PC构件吊装技术分析研究

罗献金 滕尚永 韩大象 马鼎然 李静文 苏 阳

(徐州新盛彭寓置业有限公司，江苏 徐州 221116)

1 概述

随着国家发展的需要和建筑行业的变革使得传统建筑逐渐向工业化生产方向过渡，因此装配式建筑成为中国未来建筑行业发展的大趋势。传统现浇结构建筑技术成熟，施工经验丰富，然而存在资源浪费、污染环境、耗费劳动力、机械化水平低等问题。装配式建筑与传统建筑在施工工序、工艺上存在着较大的差异，施工现场所使用的PC构件均采用工厂机械化生产，在节能环保的同时提高了施工效率，节约了劳动力。国内传统建筑行业发展至今取得了丰硕的成果，但是面对国内劳动力短缺、环境污染等现状其发展受到制约，而装配式建筑将现浇与PC构件相结合，在一定程度上很好的解决了传统建筑施工过程中出现的短板。

本文以徐州新盛彭寓置业有限公司负责建造的淮海科技城项目两栋装配式办公楼的施工与现场情况为研究背景(如图1所示)。淮海科技城项目两栋装配式办公楼所采用的PC构件主要为预制柱、预制板、预制梁、预制楼梯板、预制双T板，现场施工将装配式建筑新兴工艺引进的同时也涵括了传统施工技艺。对于装配式建筑施工而言PC构件的吊装是施工的关键性工序，也是控制要点之一。

晏金洲[1]结合工程实例对PC构件的运输及吊装给出相应的技术指导。王从峰[1]根据理论公式推导及计算对PC构件吊装位置的选取给出了依据。梁燕[3]针对PC构件吊装过程中的吊具、吊点问题进行了相应的研究与分析。丁羽明[4]将实际工程与理论相结合，分析了装配式建筑中PC构件吊装的技术难点以及吊装旋转问题。丁晓欣等[8]通过理论计算与分析得出PC构件吊装最佳吊点位置，从而避免了吊装过程中由于构件受力不均而出现的质量缺陷问题。装配式建筑施工过程中由于构件的尺寸、形状、质量都不相同，因此施工过程中PC构件的吊装问题对工程的施工进度、质量有着十分重要的意义，而对于PC构件吊装技术的研究更加可以保证施工现场的安全，并且提高施工质量。

2 PC构件吊装吊点位置的确定

装配式建筑施工现场所使用的PC构件规格不一，构件的尺寸、几何外形有所差异，不同构件的重心位置有所差异，吊装过程中吊点的选取将直接导致整个吊装的平稳与安全，因此吊装吊点的确定对于PC构件的吊装而言十分重要。

2.1 构件重心位置确定

在对PC构件吊装过程中吊点位置依据于构件的重心，否则可能因为构件荷载偏向某一方向导致安全事故，而PC构件并非全部是规则的几何形状，非规则形状的构件需要进行重心位置的确定。一般对于重心位置的确定采用称重法、悬挂法、理论计算法，而由于PC构件的尺寸相对较大，称重法与悬挂法操作不便，对于现场的吊装难以实施，因此需采用理论计算的方式进行确定。

1)规则的平面板D。

(1)

(2)

2)对于不规则的组合板V。

(3)

(4)

随着装配式建筑施工技术的成熟与不断发展PC构件的类型不断增多，涉及到精装部分的卫生间、厨房等均可以采用装配式构件进行完成。而对于精装部分的PC构件大多为不规则的，对于其重心位置的确定同样可以采用理论计算的方法进行确定，计算公式如下：

(5)

2.2 PC构件吊点位置确定

PC构件尺寸与几何形状不一，吊装过程中构件容易出现碰撞或者由于吊点位置选取不当从而导致破损、断裂，因此在吊装过程中吊点位置的确定尤为重要。

淮海科技城项目两栋办公楼采用装配整体式框架—现浇剪力墙结构形式，工程在采用现浇结构形式的基础上对于部分竖向与水平结构采用PC构件。

PC构件主要涉及到预制柱、预制楼梯、叠合梁、叠合板、挑板、女儿墙(见图2)，施工现场所采用的PC构件几何形状不一，自重有所差异，因此在吊点的选取上也有所区别。

对于装配式建筑而言PC构件在施工过程中的吊装不仅仅要通过理论计算与分析规避不合理的吊装方式，同时要结合不同构件的安装工序与要求进行吊点的确定，从而在保证构件的完整性的同时能够更好的保证施工过程中的安装。淮海科技城项目所使用的PC构件中仅预制柱为竖向构件，考虑到预制柱的安装过程较为复杂和构件自重较大，为方便后续的安装施工采用竖向两点起吊的方式进行吊装(如图3所示)，由于预制柱自重较大，采用单点起吊钢绞线所受到的拉力较大，且吊装过程中容易造成构件的摆动，两点起吊通过力学知识进行理论分析塔吊在竖向所受的力均为预制柱自重，但是钢绞线所受到的拉应力为单点起吊的1/2，且吊装过程中构件摇摆幅度减小，从而降低吊装风险。而采用竖向吊装方式预制柱内部主要受到自重引起的剪力影响，受弯矩影响较小，与水平吊装方式相比构件受到破坏的可能性较小。

(6)

(7)

(8)

其中，FA,FB为支点A,B两点的支反力，kN；m为PC构件的质量，kg；g为重力加速度，m/s2；q为单位长度构件荷载，kN/m；MA，MB均为吊点A,B两点的弯矩，MPa；Mmax为跨中最大弯矩，MPa。

由于叠合梁、挑板、女儿墙截面尺寸较为均匀，基本上未涉及变截面问题，且吊点位置处与跨中配筋情况相同，吊点位置处与跨中位置处构件截面抗矩相近，通过理论分析得出当吊点位置处与跨中弯矩相等时此时的吊点位置最为合理，从而求得最佳吊点，保证构件吊装的平衡与减小弯矩过大造成构件内部的应力损伤。

而对于叠合板、楼梯而言由于构件的尺寸较大，按照同一轴线布置吊点无法保证吊装过程的平衡与稳定，需要对吊点进行平面布置，结合施工安装要求选取四点平面吊装方式进行吊装(如图6所示)。对于叠合板、楼梯构件而言由于构件的宽度相对较大，在同一平面上选取四个吊点能够确保吊装的平稳，与叠合板相比预制楼梯构件的厚度相对较大，尺寸较大，吊装过程中不易出现破损，而叠合板由于长度较大，板厚偏小，截面的抗矩较小，吊装过程中容易出现断裂、破损等情况，因此对于吊点的选取十分重要。

叠合板、预制楼梯吊点的确定需要在平面上进行两个方向上的弯矩验算从而确定吊点的最佳位置，如图7所示，将叠合板或者预制楼梯简化成平面，分别按照x,y方向进行验算[10]。结合图5的荷载分布及弯矩较大位置处的分析与计算书从而确定吊点的具体位置。

3 吊装过程中吊具的选取

装配式建筑施工过程中PC构件的吊装对工程现场的施工进度、质量有着重要的影响。吊装过程中不仅仅要考虑施工的要求，同时还要保证吊装的平稳，避免构件出现碰撞，由于构件的几何外形、质量差异，从而导致其吊装方式、吊点和吊具的选择有所不同。

对于采用单点、两点吊装的PC构件吊装方式相对简单，直接采用钢绞线进行吊装即可。选用钢绞线直接吊装时根据构件自重与力学知识对吊装过程中钢绞线所承受的拉应力进行计算，将计算结果同表1进行对照，选取合适吊装的钢绞线进行构件的吊装，从而确保吊装过程中安全。

表1 钢绞线强度标准值

若构件长度较大，需要沿着构件长度方向选取多个吊点来保证吊装的平稳，仅仅依靠钢绞线来进行构件的吊装无法保证吊装要求，需要采用横梁吊具配合钢绞线进行构件的吊装(如图8a)所示)，横梁吊具将钢梁与钢绞线进行结合，能够满足多点吊装的要求。而对于叠合板等长度与宽度均较大的PC构件吊点需要进行平面布置，在长度与宽度方向上均需要布置吊点，为保证吊装过程中构件的平衡与稳定，减小碰撞与损坏采用平面吊装吊具(如图8b)所示)，该吊具在纵向与横向均设置吊钩，能满足多点起吊的要求。

4 结论

本文结合淮海科技城项目装配式办公楼的施工过程与装配式建筑相关知识对PC构件吊装技术进行相关的分析与研究，得到如下结论：1)PC构件几何外形与质量不一，吊装前通过相应的分析与计算确定构件重心位置，从而为吊装位置的选取做好准备。2)吊点位置的选取对于构件的吊装而言具有十分重要的意义，合理选取吊点能够减小构件的破损和应力损伤。3)根据吊点数量与布置方式合理选取吊装方式与吊具，从而确保吊装过程的稳定与安全。