预制混凝土构件起吊系统介绍及应用（下）
本文接续上期内容，继续讨论预制混凝土构件起吊系统设计、安装及吊装作业，如需阅读上期内容，请前往《预制混凝土构件起吊系统介绍及应用（上）》
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吊钉设计选型
预制构件起吊设计时，必须充分考虑构件起吊的各个过程，包括脱模、运输、最终安装各个过程，同时需要兼顾吊装机具、吊索具的配置的情况。因此我们在做吊钉选型时采用包络设计的方法，取各个工况下吊钉承受的最大荷载作为设计值，选择满足性能的预埋吊钉后，再规定相应起吊的细节要求，包括混凝土强度、吊索的角度以及起吊工装的要求等，以下是吊钉选型时需要考虑的各个因素。
[ 3.1 ] 起吊方式和吊点数量
预制混凝土构件大多为平模浇筑，为保证构件吊装的稳定性，通常对于梁式构件采用两点预埋吊钉起吊的方式，板式构件采用四点预埋吊钉起吊的方式。当每个吊点承载力无法找到合适尺寸和承载力的吊钉时，需要增加相应的吊点数量，并合理的调整吊索具及工装，重新分配起吊的荷载。异形立体的构件起吊设计时，吊点的位置须在构件重心之上，避免起吊时构件侧翻，从而导致安全事故。
图1 常见的预制构件起吊方式
[ 3.2 ] 起吊动力系数和脱模工况
整个起吊输运是一个运动的过程，需考虑动力系数对设计荷载进行一定的放大。动力系数需要考虑两个方面的影响，首先是起吊过程是脱模起吊还是运输吊装，脱模起吊由于通常起吊速度较慢，动力系数一般较小，欧洲规范推荐按1.1~1.2的系数考虑，我国JGJ 1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中推荐按1.2考虑。其次正常吊装及运输过程，起吊机具的不同也会对动力系数的取值有影响，最常用的汽车吊和塔吊吊装预制构件时，起吊动力系数取1.3~1.4，我国JGJ -2014规范推荐为1.5。
图2 不同起重机械下的动力系数
脱模工况是当预制构件为板式构件时，需要特殊的考虑模板与混凝土接触面的吸附力。我国JGJ 1-2014上推荐吸附系数为1.5 kN/m2，在欧洲通常考虑的更加细致一点，根据不同的模具材质选用不同的吸附系数，例如涂油的钢模的吸附系数是1.0 kN/m2。其次脱模吸附力跟够构件自身的形状及接触面的形状有关，比如接触面为栅格面时，脱模吸附力为3倍的构件自重，因此在设计过程中应依据具体情况考虑。
[ 3.3 ] 吊索具角度
绝大部分吊装作业时没有配备平衡梁或吊架等工装，吊索均存在一定起吊角度，会对预埋吊钉产生拉剪同时受力的工况，因此需要对起吊角度做严格的限制，并考虑相应的设计荷载放大系数。国内外在起吊角度的限制基本一致，即起吊钢索与竖向的夹角不宜超过30°，不应超过45°，同时吊钉的拉剪受力放大系数也与竖向角度有关，即1/cosβ，β为起吊夹角。
图3 起吊吊索夹角要求
对于市政预制管道及井道构件，通常会采用90°夹角的起吊方式，此时的吊钉的承载力需要折减，并配置附加钢筋加强构件本身。前文提及的提拔建筑体系的预制墙板也是此类情况，所有的预埋吊钉均在墙板正面，在墙板提拔后的吊运和安装阶段，钢丝绳也是和吊钉轴向呈90°夹角。
图4 预制井道90°夹角起吊
[ 3.4 ] 构件尺寸和吊点位置
在选择合适的预埋式吊钉系统时，预制构件的尺寸作为一个非常重要的考虑因素，尤其比如一些薄壁型预制构件或者薄板式构件，厚度通常是考虑吊钉型号及尺寸的重要因素。同时吊钉之间的距离、吊钉距离混凝土边缘的距离，也会对预埋吊钉的承载力有影响，因此在设计起吊位置时需要严格考虑吊钉不同受力情况下对混凝土的影响。
图5 吊钉受拉对混凝土的破坏模式
图6 吊钉受剪对混凝土的破坏模式
除了考虑上述因素，通常吊点布置需满足围绕重心对称布置，使得各个吊点受力均衡，其次吊点的位置需要使得起吊过程中对构件自身的弯矩最小，避免构件自身受弯开裂等不利影响。
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安装及吊装作业
预制构件起吊方案完后进入相应的实施阶段，也是整个流程上最关键、最重要的环节，主要为构件浇筑前的吊钉安装预埋作业和构件生产完后的起吊作业。提前对作业人员进行方案的技术交底，并对采用的吊钉系统进行专项的培训，包括吊钉及吊具的型号和荷载等级识别等注意事项，避免出现混用错用的现场。
[ 4.1 ] 吊钉安装
吊钉安装前应先根据图纸上吊钉的位置，在模具上预留固定孔，当吊钉在构件上表面时，可以设置一些悬挑板来固定。然后将吊钉和配套的成型器连接后固定在模具上，可以采用螺栓固定，也可以直接用带磁铁的成型器直接固定在模具面上；最后根据起吊方案，围绕吊钉布置额外的加强钢筋。
a) 圆头吊钉磁铁成型器固定
b) 圆头吊钉橡胶成型器固定
图7 圆头吊钉成型固定
混凝土浇筑之前应做最终检查确认，主要是吊钉的型号是否准确、吊钉的是否固定牢固、成型器表面是否涂刷脱模剂、附加钢筋是否按图施工等细节。在浇筑过程中如发现吊钉松动等情况，应在混凝土凝固前调整完毕。佩克公司的吊钉成型器及固定配件可以适用不同位置的预埋吊钉固定，同时还可以固定附加钢筋，不仅使得安装过程简单快速，同时又确保了吊钉的安装质量。
图8 吊钉附加钢筋安装固定
[ 4.2 ] 起吊作业
起吊作业人员应提前熟悉吊具的使用说明，并且根据专门的起吊方案，配置相应的吊索。起吊过程中确保钢丝绳的起吊角度不超过设计要求的范围。对于螺纹吊钉，吊具的外螺纹应完全拧入预埋吊钉中；对于圆头吊钉，吊具挂钩有专门的方向要求，应提前熟悉。
图9 圆头吊钉配套吊具注意事项
图10 螺纹吊钉配套吊具注意事项
[ 4.3 ] 吊具及配件保养
吊钉的成型器和固定件是可以重复使用的，每次拆下后进行必要清理工作，可以有效的增加使用次数。专用吊具作为重复受力的吊装产品，应定期的检查磨损情况，检查产品手册上的关键尺寸是否满足要求，同时建议每三年可以做磁粉测试检查裂纹情况。
图11 专用吊具定期磨损检查
图12 吊索具磁粉检测裂纹
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总结
本文以芬兰佩克集团的预制构件起吊系统为基础，介绍了预制混凝土构件常用的起吊系统和应用。首先详细介绍常用的预埋式吊钉系统，包括产品的形式、各自特点及应用范围等。其次介绍了在起吊设计及吊钉选型时需要考虑的各个因素及流程，从设计细节控制起吊风险，最后介绍了实际施工及作业时需要注意的各个事项，以确保整个吊装作业过程安全、快速。我国装配式建筑领域正处于一个迅速发展的阶段，各类装配式结构体系和技术都有了一定的进步和发展，然而预制构件的运输、吊装却是经常被忽略的一个重要环节，过往的数据说明对预制构件吊装的错误使用及操作带来的安全事故是装配式建筑工程最常发生的安全事故，因此工程技术人员应重视预制构件起吊的各个环节，从方案设计到施工操作都要严谨的对待。从另一个角度思考，如果选择了快速有效、安全可靠的起吊系统也能提高施工现场的吊装效率，亦有可能影响预制构件的拆分设计，减少预制构件的数量，从而更加体现装配式建筑本应有的优势。
本文作者
朱斌
芬兰佩克建筑配件（张家港）有限公司中国区技术经理，负责佩克预制混凝土连接技术在国内市场的推广及应用的技术研发工作，参与公司和国内知名大学的合作实验项目，对产品在国内进行的落地性实验，例如预制夹心保温墙连接件实验、佩克新型框架结构螺栓连接技术的抗震性能实验。有丰富的混凝土装配式技术经验，对欧美装配式体系有较深的理解，同时熟悉国内装配式的技术体系及发展，参与编写了预制外挂板图集、CECS《装配式多层混凝土结构技术规程》，正在参编上海市《装配整体式混凝土公共建筑设计规程》、CCES《预制夹心保温墙体用不锈钢连接件》等标准。目前为佩克在中国区预制连接产品的项目技术负责人。