裝配式結構新型吊裝設備漸進式施工技術*

陳 亮，樓頂峰，金曉友

(中天建設集團有限公司，浙江 杭州 310005)

0 引言

裝配式結構是將傳統建造方式中大量的現場作業轉移到工廠進行，在工廠加工制作建筑用構配件(如裝配式混凝土結構的板、樓梯、陽臺；鋼結構的梁、柱、節點；木結構的柱、梁等)，運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑。裝配式結構主要包括預制裝配式混凝土結構、鋼結構、現代木結構建筑等，采用標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、信息化管理、智能化應用，是現代工業化生產方式的代表。

工廠化生產的構件(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備，但對于一些特殊工程傳統吊裝技術存在局限性，尤其在施工范圍廣、吊裝質量大、吊裝精度高、搬運次數多的項目上，傳統吊裝設備和技術不再適用。

基于裝配式結構特點及施工局限性，依托實際項目，針對PC裝配式房屋、預制廠房及鋼結構游步道等裝配式結構，創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種吊裝設備，并在實施過程中提煉出漸進式施工技術。

1 施工裝備及漸進式施工技術

1.1 壁柱式懸臂起重機及其施工工藝

該技術應用項目為國內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、回轉機構、起升機構、懸臂梁等4部分組成，通過12根高強螺栓和20mm厚鋼板環抱于框架柱上，可完成變幅、轉向、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域5～14層范圍內的PC板，再移至下一根框架柱繼續吊裝，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運，起重臂使用塔式起重機轉運。

圖2 壁柱式懸臂起重機樓層內移位布置

利用MIDAS Gen 進行主體結構建模，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，原設計配筋可包絡新工況，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)和有限元數值模擬分別對受力柱進行監測、分析，驗證該施工技術的安全性。

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，得到的柱整體應變如圖4所示。相對于框架柱本身承受的設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構件裝配施工，共計約1 100根PC梁，4 000塊PC疊合板，全部在現場原位預制后吊裝?？紤]工期和成本，采用爬式架梁機進行漸進式施工。

課程內容是課程目標得以實現的載體，課程目標的完成僅僅依靠單個教育活動是遠遠不夠的，為了增強經歷活動教育的有效性，教師可圍繞經歷活動的總目標，結合家長資源、社區資源、幼兒園資源，將原來不成體系的、零散的經歷活動根據幼兒的年齡特點進行重新梳理、整體規劃，并將每個年齡段的經歷教育活動設置為五個模塊，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活動，每一個經歷活動隸屬于某一模塊。隨著研究的進一步深入，新的經歷活動內容不斷涌現，使經歷活動具有延續性，使幼兒的興趣得到滿足，使幼兒的知識經驗得到提升。

架梁機設備主要由底盤、回轉機構、主梁、提升機構、牽引機構、固定支腿、前后支腿、承重鋼梁、配重及電氣系統組成(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

設備可實現懸臂吊梁360°全回轉，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，驅動液壓走行機構使底盤縱移到位，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技術對工程建模，并對吊裝技術進行模擬施工，以便對現場施工進行前期規劃，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，該類施工對環境保護的要求嚴格，傳統吊裝設備在山區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件，橋面起重機吊裝構件。

圖7 自行式橋面起重機

橋面起重機回轉基座主要由基座體、回轉支撐、回轉減速機和回轉體組成，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置行車胎架及軌道，利用已成型的橋段作為構件運輸平臺，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，完成下節段鋼構件安裝。

2 效益分析

2)裝配式結構采用工廠預制，可減少大量現場作業，提高施工速度，減少因現場施工引起的環境污染。

3)新研發的吊裝設備可吊裝超重、超長跨徑的預制結構，保障施工安全的同時也確保了施工質量與進度，可樹立企業形象、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，相較傳統塔式起重機吊裝作業，分別節約成本74.4，73.2萬元；爬式架梁機在1個項目中應用，節約成本約300萬元，經濟效益十分顯著。

5)隨著國家對裝配式結構的推廣應用，該技術積極響應國家政策，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 結語

本文從3個裝配式項目出發，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種裝配式結構新型吊裝設備及漸進式施工技術。

壁柱式懸臂起重機適用于外掛板安裝需穿插施工，常規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吊裝設備不具備施工條件的森林棧道項目。此類技術輔助現場試驗、數值模擬、BIM施工模擬等手段，獲得成功應用，并取得良好的經濟效益和社會效益。