裝配式建筑中疊合板吊裝的吊點(diǎn)分析

林吉樂(lè)，韋應(yīng)彬

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518048）

在裝配式建筑應(yīng)用過(guò)程中，常規(guī)疊合板吊裝所使用方法包括鋼絲繩單點(diǎn)起吊、分配梁起吊、分配桁架起吊，但實(shí)際應(yīng)用中疊合板大小不一，吊點(diǎn)位置、吊點(diǎn)數(shù)量也有所不同。如在吊裝過(guò)程中，未找到適宜的吊點(diǎn)和吊具進(jìn)行吊裝，極易導(dǎo)致疊合板吊裝操作過(guò)程中因穩(wěn)定性不佳產(chǎn)生意外安全事故，或因吊裝時(shí)疊合板受力不均而產(chǎn)生構(gòu)件的質(zhì)量問(wèn)題。本文主要介紹裝配式建筑中疊合板吊裝的吊點(diǎn)受力情況分析及吊具設(shè)計(jì)思路。

1 工程概況

廣州市某工程1#住宅樓為裝配式建筑，最大建筑高度78.3m，共計(jì)23 層，裝配式建筑面積9 809.19m2。工程采用廣東省《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行裝配率計(jì)算，并滿足裝配率不小于50分的要求，達(dá)到基本級(jí)裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，滿足相關(guān)規(guī)劃的要求。1#裝配式住宅樓涉及預(yù)制疊合板、預(yù)制沉箱、預(yù)制樓梯的吊裝施工。本文就該工程1#裝配式住宅樓預(yù)制疊合板吊裝施工和吊具應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析。

2 疊合板吊裝時(shí)吊點(diǎn)確定

預(yù)制疊合板吊點(diǎn)位置的選擇不僅與構(gòu)件截面受力相關(guān)，還需要考慮吊裝過(guò)程的穩(wěn)定平衡。當(dāng)預(yù)制疊合板的跨度比較大時(shí)，如果吊點(diǎn)數(shù)量不足，易導(dǎo)致每個(gè)吊點(diǎn)均分的荷載較大而損壞吊點(diǎn)；當(dāng)預(yù)制疊合板吊點(diǎn)設(shè)置的位置離重心較近時(shí)，吊點(diǎn)處負(fù)彎矩值過(guò)大，易引起吊點(diǎn)附近的混凝土開裂、脫落；當(dāng)預(yù)制構(gòu)件吊點(diǎn)位置太靠近構(gòu)件邊緣時(shí)，構(gòu)件跨中正彎矩值較大，易引起構(gòu)件跨中附近的混凝土開裂。綜上所述，在吊裝動(dòng)荷載的影響下，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件吊點(diǎn)位置設(shè)置不合理時(shí)，會(huì)增加疊合板結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)。為了保證預(yù)制構(gòu)件在吊裝過(guò)程中不偏載、不集重、不出現(xiàn)施工安全質(zhì)量隱患，因此需對(duì)疊合板吊裝合理位置進(jìn)行計(jì)算。

2.1 疊合板合理吊點(diǎn)計(jì)算

從預(yù)制疊合板吊裝施工時(shí)的受力角度出發(fā)，為保證吊點(diǎn)附近及疊合板中部位置較大彎矩處不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，以彎矩最小原理來(lái)看，可得到預(yù)制疊合板吊裝的最佳吊點(diǎn)位置。

兩點(diǎn)吊裝常用于各類預(yù)制構(gòu)件吊裝，假設(shè)兩處吊點(diǎn)為A 和B。則吊點(diǎn)A 與吊點(diǎn)B 處反力

危險(xiǎn)截面處最大彎矩

選擇合理吊點(diǎn)位置時(shí)，令MA=Mmax，則

可得l1=l3=0.207l，l2=0.586l，最合理吊點(diǎn)位置為上邊緣負(fù)彎矩與疊合板板底跨中正彎矩相等的位置，即適宜吊點(diǎn)選擇在距板邊0.207l處，l為疊合板邊長(zhǎng)，在該位置取點(diǎn)的情況下，可確保施工吊裝平穩(wěn)的同時(shí)，疊合板所受彎矩最小。

2.2 疊合板吊點(diǎn)實(shí)例驗(yàn)算

以1#裝配式住宅樓預(yù)制疊合板DBS01 為例（圖1），疊合板長(zhǎng)邊板長(zhǎng)2 795mm，吊點(diǎn)距短邊580mm。根據(jù)最合理吊點(diǎn)位置在距板邊0.207l 處可得，DBS01 疊合板最合理吊點(diǎn)距板短邊578.56mm，該疊合板設(shè)計(jì)吊點(diǎn)已十分接近最合理吊點(diǎn)。

圖1 1#住宅樓預(yù)制疊合板DBS01板圖

3 鋼絲繩容許拉力計(jì)算

預(yù)制疊合板吊裝施工過(guò)程中，鋼絲繩的選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。預(yù)制疊合板吊裝施工通常使用塔機(jī)或其他起重吊裝機(jī)械配合來(lái)進(jìn)行。塔機(jī)及其他起重吊裝機(jī)械的吊鉤需經(jīng)過(guò)鋼絲繩和有效連接構(gòu)件來(lái)提拉起預(yù)制疊合板，并吊送至施工作業(yè)面進(jìn)行安裝。

對(duì)鋼絲繩的容許拉力進(jìn)行簡(jiǎn)要計(jì)算，以保證鋼絲繩在疊合板吊裝過(guò)程中可以承受來(lái)自疊合板的拉力。以全新6×37-17.5 鋼絲繩為例，鋼絲繩容許拉力可按下式計(jì)算[1]

其中：[Fg]為鋼絲繩的容許拉力；Fg為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，取Fg=156.00kN；α為考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，α=0.85；K為鋼絲繩使用安全系數(shù)，取K=7.00，經(jīng)計(jì)算得[Fg]=1.89t。

已知1#裝配式住宅樓單塊疊合板最大重量為3.03t，采用4 根6×37-17.5 鋼絲繩進(jìn)行吊裝時(shí)，鋼絲繩承載能力完全可以滿足吊裝需要。

4 疊合板吊裝施工時(shí)吊具選擇

在裝配式建筑的常規(guī)施工中，為保證預(yù)制構(gòu)件吊裝的平衡性，對(duì)于較小預(yù)制構(gòu)件的吊裝施工可采用4 根鋼絲繩點(diǎn)式起吊。但根據(jù)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程要求，吊具應(yīng)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件形狀、尺寸及重量等參數(shù)進(jìn)行配置，吊索夾角不宜小于60°，且不應(yīng)小于45°[2]。如考慮預(yù)制疊合板較大，對(duì)起吊和下降穩(wěn)定性要求較高的情況下，可采用分配梁吊具進(jìn)行吊裝；若考慮疊合板較大、鋼絲繩長(zhǎng)度不足、吊裝空間受限不得不縮短鋼絲繩等情況下，需優(yōu)先考慮使用矩形框狀分配桁架吊具。在分配桁架吊具與疊合板形狀尺寸一致的情況下，吊具與疊合板吊點(diǎn)相連的鋼絲繩可做到垂直起吊，吊索夾角達(dá)到理想的90°（疊合板只受鋼絲繩向上拉力）；若分配桁架吊具與疊合板形狀尺寸相差較大，則需適當(dāng)延長(zhǎng)鋼絲繩長(zhǎng)度，或更換更大的分配桁架吊具，以保證吊索夾角滿足規(guī)范要求，確保施工的安全性和疊合板結(jié)構(gòu)不會(huì)因吊裝施工操作不當(dāng)而產(chǎn)生裂縫及結(jié)構(gòu)破壞。

5 疊合板施工吊裝驗(yàn)算

以1 號(hào)樓住宅樓典型60 厚預(yù)制疊合板DBS01為例，疊合板大小為3 200×2 060mm，板厚為60mm，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值14.3N/mm2，鋼筋等級(jí)HRB400，鋼筋直徑8mm，鋼筋雙向間距150mm 布置。吊裝動(dòng)力系數(shù)取值1.5。板跨吊點(diǎn)設(shè)置如圖2 所示。

圖2 疊合板跨吊點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)兩點(diǎn)起吊疊合板構(gòu)件彎矩計(jì)算

式中：D為吊裝時(shí)砼強(qiáng)度；fc為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；αs為混凝土的計(jì)算保護(hù)層厚度；α1為截面曲率修正系數(shù)；b為矩形截面寬度；h0為截面有效高度；ξ為界限條件下截面受壓區(qū)高度；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。則：

Y方向（短邊）As=18.98，X方向（長(zhǎng)邊）As=46.98；根據(jù)檢驗(yàn)計(jì)算可得吊裝時(shí)疊合板上下方受力滿足要求。

6 吊具設(shè)計(jì)思路總結(jié)

結(jié)合上述工程實(shí)例的吊點(diǎn)選擇、疊合板施工吊裝驗(yàn)算分析和施工過(guò)程中吊具的選擇應(yīng)用，預(yù)制疊合板施工吊裝吊具設(shè)計(jì)思路總結(jié)如下。

1）優(yōu)先考慮矩形框狀分配桁架吊具作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)模板。分配桁架吊具因其自平衡能力，具備起吊平穩(wěn)、疊合板吊裝過(guò)程中受力均勻、疊合板吊裝施工穩(wěn)定易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，分配桁架吊具也是裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件吊裝施工中最常用的吊具之一。

2）疊合板吊點(diǎn)位置的計(jì)算僅適用于吊點(diǎn)處鋼絲繩對(duì)疊合板的拉力垂直于疊合板的水平方向。如果鋼絲繩與疊合板平面夾角角度并非90°，吊裝施工時(shí)，鋼絲繩將會(huì)對(duì)吊點(diǎn)位置疊合板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力，進(jìn)而改變疊合板的彎矩分布情況，這個(gè)時(shí)候合理的吊點(diǎn)也會(huì)發(fā)生改變，不再是距板邊0.207l位置。在一棟裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件深化過(guò)程中，同層預(yù)制疊合板樓板構(gòu)件往往大小不一，要想同時(shí)達(dá)成合理吊點(diǎn)起吊與鋼絲繩對(duì)預(yù)制疊合板拉力垂直于疊合板水平面的理想吊裝條件，就要求吊具的鋼絲繩要在保證鋼絲繩連接牢固的前提下，具備可移動(dòng)可調(diào)節(jié)的功能，以便鋼絲繩調(diào)整至預(yù)制疊合板的合理吊點(diǎn)位置。

綜合以上考慮，在矩形框狀分配桁架吊具的基礎(chǔ)上，對(duì)吊具進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包含但不限于以下3 點(diǎn)：①在適宜范圍內(nèi)加寬分配桁架吊具框架，以此保證吊具可通過(guò)調(diào)節(jié)鋼絲繩位置來(lái)適應(yīng)吊裝更大的預(yù)制疊合板；②增加機(jī)械滑輪，且滑輪可在吊具框架暗槽內(nèi)滑動(dòng)，外露部分可與鋼絲繩有效連接，以此達(dá)成調(diào)節(jié)吊具鋼絲繩位置便可適配不同大小疊合板吊裝施工的目的；③滑輪數(shù)量可增加，以備吊裝較長(zhǎng)跨度疊合板時(shí)，需要增加額外吊點(diǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑在現(xiàn)代建筑施工中具有經(jīng)濟(jì)性高、施工便捷、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，且其與國(guó)家未來(lái)綠色環(huán)保的發(fā)展理念一致的情況下，全國(guó)多省出臺(tái)裝配式建筑政策和工作要點(diǎn)。這代表著裝配式建筑將在施工中逐漸得到廣泛的應(yīng)用。本文重點(diǎn)對(duì)裝配式建筑中疊合板吊裝施工的吊點(diǎn)確定及吊具選擇分析，并由實(shí)例總結(jié)出可調(diào)節(jié)疊合板吊具的設(shè)計(jì)思路，為建筑企業(yè)對(duì)于裝配式建筑施工提供了可靠的經(jīng)驗(yàn)。