工現場所使用的PC構件均采用工廠機械化生產，在節能環保的同時提高了施工效率，節約了勞動力。國內傳統建筑行業發展至今取得了豐碩的成果，但是面對國內勞動力短缺、環境污染等現狀其發展受到制約，而裝配式建筑將現澆與PC構件相結合，在一定程度上很好的解決了傳統建筑施工過程中出現的短板。

本文以徐州新盛彭寓置業有限公司負責建造的淮海科技城項目兩棟裝配式辦公樓的施工與現場情況為研究背景(如圖1所示)。淮海科技城項目兩棟裝配式辦公樓所采用的PC構件主要為預制柱、預制板、預制梁、預制樓梯板、預制雙T板，現場施工將裝配式建筑新興工藝引進的同時也涵括了傳統施工技藝。對于裝配式建筑施工而言PC構件的吊裝是施工的關鍵性工序，也是控制要點之一。

晏金洲[1]結合工程實例對PC構件的運輸及吊裝給出相應的技術指導。王從峰[1]根據理論公式推導及計算對PC構件吊裝位置的選取給出了依據。梁燕[3]針對PC構件吊裝過程中的吊具、吊點問題進行了相應的研究與分析。丁羽明[4]將實際工程與理論相結合，分析了裝配式建筑中PC構件吊裝的技術難點以及吊裝旋轉問題。丁曉欣等[8]通過理論計算與分析得出PC構件吊裝最佳吊點位置，從而避免了吊裝過程中由于構件受力不均而出現的質量缺陷問題。裝配式建筑施工過程中由于構件的尺寸、形狀、質量都不相同，因此施工過程中PC構件的吊裝問題對工程的施工進度、質量有著十分重要的意義，而對于PC構件吊裝技術的研究更加可以保證施工現場的安全，并且提高施工質量。

2 PC構件吊裝吊點位置的確定

裝配式建筑施工現場所使用的PC構件規格不一，構件的尺寸、幾何外形有所差異，不同構件的重心位置有所差異，吊裝過程中吊點的選取將直接導致整個吊裝的平穩與安全，因此吊裝吊點的確定對于PC構件的吊裝而言十分重要。

2.1 構件重心位置確定

在對PC構件吊裝過程中吊點位置依據于構件的重心，否則可能因為構件荷載偏向某一方向導致安全事故，而PC構件并非全部是規則的幾何形狀，非規則形狀的構件需要進行重心位置的確定。一般對于重心位置的確定采用稱重法、懸掛法、理論計算法，而由于PC構件的尺寸相對較大，稱重法與懸掛法操作不便，對于現場的吊裝難以實施，因此需采用理論計算的方式進行確定。

1)規則的平面板D。

(1)

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2)對于不規則的組合板V。

(3)

(4)

隨著裝配式建筑施工技術的成熟與不斷發展PC構件的類型不斷增多，涉及到精裝部分的衛生間、廚房等均可以采用裝配式構件進行完成。而對于精裝部分的PC構件大多為不規則的，對于其重心位置的確定同樣可以采用理論計算的方法進行確定，計算公式如下：

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2.2 PC構件吊點位置確定

PC構件尺寸與幾何形狀不一，吊裝過程中構件容易出現碰撞或者由于吊點位置選取不當從而導致破損、斷裂，因此在吊裝過程中吊點位置的確定尤為重要。

淮海科技城項目兩棟辦公樓采用裝配整體式框架—現澆剪力墻結構形式，工程在采用現澆結構形式的基礎上對于部分豎向與水平結構采用PC構件。

PC構件主要涉及到預制柱、預制樓梯、疊合梁、疊合板、挑板、女兒墻(見圖2)，施工現場所采用的PC構件幾何形狀不一，自重有所差異，因此在吊點的選取上也有所區別。

對于裝配式建筑而言PC構件在施工過程中的吊裝不僅僅要通過理論計算與分析規避不合理的吊裝方式，同時要結合不同構件的安裝工序與要求進行吊點的確定，從而在保證構件的完整性的同時能夠更好的保證施工過程中的安裝。淮海科技城項目所使用的PC構件中僅預制柱為豎向構件，考慮到預制柱的安裝過程較為復雜和構件自重較大，為方便后續的安裝施工采用豎向兩點起吊的方式進行吊裝(如圖3所示)，由于預制柱自重較大，采用單點起吊鋼絞線所受到的拉力較大，且吊裝過程中容易造成構件的擺動，兩點起吊通過力學知識進行理論分析塔吊在豎向所受的力均為預制柱自重，但是鋼絞線所受到的拉應力為單點起吊的1/2，且吊裝過程中構件搖擺幅度減小，從而降低吊裝風險。而采用豎向吊裝方式預制柱內部主要受到自重引起的剪力影響，受彎矩影響較小，與水平吊裝方式相比構件受到破壞的可能性較小。

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(7)

(8)

其中，FA,FB為支點A,B兩點的支反力，kN；m為PC構件的質量，kg；g為重力加速度，m/s2；q為單位長度構件荷載，kN/m；MA，MB均為吊點A,B兩點的彎矩，MPa；Mmax為跨中最大彎矩，MPa。

由于疊合梁、挑板、女兒墻截面尺寸較為均勻，基本上未涉及變截面問題，且吊點位置處與跨中配筋情況相同，吊點位置處與跨中位置處構件截面抗矩相近，通過理論分析得出當吊點位置處與跨中彎矩相等時此時的吊點位置最為合理，從而求得最佳吊點，保證構件吊裝的平衡與減小彎矩過大造成構件內部的應力損傷。

而對于疊合板、樓梯而言由于構件的尺寸較大，按照同一軸線布置吊點無法保證吊裝過程的平衡與穩定，需要對吊點進行平面布置，結合施工安裝要求選取四點平面吊裝方式進行吊裝(如圖6所示)。對于疊合板、樓梯構件而言由于構件的寬度相對較大，在同一平面上選取四個吊點能夠確保吊裝的平穩，與疊合板相比預制樓梯構件的厚度相對較大，尺寸較大，吊裝過程中不易出現破損，而疊合板由于長度較大，板厚偏小，截面的抗矩較小，吊裝過程中容易出現斷裂、破損等情況，因此對于吊點的選取十分重要。

疊合板、預制樓梯吊點的確定需要在平面上進行兩個方向上的彎矩驗算從而確定吊點的最佳位置，如圖7所示，將疊合板或者預制樓梯簡化成平面，分別按照x,y方向進行驗算[10]。結合圖5的荷載分布及彎矩較大位置處的分析與計算書從而確定吊點的具體位置。

3 吊裝過程中吊具的選取

裝配式建筑施工過程中PC構件的吊裝對工程現場的施工進度、質量有著重要的影響。吊裝過程中不僅僅要考慮施工的要求，同時還要保證吊裝的平穩，避免構件出現碰撞，由于構件的幾何外形、質量差異，從而導致其吊裝方式、吊點和吊具的選擇有所不同。

對于采用單點、兩點吊裝的PC構件吊裝方式相對簡單，直接采用鋼絞線進行吊裝即可。選用鋼絞線直接吊裝時根據構件自重與力學知識對吊裝過程中鋼絞線所承受的拉應力進行計算，將計算結果同表1進行對照，選取合適吊裝的鋼絞線進行構件的吊裝，從而確保吊裝過程中安全。

表1 鋼絞線強度標準值

若構件長度較大，需要沿著構件長度方向選取多個吊點來保證吊裝的平穩，僅僅依靠鋼絞線來進行構件的吊裝無法保證吊裝要求，需要采用橫梁吊具配合鋼絞線進行構件的吊裝(如圖8a)所示)，橫梁吊具將鋼梁與鋼絞線進行結合，能夠滿足多點吊裝的要求。而對于疊合板等長度與寬度均較大的PC構件吊點需要進行平面布置，在長度與寬度方向上均需要布置吊點，為保證吊裝過程中構件的平衡與穩定，減小碰撞與損壞采用平面吊裝吊具(如圖8b)所示)，該吊具在縱向與橫向均設置吊鉤，能滿足多點起吊的要求。

4 結論

本文結合淮海科技城項目裝配式辦公樓的施工過程與裝配式建筑相關知識對PC構件吊裝技術進行相關的分析與研究，得到如下結論：1)PC構件幾何外形與質量不一，吊裝前通過相應的分析與計算確定構件重心位置，從而為吊裝位置的選取做好準備。2)吊點位置的選取對于構件的吊裝而言具有十分重要的意義，合理選取吊點能夠減小構件的破損和應力損傷。3)根據吊點數量與布置方式合理選取吊裝方式與吊具，從而確保吊裝過程的穩定與安全。