裝配式結(jié)構(gòu)新型吊裝設(shè)備漸進式施工技術(shù)*

陳 亮，樓頂峰，金曉友

(中天建設(shè)集團有限公司，浙江 杭州 310005)

0 引言

裝配式結(jié)構(gòu)是將傳統(tǒng)建造方式中大量的現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠加工制作建筑用構(gòu)配件(如裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的板、樓梯、陽臺；鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱、節(jié)點；木結(jié)構(gòu)的柱、梁等)，運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。裝配式結(jié)構(gòu)主要包括預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，采用標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應用，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

工廠化生產(chǎn)的構(gòu)件(PC/鋼/木)主要在施工中進行運輸和吊裝，工程上一般采用汽車式起重機、履帶式起重機、塔式起重機、龍門式起重機等吊裝設(shè)備，但對于一些特殊工程傳統(tǒng)吊裝技術(shù)存在局限性，尤其在施工范圍廣、吊裝質(zhì)量大、吊裝精度高、搬運次數(shù)多的項目上，傳統(tǒng)吊裝設(shè)備和技術(shù)不再適用。

基于裝配式結(jié)構(gòu)特點及施工局限性，依托實際項目，針對PC裝配式房屋、預制廠房及鋼結(jié)構(gòu)游步道等裝配式結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新研究壁柱式懸臂起重機、爬式架梁機、自行式橋面起重機3種吊裝設(shè)備，并在實施過程中提煉出漸進式施工技術(shù)。

1 施工裝備及漸進式施工技術(shù)

1.1 壁柱式懸臂起重機及其施工工藝

該技術(shù)應用項目為國內(nèi)首例采用外掛墻板的某超高層建筑，因工期要求，外掛板安裝需穿插施工，常規(guī)起重機無法工作，因此考慮采用壁柱式懸臂起重機(見圖1)。壁柱式懸臂起重機主要由安裝支座、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、起升機構(gòu)、懸臂梁等4部分組成，通過12根高強螺栓和20mm厚鋼板環(huán)抱于框架柱上，可完成變幅、轉(zhuǎn)向、起升等操作。

圖1 壁柱式懸臂起重機

壁柱式懸臂起重機整體采用漸進式施工方式進行平面施工規(guī)劃，如圖2所示。起重機初始安裝在東南角和西北角2根框架柱上，先吊裝該框架柱起重機覆蓋區(qū)域5～14層范圍內(nèi)的PC板，再移至下一根框架柱繼續(xù)吊裝，順時針移動，利用塔式起重機和電動葫蘆配合，將起重機起重臂和基座拆開，基座通過手動液壓叉車轉(zhuǎn)運，起重臂使用塔式起重機轉(zhuǎn)運。

圖2 壁柱式懸臂起重機樓層內(nèi)移位布置

利用MIDAS Gen 進行主體結(jié)構(gòu)建模，分別在15，25層對稱布置2臺懸臂式起重機，輸入起重機自重、吊重、風荷載等信息，將起重機荷載與原荷載組合成新工況，得到框架柱內(nèi)力：軸力為30 753.8 kN，剪力為507.6kN，x，y向彎矩分別為237.8，337.8kN·m，扭矩為6.9kN·m。

經(jīng)驗算，起重機自身及固定起重機的框架柱承載力滿足要求，原設(shè)計配筋可包絡(luò)新工況，無需加強配筋。

采用層間起重機荷載下框架柱應變測試試驗(見圖3)和有限元數(shù)值模擬分別對受力柱進行監(jiān)測、分析，驗證該施工技術(shù)的安全性。

圖3 層間起重機試驗

試驗表明，起重機和吊重在框架柱上僅引起約5με，說明起重機荷載對框架柱產(chǎn)生的應變非常小，滿足安全性要求。

采用ABAQUS建模進行計算分析，得到的柱整體應變?nèi)鐖D4所示。相對于框架柱本身承受的設(shè)計恒荷載所引起的應變而言，起重機荷載和吊重荷載所引起的應變較小，最小數(shù)量級僅為10-6。

圖4 柱整體應變

綜上，使用該壁柱式懸臂起重機是安全的。

1.2 爬式架梁機及其施工工藝

將該施工裝備應用于某大型倉儲物流項目，2層梁板全部采用PC構(gòu)件裝配施工，共計約1 100根PC梁，4 000塊PC疊合板，全部在現(xiàn)場原位預制后吊裝?？紤]工期和成本，采用爬式架梁機進行漸進式施工。

課程內(nèi)容是課程目標得以實現(xiàn)的載體，課程目標的完成僅僅依靠單個教育活動是遠遠不夠的，為了增強經(jīng)歷活動教育的有效性，教師可圍繞經(jīng)歷活動的總目標，結(jié)合家長資源、社區(qū)資源、幼兒園資源，將原來不成體系的、零散的經(jīng)歷活動根據(jù)幼兒的年齡特點進行重新梳理、整體規(guī)劃，并將每個年齡段的經(jīng)歷教育活動設(shè)置為五個模塊，即日常生活活動、主題探索活動、社會實踐活動、親子互動活動和自我表現(xiàn)活動，每一個經(jīng)歷活動隸屬于某一模塊。隨著研究的進一步深入，新的經(jīng)歷活動內(nèi)容不斷涌現(xiàn)，使經(jīng)歷活動具有延續(xù)性，使幼兒的興趣得到滿足，使幼兒的知識經(jīng)驗得到提升。

架梁機設(shè)備主要由底盤、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、主梁、提升機構(gòu)、牽引機構(gòu)、固定支腿、前后支腿、承重鋼梁、配重及電氣系統(tǒng)組成(見圖5)。底盤由4根固定支腿和底座組成，4根固定支腿支撐在墩柱頂上，采用錨固連接，墩柱采用現(xiàn)澆。過孔移位時先安裝前、后臨時承重鋼梁，前承重鋼梁固定在墩柱頂，后承重鋼梁固定在已吊裝疊合梁上，前、后支腿支撐在臨時承重鋼梁上。前、后支腿僅起支撐作用。

圖5 架梁機

設(shè)備可實現(xiàn)懸臂吊梁360°全回轉(zhuǎn)，架梁機支腿間距為11～12.5m，吊臂總長30m，可覆蓋支撐框架周邊1個跨距。設(shè)備可縱向移動過孔(架梁機縱向移位)，也可橫向移動變幅(橫移變幅過程相當于3次縱移過孔過程，操作基本相同)。

該架梁機首次安裝及拆卸由汽車式起重機完成，過程移位可自行完成。移位前先將前、后支腿與各自墩柱錨固，解除底盤中支腿與墩柱頂間的約束，用千斤頂頂升前、后支腿約50mm并承載，拔出鎖定銷軸，解除起重小車上柱腳提升裝置的連接，驅(qū)動液壓走行機構(gòu)使底盤縱移到位，將底盤中支腿與墩柱頂進行錨固。架梁機工作流程如圖6所示。

圖6 架梁機工作流程

應用BIM技術(shù)對工程建模，并對吊裝技術(shù)進行模擬施工，以便對現(xiàn)場施工進行前期規(guī)劃，保證施工效果。

1.3 自行式橋面起重機及其施工工藝

自行式橋面起重機應用于某森林棧道項目，該類施工對環(huán)境保護的要求嚴格，傳統(tǒng)吊裝設(shè)備在山區(qū)基本不具備施工條件且易破壞自然植被。采用自行式橋面起重機(見圖7)，橋面即棧道，在棧道上部設(shè)軌道作為運輸小車和橋面起重機的工作平臺，運輸小車來回接駁運輸構(gòu)件，橋面起重機吊裝構(gòu)件。

圖7 自行式橋面起重機

橋面起重機回轉(zhuǎn)基座主要由基座體、回轉(zhuǎn)支撐、回轉(zhuǎn)減速機和回轉(zhuǎn)體組成，與下部行走平板車采用法蘭連接，連接方式可靠，拆裝方便。配重塊材料為鑄鐵，配重伸縮油缸在起重機兩側(cè)板中間位置，可伸縮長度為2m；配重塊距起重機中心最遠為5m，最近為3m。

在已安裝好的橋面上設(shè)置行車胎架及軌道，利用已成型的橋段作為構(gòu)件運輸平臺，利用已安裝的支撐鋼柱與橋段作為橋面起重機的支撐面。用汽車式起重機將桁架模塊及鋼柱吊至橋面運輸小車上，運輸小車開行至橋面起重機附近，由橋面起重機負責吊裝。先吊裝鋼柱，再吊裝鋼柱上方的支撐模塊，最后吊裝跨間模塊。單跨吊裝完成焊接后，在剛安裝完成的橋面上鋪設(shè)胎架和軌道，橋面起重機往下一鋼柱柱頂行走，另外，小車退回至起點，運輸下一榀鋼柱和橋段。依此類推接駁，完成下節(jié)段鋼構(gòu)件安裝。

2 效益分析

2)裝配式結(jié)構(gòu)采用工廠預制，可減少大量現(xiàn)場作業(yè)，提高施工速度，減少因現(xiàn)場施工引起的環(huán)境污染。

3)新研發(fā)的吊裝設(shè)備可吊裝超重、超長跨徑的預制結(jié)構(gòu)，保障施工安全的同時也確保了施工質(zhì)量與進度，可樹立企業(yè)形象、提高知名度、增強競爭力等，具有良好的社會效益。

4)壁柱式懸臂起重機已在2個項目中應用，相較傳統(tǒng)塔式起重機吊裝作業(yè)，分別節(jié)約成本74.4，73.2萬元；爬式架梁機在1個項目中應用，節(jié)約成本約300萬元，經(jīng)濟效益十分顯著。

5)隨著國家對裝配式結(jié)構(gòu)的推廣應用，該技術(shù)積極響應國家政策，符合國家倡導的綠色施工、降耗減排的要求，可為今后類似工程施工提供參考。

3 結(jié)語

本文從3個裝配式項目出發(fā)，依次介紹了壁柱式懸臂起重機、爬式架梁機及自行式橋面起重機3種裝配式結(jié)構(gòu)新型吊裝設(shè)備及漸進式施工技術(shù)。

壁柱式懸臂起重機適用于外掛板安裝需穿插施工，常規(guī)起重機無法工作的情況；爬式架梁機適用于大型廠房項目跨度較大的預制異形梁吊裝施工；自行式橋面起重機適用于傳統(tǒng)吊裝設(shè)備不具備施工條件的森林棧道項目。此類技術(shù)輔助現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬、BIM施工模擬等手段，獲得成功應用，并取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。