鋼模塊建筑現(xiàn)場(chǎng)快速吊裝就位技術(shù)

張育紅， 李顯峰

（中冶天工集團(tuán)有限公司，天津300308）

為推動(dòng)建筑業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革及建筑業(yè)可持續(xù)性綠色發(fā)展，國(guó)家層面通過(guò)戰(zhàn)略布局，積極推動(dòng)裝配式建筑的技術(shù)研發(fā)和規(guī)模化市場(chǎng)應(yīng)用［1］。而鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑作為一種高端裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，因其高度集成、全工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)快速裝配、可循環(huán)周轉(zhuǎn)等特性，在公寓、酒店、宿舍、文旅、營(yíng)房、應(yīng)急、商務(wù)等領(lǐng)域獲得較多應(yīng)用［2］。針對(duì)模塊建筑特點(diǎn)，本文就能夠決定模塊建筑建造成敗關(guān)鍵環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)快速吊裝，提出優(yōu)化技術(shù)措施。

1 合理預(yù)埋鋼底板

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑由于鋼柱彼此獨(dú)立，同時(shí)為了后期方便糾偏，一般是在基礎(chǔ)施工階段預(yù)埋錨栓，通過(guò)墊塊調(diào)節(jié)標(biāo)高后與柱底板直接連接，然后二次澆筑完成固定。見(jiàn)圖1。

圖1 鋼柱腳與基礎(chǔ)連接

這樣的施工方法可快速、高精度完成鋼柱安裝。但鋼模塊建筑的現(xiàn)場(chǎng)安裝，因其單體已改變?yōu)榇笮涂臻g結(jié)構(gòu)單元，裝配時(shí)通過(guò)自身體系糾偏來(lái)彌補(bǔ)錨栓施工偏差就變得非常困難，基于此，在設(shè)計(jì)分析及成本效率對(duì)比的基礎(chǔ)上，采用先期預(yù)埋鋼底板，然后通過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量并焊接預(yù)制定位連接板的方式可高精度快速完成模塊就位［3］。先期鋼底板的預(yù)埋可在工廠預(yù)制模塊期間隨現(xiàn)場(chǎng)土建一體化作業(yè)，尺寸要大于預(yù)制定位連接板周邊各約50 mm，便于定位連接板放置和焊接固定。鋼底板預(yù)埋作業(yè)前，按設(shè)計(jì)要求布置基礎(chǔ)鋼筋和支模，同時(shí)將鋼底板與下部鋼筋焊接，定位偏差控制在10 mm 即可，在提高預(yù)埋效率基礎(chǔ)上，降低土建作業(yè)費(fèi)用；模塊與基礎(chǔ)的定位連接板為工廠預(yù)制，是在鋼板上焊接錐形定位件和連接螺栓，見(jiàn)圖2。

圖2 鋼模塊單元與基礎(chǔ)連接

錐形定位件用于與模塊單元角件孔對(duì)應(yīng)定位，連接螺栓則用于定位板與模塊單元的連接固定。基礎(chǔ)預(yù)焊定位連接板作業(yè)前，應(yīng)首先校核在工廠預(yù)制的模塊單元實(shí)際尺寸，根據(jù)實(shí)際尺寸在已作業(yè)完成的基礎(chǔ)面上進(jìn)行平面位置、標(biāo)高等的測(cè)量放線，然后將定位連接板焊接固定于基礎(chǔ)預(yù)埋鋼底板上，模塊裝配時(shí)可直接通過(guò)其上的定位塊引導(dǎo)就位，然后緊固螺栓固定。此方法采用了先校核模塊單元實(shí)際尺寸、后劃線固定連接板的施工順序，在不影響鋼底板預(yù)埋進(jìn)度的基礎(chǔ)上，解決了預(yù)埋精度要求高、修復(fù)擴(kuò)孔難、重復(fù)吊裝調(diào)節(jié)慢以及無(wú)法裝配導(dǎo)致返工等質(zhì)量差和效率低的問(wèn)題，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)就位的時(shí)間，模塊單元與基礎(chǔ)的裝配效率可提高30%以上。

2 快速吊裝運(yùn)輸及免二次倒運(yùn)

鋼模塊單元吊裝時(shí)可充分利用其角柱端部設(shè)置的連接角件進(jìn)行，等同于集裝箱吊裝，不用另外設(shè)置吊耳等設(shè)施，以減少后期處理的成本和時(shí)間，當(dāng)采用角件吊裝時(shí)，則需要一種可以快速掛摘的掛鉤來(lái)滿足模塊單元快速裝配需要［4］。基于此，結(jié)合角件特點(diǎn)，采用一種與卸扣連接的T 形件掛鉤方式進(jìn)行吊裝。見(jiàn)圖3。

圖3 T形件掛鉤連接

T 形件掛鉤一般采用機(jī)加工或鋼板切割加工，規(guī)格根據(jù)角件孔尺寸確定并經(jīng)受力分析選定材料及有效截面，制作時(shí)需要在T形件掛鉤腹板側(cè)加工有與卸扣連接的吊裝孔。吊裝使用時(shí)將卸扣連接于T 形件掛鉤的吊裝孔，然后將T形件掛鉤的翼緣板對(duì)應(yīng)角件長(zhǎng)圓孔方向放入角件中，旋轉(zhuǎn)90°后將其橫接于模塊角件，起吊后通過(guò)T形件掛鉤與角件孔的垂直卡接來(lái)滿足吊裝安全性，吊裝完成后，只需在下落吊鉤后，將T 形件掛鉤旋轉(zhuǎn)90°到與模塊單元角件長(zhǎng)圓孔方向一致，提出即可。該掛鉤及掛接方法可實(shí)現(xiàn)模塊單元的快速掛鉤、摘鉤，提高裝卸吊裝效率。

常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件零散，為擴(kuò)大裝載率，往往需要多構(gòu)件同時(shí)裝車(chē)運(yùn)輸且需在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置堆場(chǎng)分類(lèi)存放構(gòu)件，安裝時(shí)根據(jù)需要再行挑選構(gòu)件進(jìn)行二次吊裝［1］。而鋼模塊建筑單體已成為一種箱式單元，單車(chē)運(yùn)輸1～2 個(gè)，不存在構(gòu)件混雜情況，另外，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)較為集中，單日內(nèi)吊裝的數(shù)量也不多［5］。基于此，可采用模塊單元運(yùn)輸卸車(chē)與吊裝一體化的作業(yè)方式，既避免了反復(fù)吊裝對(duì)成品保護(hù)的不利影響，又提高了吊裝效率，降低了吊裝成本。該方法需在模塊單元運(yùn)輸前，根據(jù)次日需吊裝的模塊單元及其吊裝順序來(lái)安排裝車(chē)發(fā)運(yùn)，吊裝現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)置運(yùn)輸車(chē)輛環(huán)形進(jìn)出路線，避免車(chē)輛進(jìn)出堵塞，影響吊裝效率。當(dāng)模塊單元運(yùn)抵后按現(xiàn)場(chǎng)吊裝順序排隊(duì)進(jìn)出，到達(dá)吊裝位置后，不再卸車(chē)存放，直接吊裝直接就位，模塊單元起吊后，車(chē)輛即可沿環(huán)形路線駛離，然后裝載下一個(gè)需要吊裝的模塊單元運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)入，依此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)卸車(chē)與吊裝的快速一體化。見(jiàn)圖4。

圖4 卸車(chē)與吊裝一體

3 模塊單元現(xiàn)場(chǎng)快速分步吊裝就位

鋼模塊單元為一空間立體結(jié)構(gòu)，在工廠已完成圍護(hù)裝修及設(shè)備設(shè)施配套集成，因此現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)除考慮吊裝調(diào)節(jié)效率外，還要兼顧變形對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響［4］。為有效避免模塊單元的變形，就必須與模塊單元主框架的受力特征相匹配，即實(shí)現(xiàn)角柱垂直受力，減少因彎矩作用導(dǎo)致梁的撓度變形，特別是對(duì)于重量較大的精裝修模塊單元，更應(yīng)嚴(yán)格控制受力變形。基于此，將以往采用鋼絲繩斜角吊裝或扁擔(dān)梁式吊裝優(yōu)化為全尺寸吊架吊裝。

一般一個(gè)建筑工程需要3～5 種不同規(guī)格的模塊單元，如分別設(shè)計(jì)制作對(duì)應(yīng)的全尺寸吊架會(huì)導(dǎo)致吊架數(shù)量較多且影響吊裝效率，因此在全尺寸吊架基礎(chǔ)上又可優(yōu)化為全尺寸多規(guī)格通用吊架，即一個(gè)吊架解決一個(gè)單體建筑工程中所有規(guī)格的模塊單元吊裝。吊架制作要通過(guò)荷載受力計(jì)算，一般可采用H型鋼作為主次梁的平面框架結(jié)構(gòu)，也可制作成低高度的空間框架結(jié)構(gòu)。為滿足全尺寸要求，吊架平面尺寸應(yīng)與模塊單元平面尺寸對(duì)應(yīng)；但為了解決規(guī)格通用的要求，則在吊架上方寬度位置分別設(shè)置次梁，在次梁上設(shè)置成對(duì)上吊耳與吊車(chē)吊繩對(duì)應(yīng)，同步在上吊耳位置下方設(shè)置下吊耳，在下吊耳上分別根據(jù)不同模塊單元長(zhǎng)度規(guī)格對(duì)應(yīng)設(shè)置成對(duì)的系列吊孔。見(jiàn)圖5。

圖5 全尺寸多規(guī)格通用吊架

吊裝時(shí)，首先根據(jù)模塊規(guī)格寬度尺寸選擇對(duì)應(yīng)的上吊耳來(lái)掛接吊繩，然后在上吊耳對(duì)應(yīng)的下吊耳位置根據(jù)模塊單元長(zhǎng)度選擇吊裝孔，掛接吊架下部垂直吊繩和鋼模塊單元后即可進(jìn)行吊裝。

為能夠確保模塊單元快速吊裝就位，還需要在吊裝就位方法上進(jìn)行創(chuàng)新，采用在吊架一側(cè)設(shè)置導(dǎo)鏈來(lái)調(diào)節(jié)單元兩端高低差實(shí)現(xiàn)快速分步就位。將通用吊架及吊繩等分別與鋼模塊單元掛接；需要注意的是，要在通用吊架橫向一端的上部吊繩處各增加一個(gè)導(dǎo)鏈，導(dǎo)鏈一端連接吊繩，另一端連接卸扣，完成連接后，在模塊單元吊裝平移到待安裝位置上方500 mm時(shí)，通過(guò)設(shè)置的導(dǎo)鏈將模塊單元一端調(diào)低150～200 mm，然后緩慢下落，利用定位連接板上的錐形定位塊引導(dǎo)該端兩角件就位，調(diào)整合適后，繼續(xù)緩慢下落，同理使另一端的兩角件調(diào)整就位，最后通過(guò)撬棍等工具進(jìn)行位置微調(diào)后，完成模塊單元的吊裝就位。見(jiàn)圖6。

圖6 兩端分步就位調(diào)節(jié)

此方法可有效避免4個(gè)角件同時(shí)就位需要人員多、調(diào)節(jié)難等問(wèn)題，將原有方法調(diào)節(jié)效率提高30%左右。

4 裝配操作便捷平臺(tái)

鋼模塊建筑現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)，需要人員在模塊外側(cè)站位進(jìn)行節(jié)點(diǎn)及接縫處理，而原有搭設(shè)腳手架的方法不符合裝配式建筑發(fā)展的初衷，因此需要一種能與模塊建筑特性相適應(yīng)的便捷操作平臺(tái)，在滿足使用安全性的基礎(chǔ)上，又能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單安裝、快速投入使用要求，同時(shí)滿足可循環(huán)周轉(zhuǎn)特性。

先按安全性要求預(yù)制操作平臺(tái)，包括平臺(tái)框架底板、護(hù)欄、踢腳及L形掛接耳板等，平臺(tái)跨度一般覆蓋兩個(gè)模塊單元端面。實(shí)施時(shí)，在下部模塊安裝就位后，起吊操作平臺(tái)，將掛接耳板直接伸入模塊單元角件側(cè)面孔中完成操作平臺(tái)安裝，操作工人即可在集成平臺(tái)中完成模塊單元的節(jié)點(diǎn)連接和接縫處理，使用完成后，將操作平臺(tái)吊往下一個(gè)操作位置，循環(huán)實(shí)施即可。見(jiàn)圖7。

圖7 便捷操作平臺(tái)掛接

5 結(jié)語(yǔ)

作為一種高端裝配式建筑載體的鋼模塊，為滿足建筑業(yè)綠色可持續(xù)性發(fā)展提供了一種有效解決途徑，而為了能夠凸顯其本身所具有的優(yōu)勢(shì)，就需要在制作、運(yùn)輸、安裝及后處理等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。

本文在縮短工期、提高裝配效率等方面提出了系列技術(shù)措施優(yōu)化作法并在“天津子牙尚林苑白領(lǐng)公寓項(xiàng)目”進(jìn)行了應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了25 min 內(nèi)即完成現(xiàn)場(chǎng)裝配一個(gè)模塊單元的較好效果，為模塊建筑的技術(shù)應(yīng)用及相應(yīng)項(xiàng)目實(shí)施提供借鑒和參考。□■