预制混凝土构件起吊系统介绍及应用（上）
[摘要] 预制混凝土构件吊装场景包括构件生产阶段的脱模和运输、现场施工阶段的翻转和安装，预埋式吊钉和专用吊具配套起吊的方式由于其快速起吊、安全可靠的特点，是工程实际应用中最常用预制混凝土起吊技术，在欧美国家广泛使用。起吊预埋产品作为最关键的部件，其可靠的性能和正确的操作应用是确保吊装作业安全的首要条件，目前国内外起吊预埋产品的类型丰富，各具特点，可应用于住宅、公建、工业、市政等领域的预制混凝土构件吊装。本文重点介绍了芬兰佩克集团的主要预制构件起吊系统，包括产品特点、应用条件、设计细节及实际操作等要点，既确保起吊作业的安全，又能提升吊装效率。
[关键词] 预制混凝土构件；预埋吊钉；专用吊具；起吊作业
01
起吊系统介绍
预制混凝土构件通常自重较大，构件形状种类较多，因此可以使用的预埋吊钉种类也很丰富。目前我国没有专门的规范对预埋式吊钉有性能的要求，通常参照欧美的要求和做法。其中欧洲的装配式结构的发展已非常成熟，相应的预制构件起吊及预埋吊钉系统的要求也相对规范，有一套比较完成的认证方式及流程，例如佩克公司的所有起吊系统均有完整的试验认证，获得欧盟CE的认证，满足欧洲机械规范MD2006/42/EC 和德国国家准则VDI/BV-BS 6025的性能要求，即吊钉自身的安全系数超过3.0倍，吊具的安全系统超过4.0倍，起吊对混凝土破坏的安全系数超过2.5倍。下文介绍民用和工业领域常用的预制构件起吊系统，它们之间没有严格的应用界限区别，但各自有相应的特色，尤其在一些特殊的构件和起吊环境下，选择合适的起吊系统，将会事半功倍。
[ 1.1 ] 圆头吊钉系统
圆头预埋吊钉端部的圆形锻头用于挂钩，配套专用的鸭嘴扣吊具，可以实现快速挂钩。吊装荷载通过吊钉另一端的圆形端锚传递至混凝土。安装时需要使用半球形的橡胶在固定吊钉，同时在混凝土表面形成半球凹槽，使得吊具可以挂钩起吊，如下图1所示。圆头吊钉系统的特点主要是快速的起吊，尤其是挂钩和脱钩，非常适合常规的住宅预制构件和工业建筑，单个吊钉的最大使用荷载是32t。采用圆头吊钉有起吊角度的要求（起吊角度为钢丝绳与竖向的夹角，下同），需要控制在0~45°范围内。在一些特殊市政构件需求下，也可以采用90度起吊，此时圆头吊钉的承载力需要做接近50%的折减。由于圆头吊钉预埋在混凝土内的部分带有端锚，通常需要配置额外的加强钢筋，以防起吊过程中对混凝土的破坏
[ 1.2 ] 螺纹吊钉系统
螺纹预埋吊钉的端部均由钢管攻丝，其专用吊具均带有外螺纹，吊装时需将其拧入至吊钉套筒内。套管另一端挤压的钢筋将起吊荷载至混凝土，常用的有钢筋直锚、弯锚和钢板端锚的做法。螺纹预埋吊钉系统除了可以应用在常规的预制构件，还可以应对一些薄壁型构件，比如薄型预制墙板和楼板。吊钉安装时不需要在混凝土表面形成特殊的凹槽，安装固定非常简单。配套的吊具有钢丝绳软索吊具和万向吊具，需要注意的是软索吊具不能用于构件的翻转吊装。
[ 1.3 ] 平板吊钉系统
平板类预埋吊钉均由钢板加工制作而成，通过在端部开孔挂钩，其专用吊具带有转动销，在挂钩时需要转动插销以防脱落。安装平板吊钉时需要扁球形的成型器固定，在混凝土形成凹槽，用于吊具挂钩。
平板吊钉平面内、外的承载力不同，布置时需要考虑方向性。除了广泛应用在普通预制构件外，平板吊钉非常适合提拔系统的墙板吊装，其配套吊具的转动销端部可以穿过细绳，在构件吊装就位后，吊装人员只需在地面拉动细绳解钩，无须高空作业，极大的降低安全隐患。我国第一个提拔体系建造的物流仓库，所有的预制墙板均采用平板吊钉系统起吊，预制墙板重量平均为40吨，12米高，由芬兰佩克公司提供的自脱钩起吊系统，安全、快速的保障了构件的吊装施工。
02
起吊应用环境
预制构件起吊应用环境不确定性较大，同时施工各个阶段预埋吊钉的受力工况也不同，因此需要吊钉选型设计之前对应用环境充分的了解，并设置相应的操作限制条件，确保最后实施操作过程中的安全性。
首先是构件起吊时的混凝土强度，为了提高预制构件模具的周转速度，通常构件的首次起吊时的混凝土强度应达到15MPa，当起吊过程存在使用吊钉翻转构件等操作时，混凝土抗压强度应大于25MPa。佩克公司针对不同混凝土强度下的吊钉承载力做了大量的实验和研究，形成一套完整的数据参照，可以快速的参照使用，非常的方便。
其次为了避免起吊过程中预埋吊钉对混凝土的破坏，预制构件需要相应加强钢筋，主要体现为三个方面，第一构件自身设计的配筋率应满足相应的要求，不同荷载等级的吊钉对构件表面钢筋网配筋率有不同的要求；第二起吊过程钢丝绳与吊钉轴向存在相应的夹角，避免拉剪荷载对混凝土的破坏，需要配置额外的加强钢筋，通常为U型钢筋，开口方向与钢丝绳倾斜方向相反。当采用吊钉翻转构件或者90°起吊时，需要在吊钉上方配筋额外的加强钢筋；第三是由于吊钉自身在混凝土中锚固形状特殊，需要特殊的附加钢筋确保起吊荷载传递至构件本身，通常带有端锚的吊钉需要配置。
再次选用合适起吊工装，常用的有吊装平衡梁或者吊装架，确保各个吊钉受力平均。当大型构件起吊点数量较多时，可以采用滑轮组来辅助分配吊点。当异性预制构件起吊时，可以采用倒链调整吊索的长度，进而调整吊装过程中构件的平面角度，有利于最后构件的安装固定。
最后是构件起吊的现场环境及存储环境。首先在一些严寒地区的预制构件吊装，预埋吊钉的材料性能应满足低温下冲击性能的要求，例如佩克公司在长春地铁管片项目中提供圆头吊钉系统，所有圆头吊钉的原材料均满足零下20°夏比冲击性能的要求，确保了严寒地区预制管片吊装的安全。其次预制构件存在长期室外存放的情况，需要对外露的吊钉进行相应的保护，避免锈蚀和螺纹磨损等情况。
下期内容:
《预制混凝土构件起吊系统介绍及应用(下)》
— 吊钉设计选型
— 安装及吊装作业