浅谈重型钢筋砼预制柱的翻身和起吊

(马鞍山迈世纪工程咨询有限公司 安徽 马鞍山 243000)

浅谈重型钢筋砼预制柱的翻身和起吊

郑克义

(马鞍山迈世纪工程咨询有限公司安徽马鞍山243000)

本文结合新疆某电解铝厂电解车间钢筋砼预制柱吊装实例，详细介绍了重型异形预制柱的翻身、吊装、校正方法，以及对应状态下的受力验算，以供类似工程参考。

翻身;吊装;无缆风绳吊装校正;强度验算;稳定性验算

新疆地区气候的特殊性，露天钢结构的腐蚀速度较快，增加了厂房的维修保养费用成本。预制砼结构显示其优越性。本文所述为一电解铝厂电解主厂房结构为预制钢筋砼排架结构，基础为钢筋砼现浇杯口基础，预制柱为现场叠层预制(四层)。由于电解工艺特点，预制柱上柱较长，整柱重量较大，预制柱的翻身、吊装和校正，以及不同状态下的强度及抗裂度验算是现场工作的重点。

一、预制柱的技术参数

柱类型数量(榀)重量(吨)上柱下柱断面(mm)高度(mm)断面(mm)高度(mm)高(mm)砼量(m3)排架柱25.75700*50073601200*500121901955010.3

二、预制柱的翻身

由于预制柱为重型柱，且上柱长为7360mm，现场叠层(四层)预制。所以预制柱的翻身吊钩位置及数量选择至关重要。

(一)预制柱翻身的强度验算

原设计图纸采用两点翻身，起吊至小面朝上放置，并设置了吊钩，具体位置见图示。

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

绑扎点位置采用设计预埋的吊环位置，强度验算时上柱需验算上下柱交接点弯矩，下柱需验算两个吊点处截面及吊点跨中最大弯矩。经上述计算，只需验算MA及MB截面强度。

M=fy*AS*(h0-αs＇)=607.6KN·m

式中：fy——钢筋受拉强度，fy=360N/mm2。

As——受拉钢筋面积

h0——验算截面有效高度，h0=465mm

αs＇——受拉区域钢筋合力点至截面受压边缘的距离，αs＇=35mm

经计算：M=fy*AS*(h0-αs＇)=607.6KN·m>373.8KN·m，强度满足要求。

截面抗裂度计算：只验算上柱交界面位置

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

跨中最大弯矩处截面抗裂度计算：

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

实际操作时，考虑到上柱较长，柱翻身及起吊时，如果脱模效果不太理想时形成的粘结力，会对上柱根部位置形成附加力，从而造成裂纹，与设计沟通后，采取三点翻身和两点起吊。

实际现场采用三点翻身，起吊至小面朝上放置，力学计算模型为下图：

由于采用三点翻身，构件本身受力情况得到明显改善，小于上述两点翻身起吊形成的内力，满足强度和裂纹要求。

(二)预制柱的堆放

由于是异形柱，柱子翻身后堆放时，利用设计背面的小牛腿作为支点，同时增加图示的枕木支点。施工时，必须先利用预制柱牛腿稳定支撑地面后，再在图示位置进行软垫，垫实受力就行。在此工况下，预制柱所受内力较小，经验算均可满足强度及抗裂要求。

(三)预制柱翻身的操作

由于四层叠放预制，所以顶层预制柱的翻身，临时支撑难度最大。

翻身前，先在叠放预制柱边侧放置枕木搭设的支墩，作为预制柱翻身临时支点。支墩位置如图示：

由于采取三点翻身，翻身后，立即起吊堆放，脱模。为了保护预制柱边侧棱角，支墩顶铺设橡胶垫。考虑到脱模情况，翻身时先稳定吊车力为18吨力，如果上下层自动分开，立即在缝隙里塞放直径25的圆钢段，每段长10cm，间距2米，并超过柱中心轴线，然后轻放吊车臂，让圆钢受力，达到上下层完全分开的目的。同时辅助于撬杠，将上层柱平移，让上下层错位，将橡胶垫塞进缝隙，起吊翻身，以利于保护预制柱棱角。

当18吨力无法让上下层出现缝隙，说明粘结，千万不能强行增加起吊力，强制翻身。立即维持吊力不变，人工用尖头钻或扁钻进行劈开，直至出现裂缝，其他步骤同上。

三、预制的起吊(斜吊法)

在牛腿轴线位置，贯穿预制柱设置吊装孔，考虑到上柱过长，利用副钩辅助于预制柱起身，至角度45度以上时，副钩脱钩，利用一点进行最后的起吊，安装就位。从受力工况来看，主钩和副钩共同受力，围绕下柱旋转起身，等同于三点受力，从前面计算，可以确定吊装时满足强度及抗裂要求。

四、无缆风绳吊装校正

考虑到是重柱，现场采取了无缆风绳吊装校正。

(一)柱子无缆风绳校正的稳定性验算：

柱子在风载W作用下产生的倾覆力矩：查结构荷载规范，施工场地所在地新疆基本风压取W0=0.70KN/m2。S=7.36*0.7+12.19*1.2=19.78平米。利用面积矩求重心，求出纵向L=8.64-2=6.64米。

Mcv=WL=W0SL=13.85KN*6.64m=91.96KN·m

柱子用钢楔临时固定抵抗抗倾覆的力矩：

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

抗倾覆稳定系数K：

K=MT/Mcv=[G(b/2-e-e＇)+μGn＇]/( WL)=373.38/91.96=4.06>1.25，所以可采用无缆风绳校正法施工。

其中：K——抗倾覆稳定系数，≥1.25；G——柱子总重力；b——柱子截面短边的宽度；e、e＇——分别为柱子校正前重心的偏心值和固定柱子的钢楔变形引起的柱子偏心值，一般e+e＇=10cm；μ——砼与砼之间的摩擦系数，=0.6～0.7；L——柱子重心位置至杯口的距离；h——杯口深度；W——总分压，W=w0S，w0基本风压，S柱子截面长边的挡风面积。

(二)预制柱校正及杯口灌浆

起重机落钩将预制柱放到杯口底后应进行对线工作。采用无缆风绳校正时，应使柱身中线对准杯底中线，并在对准线后用干净坚硬石块将柱脚卡死。

柱子就位后，在基础杯口用8个钢楔(每面2个)做临时固定，楔子应逐步打紧，防止使对好线的柱脚走动。

柱子垂直度校正采用无缆风校正法；因预制柱重量在20吨以上，柱子采用油压千斤顶立顶法校正。垂直度校正后，复查平面位置。偏差超过5mm，应予以复校。采用无缆风绳校正柱子，当在柱倾斜一面敲打楔子或顶动柱时，可同时配合松动对面楔子，但决不能将其拔出，以防止倾倒。

柱与杯口空隙内浇灌细石砼作最后固定。应在校正后立即进行(考虑到新疆风大，对未能及时灌浆，过夜的柱，必须重新验收后，才能浇灌)。灌缝前，将杯口内垃圾清理干净，用水湿润柱及杯口壁。对于因柱底不平或柱脚地面倾斜而造成柱脚与杯底间有较大空隙的情况，应先灌一层希水泥砂浆，填满空隙后，再灌细石砼，砼等级为C40。一般分两次进行，由于新疆地区多风，第一次灌浆略高于楔子底面，但要确保楔子能够拔出，强度达到设计50%后，拔出楔子，二次灌满。

五、施工过程的若干注意事项：

从现场实际操作情况看，以下环节对施工影响较大：

1、预制场地的布置及场地硬化，必须结合吊装设备的选型和吊装路线和方法；场地硬化必须考虑新疆当地的气候特点。

2、隔离剂的选型和涂刷。本工程选用了防水腻子粉作为隔离剂，效果较好。同时对遭受雨水冲刷的底膜，必须及时重新涂刷或补刷隔离剂。

3、砼的养护。由于新疆地区气候干燥，温差大，浇筑收光后必须用薄膜封裹，覆盖棉毡保湿养护。

六、结束语

本文的预制柱翻身、吊装、校正方法在本工程两列电解厂房共计652根预制柱的吊装施工中得到了较好的应用，在安全、质量、工期上都取得了良好效果。我们在施工中，对各工序进行了明确的分工，各岗位密切配合，绑扎起吊时采用了长短两根吊索搭配的方式进行捆绑，使柱子就位校正后，吊索能够自然脱落，避免和减少了高空作业，提高了工效，取得较好经济效果。

[1]建筑施工手册第四版，中国建筑工业出版社

郑克义，1996年毕业于合肥工业大学，一直从事建筑工程现场施工及工程咨询管理。