打开文本图片集

摘要：装配式建筑的预制构件吊装作业属于危大工程，施工单位应编制专项方案并组织专家论证。构件厂虽没有高空吊装作业，但拆模、转运、装车也需要用到预埋吊件来起吊构件，若没有规范操作也极易造成财产损失，更有可能造成人身伤害。各种吊件的性能及使用方法是构件厂相关管理人员必须掌握的。本文介绍了桁架筋、吊环、螺纹套筒、球头吊钉这四种吊件在构件厂内的使用。

【关键词】装配式建筑；预制混凝土构件；吊件

1引言

起吊时，每一个构件的重心需与吊点的形心重合，工厂预埋吊件时应减少偏心，以避免受力不均而留下安全隐患。下面以带偏心窗洞的预制墙脱模吊点的设置为例（见图1），分析重心求法与脱模吊点设置。预制墙外轮廓尺寸为2500mmX3000mm，窗洞尺寸为800mmX1500mm，扣除窗洞后把构件分为A1、A2、A3、A4四部分。

A1面积=600X2500=1500000，A1形心距构件底边距离2700

A2面积=500X1500=750000，A2形心距构件底边距离1650

A3面积=1200X1500=1800000，A3形心距构件底边距离1650

A4面积=900X2500=2250000，A4形心距构件底边距离450

构件总面积=2500X3000-1500X800=6300000，设构件重心距底边a，则

a=（1500000X2700+750000X1650+1800000X1650+2250000X450）/6300000=1471.43

A1面积=600X2500=1500000，A1形心距构件左边距离1250

A2面积=500X1500=750000，A2形心距构件左边距离250

A3面积=1200X1500=1800000，A3形心距构件左边距离1900

A4面积=900X2500=2250000，A4形心距构件左边距离1250

构件总面积=2500X3000-1500X800=6300000，设构件重心距左边b，则

b=（1500000X1250+750000X250+1800000X1900+2250000X1250）/6300000=1316.67

综上，构件重心位置位于距左边1316.67mm，距底边1471.43mm处。用于脱模的四个吊点应两两对称于此重心位置。对构件厂来说这一原理非常实用，因为图纸上脱模套筒位置的设置通常不会完全考虑到与构件内预埋件及钢筋的避让关系，可通过此原理来微调套筒位置以避免碰撞。

2桁架筋的使用

叠合板通常是利用桁架筋起吊，桁架筋是由一根上弦带肋钢筋，两根下弦带肋钢筋和两侧格构腹杆光圆钢筋经电阻焊焊接成截面为倒“V”字形的钢筋三维骨架（见图2）。通常桁架筋上弦直径为10mm，腹杆直径为6mm，下弦直径为8mm。叠合板通常是四点起

吊，尺寸较大时也可六点或八点起吊，吊点布置原则还是两两对称于板重心。起吊时吊点应选择桁架腹杆波峰位置并同时勾住上弦筋与腹杆筋。与吊点相邻的腹杆筋波谷位置应设两根垂直于桁架长度方向的附加短钢筋以压住桁架筋，并与钢筋骨架绑扎。

规范【1】规定，“预制构件脱模验算时，等效静力荷载标准值应取构件自重标准值乘以动力系数后与脱模吸附力之和，且不小于构件自重标准值的1.5倍”。以四点起吊的尺寸为4000x1500x60mm的叠合板为例，其自重G=4x1.5x0.06x2.5=0.9吨，动力系数取1.2，脱模吸附力取1.5KN/㎡，则脱模时等效静力荷载标准值：

F=max（1.5x1.5x4+1.2x0.9x10，1.5x0.9x10）=19.8KN

由于每根桁架筋有2根直径6的腹杆钢筋，4个吊点起吊时实际有8根腹杆钢筋参与受力，但按3个吊点计算【2】，则起吊时每根腹杆筋的应力：

σ= 19.8x103/（28.3x3x2x2）=58.3N/mm²

桁架腹杆钢筋起吊可参照《混凝土结构设计规范》的规定，即“对于HPB300钢筋，吊环应力不应大于65 N/mm²”。经验算，此例满足规范要求。若计算不满足时，可在叠合板上增设吊环来起吊。

叠合板起吊时除了考虑腹杆筋应力外，还应考虑挠度与裂缝。挠度及裂缝与最大弯矩成正比，若吊点位置的设置能使跨中和支座弯矩的绝对值相等则最合理。以对称设置的四点起吊为例，叠合板长短方向都可简化为伸臂简支梁，梁宽近似取板宽的一半。下面推导长度方向伸臂梁的最合理吊点位置（见图3）。设两吊点间尺寸b，吊点外尺寸a，总长为L，均布线载q，当∣MA∣=∣MB∣=∣MC∣时，等代梁内最大弯矩最小。则：

MA= MB=（qa²）/2

Mc=qL/2*（L-2a）/2-（L/2）2*q/2

由∣MA∣= ∣MB∣= ∣MC∣可推出，a2+aL-L2/4=0

综上可得a/L≈0.207，即叠合板四点起吊且钢丝绳垂直板面时，长度方向吊点设在0.207L处最合理，短向同理。若吊绳不垂直，叠合板起吊时将处于压弯状态，此值需稍做调整，且由于尚未与叠合层协同受力，抗压弯能力较弱，起吊时应尽量使吊绳与板面垂直。

3吊环的使用

预制构件的吊环应采用未经冷加工的HPB300级钢筋制作【1】。此规定有两个目的，一是钢筋延性好，破坏前能给人以大变形警示；二是使用光圆钢筋能减小与吊绳或吊钩的摩擦，减少安全隐患。吊环是所有吊件中最常用的一种，几乎所有预制构件都可以使用吊环起吊。但吊环露出构件顶部的高度需严格按图控制，若预埋误差较大以致高出结构面层，还要增加切割吊环工作，给施工单位带来不便。

下面以四点起吊的预制梁为例，推导吊环直径的选用。假设梁长宽高尺寸为10mx0.4

X0.8， 其自重G=10x0.4x0.8x2.5=8吨，动力系数取1.2，脱模吸附力取1.5KN/㎡，则脱模时等效静力荷载标准值：

F=max（1.5x10x0.4+1.2x8x10，1.5x8x10）=156KN

四个吊环中只考虑3个吊点参与计算【2】，则起吊时直径为d的吊环应力：

σ= 156x103/[（d2π/4）x3x2]=（33121/ d2）N/mm²

规范规定吊环应力不应小于65 N/mm²（此值已考虑了吸附作用和动力系数等，看似与上式重复计算，但起吊不确定因素较多，实为保守算法），可得d=22.5mm，吊环钢筋直径至少为25mm。

此规格的梁脱模时曾有工人未按图纸吊点起吊，而采用行吊的吊钩勾住两根钢丝绳一端，另一端固定梁端部两个直径25的吊环来起吊，吊环虽未断裂但已出现向钢丝绳方向的弯曲大变形，隐患很大，规范吊装作业一定要引起相关管理人员的重视。

4螺纹套筒的使用

为了避免吊件外露而锈蚀，且为了达到节约材料方便施工的目的，规范推荐使用内凹式螺母及内埋式吊杆。螺纹套筒应用广泛，适用于各构件内的脱模吊件、吊装吊件、现浇与预制构件之间接驳用连接件、斜撑连接件等，螺纹套筒（见图3）需内凹进构件至少10mm以便后期封堵。以某厂家M20的螺纹套筒为例，它是由一根直径32的螺纹钢加工而成，其上端内部车丝一定长度以匹配M20螺栓，其下端钻孔并插入一根短钢筋以增强锚固能力，短钢筋需绑在构件钢筋骨架上。

据某厂家说明书，长度为150mm的M20螺纹套筒的极限荷载为2吨（此值已为考虑4倍安全系数后的值），以图1为例分析200mm厚预制墙四点起吊，每个吊点处设一个套筒时的脱模受力情况。构件重G=2.5x3x0.2x2.5=3.75吨，动力系数取1.2，脱模吸附力取1.5KN/㎡，则脱模时等效静力荷载标准值：

F=max（1.5x6.3+1.2x3.75x10，1.5x3.75x10）=56.25KN

四个吊点中只考虑3个吊点参与计算，则起吊时每个套筒受拉力18.75KN，小于2x10=20KN，此工况计算满足。

脱模时混凝土抗压强度不应低于15MPa且不低于0.75倍设计强度，预制构件通常不使用C30以下的混凝土，可取0.75ft为抗拉强度来验算脱模时混凝土的受拉破坏。混凝土破坏面近似为一个沿45°破坏的椎体（见图3），取其投影面积为混凝土抗破坏面积，AC=130²π=53066mm²，取折减系数0.6，ft=1.43MPa，此时混凝土的抗拉承载力：         P=0.6x0.75x1.43x53066=34148N≈34KN

此值远大于每个套筒所承受拉力18.75KN，此工况验算满足。

若构件较重，混凝土抗拉验算不满足时，可将每个吊点处设为双套筒（见图4），套筒间距120mm。此时抗破坏投影面积AC=77892mm2，混凝土的抗拉承载力可增大1.5倍。

螺纹套筒应使用配套的专用吊具，起吊角度应尽量接近于套筒长度方向，严禁垂直套筒长度方向起吊（如翻转时），吊具上螺杆极易在螺纹处折断，且吊具应定期更换。

5球头吊钉

球头吊钉（见图5，左中右图分别为吊钉、橡胶芯模、鸭嘴吊具）与螺纹套筒相比其优势在于吊具较小可在钢筋密集处使用；不用拧螺栓，扣上吊具即可起吊；鸭嘴吊具可360度自由固定。吊钉与橡胶芯模同时预埋，芯模自带的螺杆可使其固定在模具上，橡胶芯模包裹吊钉头部形成了半球形空间，拆掉后为鸭嘴吊具预留了安装位置，橡胶芯模可重复使用。

吊钉受力原理与螺纹套筒类似，按厂家说明书合理选择规格使用即可。但单价比螺纹套筒要高，所以常作为预制墙顶部的吊装用埋件，其他地方多使用螺纹套筒。此时吊钉若承载力不足，容易出安全事故，由于构件厂内每条生产线会同时生产多个项目的构件，很容易用错埋件规格，且每块预制墙通常不会超过5吨，可在企业标准中明确所有项目只使用一种承载力为5吨规格的吊钉，从源头避免多种规格的吊钉出现，个别5吨以上的构件采用其他措施。

3结束语

装配式建筑部品、部件不可避免的要经历脱模、转运、吊装三个过程，选择合理的吊件显得至关重要。以上四种常用吊件各有优缺点，桁架筋起吊仅适用于叠合板，其他构件很少用到桁架筋；吊环适用于所有构件，但其不得不凸出构件，部分情况需要切割。螺纹套筒与吊钉属于内埋式吊件，构件厂脱模吊件常用内埋式。螺纹套筒生产时应采取措施保证螺纹不被碰坏且不能进浆，以避免拧不进螺栓，吊具螺栓需拧入足够深度。吊绳水平夹角宜大于60°，以减少对构件产生的拉压应力。

参考文献

【1】《装配式混凝土结构技术规程》JGJ-2014

【2】《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

作者：邵啸弛 单位：无锡嘉盛商远建筑科技有限公司