钢模块建筑现场快速吊装就位技术

张育红， 李显峰

（中冶天工集团有限公司，天津300308）

为推动建筑业供给侧结构性改革及建筑业可持续性绿色发展，国家层面通过战略布局，积极推动装配式建筑的技术研发和规模化市场应用［1］。而钢结构模块建筑作为一种高端装配式钢结构建筑，因其高度集成、全工厂预制、现场快速装配、可循环周转等特性，在公寓、酒店、宿舍、文旅、营房、应急、商务等领域获得较多应用［2］。针对模块建筑特点，本文就能够决定模块建筑建造成败关键环节的现场快速吊装，提出优化技术措施。

1 合理预埋钢底板

传统钢结构建筑由于钢柱彼此独立，同时为了后期方便纠偏，一般是在基础施工阶段预埋锚栓，通过垫块调节标高后与柱底板直接连接，然后二次浇筑完成固定。见图1。

图1 钢柱脚与基础连接

这样的施工方法可快速、高精度完成钢柱安装。但钢模块建筑的现场安装，因其单体已改变为大型空间结构单元，装配时通过自身体系纠偏来弥补锚栓施工偏差就变得非常困难，基于此，在设计分析及成本效率对比的基础上，采用先期预埋钢底板，然后通过精准测量并焊接预制定位连接板的方式可高精度快速完成模块就位［3］。先期钢底板的预埋可在工厂预制模块期间随现场土建一体化作业，尺寸要大于预制定位连接板周边各约50 mm，便于定位连接板放置和焊接固定。钢底板预埋作业前，按设计要求布置基础钢筋和支模，同时将钢底板与下部钢筋焊接，定位偏差控制在10 mm 即可，在提高预埋效率基础上，降低土建作业费用；模块与基础的定位连接板为工厂预制，是在钢板上焊接锥形定位件和连接螺栓，见图2。

图2 钢模块单元与基础连接

锥形定位件用于与模块单元角件孔对应定位，连接螺栓则用于定位板与模块单元的连接固定。基础预焊定位连接板作业前，应首先校核在工厂预制的模块单元实际尺寸，根据实际尺寸在已作业完成的基础面上进行平面位置、标高等的测量放线，然后将定位连接板焊接固定于基础预埋钢底板上，模块装配时可直接通过其上的定位块引导就位，然后紧固螺栓固定。此方法采用了先校核模块单元实际尺寸、后划线固定连接板的施工顺序，在不影响钢底板预埋进度的基础上，解决了预埋精度要求高、修复扩孔难、重复吊装调节慢以及无法装配导致返工等质量差和效率低的问题，大大减少了现场调节就位的时间，模块单元与基础的装配效率可提高30%以上。

2 快速吊装运输及免二次倒运

钢模块单元吊装时可充分利用其角柱端部设置的连接角件进行，等同于集装箱吊装，不用另外设置吊耳等设施，以减少后期处理的成本和时间，当采用角件吊装时，则需要一种可以快速挂摘的挂钩来满足模块单元快速装配需要［4］。基于此，结合角件特点，采用一种与卸扣连接的T 形件挂钩方式进行吊装。见图3。

图3 T形件挂钩连接

T 形件挂钩一般采用机加工或钢板切割加工，规格根据角件孔尺寸确定并经受力分析选定材料及有效截面，制作时需要在T形件挂钩腹板侧加工有与卸扣连接的吊装孔。吊装使用时将卸扣连接于T 形件挂钩的吊装孔，然后将T形件挂钩的翼缘板对应角件长圆孔方向放入角件中，旋转90°后将其横接于模块角件，起吊后通过T形件挂钩与角件孔的垂直卡接来满足吊装安全性，吊装完成后，只需在下落吊钩后，将T 形件挂钩旋转90°到与模块单元角件长圆孔方向一致，提出即可。该挂钩及挂接方法可实现模块单元的快速挂钩、摘钩，提高装卸吊装效率。

常规钢结构构件零散，为扩大装载率，往往需要多构件同时装车运输且需在现场设置堆场分类存放构件，安装时根据需要再行挑选构件进行二次吊装［1］。而钢模块建筑单体已成为一种箱式单元，单车运输1～2 个，不存在构件混杂情况，另外，现场作业较为集中，单日内吊装的数量也不多［5］。基于此，可采用模块单元运输卸车与吊装一体化的作业方式，既避免了反复吊装对成品保护的不利影响，又提高了吊装效率，降低了吊装成本。该方法需在模块单元运输前，根据次日需吊装的模块单元及其吊装顺序来安排装车发运，吊装现场要设置运输车辆环形进出路线，避免车辆进出堵塞，影响吊装效率。当模块单元运抵后按现场吊装顺序排队进出，到达吊装位置后，不再卸车存放，直接吊装直接就位，模块单元起吊后，车辆即可沿环形路线驶离，然后装载下一个需要吊装的模块单元运输车辆进入，依此循环，实现卸车与吊装的快速一体化。见图4。

图4 卸车与吊装一体

3 模块单元现场快速分步吊装就位

钢模块单元为一空间立体结构，在工厂已完成围护装修及设备设施配套集成，因此现场吊装时除考虑吊装调节效率外，还要兼顾变形对产品质量的影响［4］。为有效避免模块单元的变形，就必须与模块单元主框架的受力特征相匹配，即实现角柱垂直受力，减少因弯矩作用导致梁的挠度变形，特别是对于重量较大的精装修模块单元，更应严格控制受力变形。基于此，将以往采用钢丝绳斜角吊装或扁担梁式吊装优化为全尺寸吊架吊装。

一般一个建筑工程需要3～5 种不同规格的模块单元，如分别设计制作对应的全尺寸吊架会导致吊架数量较多且影响吊装效率，因此在全尺寸吊架基础上又可优化为全尺寸多规格通用吊架，即一个吊架解决一个单体建筑工程中所有规格的模块单元吊装。吊架制作要通过荷载受力计算，一般可采用H型钢作为主次梁的平面框架结构，也可制作成低高度的空间框架结构。为满足全尺寸要求，吊架平面尺寸应与模块单元平面尺寸对应；但为了解决规格通用的要求，则在吊架上方宽度位置分别设置次梁，在次梁上设置成对上吊耳与吊车吊绳对应，同步在上吊耳位置下方设置下吊耳，在下吊耳上分别根据不同模块单元长度规格对应设置成对的系列吊孔。见图5。

图5 全尺寸多规格通用吊架

吊装时，首先根据模块规格宽度尺寸选择对应的上吊耳来挂接吊绳，然后在上吊耳对应的下吊耳位置根据模块单元长度选择吊装孔，挂接吊架下部垂直吊绳和钢模块单元后即可进行吊装。

为能够确保模块单元快速吊装就位，还需要在吊装就位方法上进行创新，采用在吊架一侧设置导链来调节单元两端高低差实现快速分步就位。将通用吊架及吊绳等分别与钢模块单元挂接；需要注意的是，要在通用吊架横向一端的上部吊绳处各增加一个导链，导链一端连接吊绳，另一端连接卸扣，完成连接后，在模块单元吊装平移到待安装位置上方500 mm时，通过设置的导链将模块单元一端调低150～200 mm，然后缓慢下落，利用定位连接板上的锥形定位块引导该端两角件就位，调整合适后，继续缓慢下落，同理使另一端的两角件调整就位，最后通过撬棍等工具进行位置微调后，完成模块单元的吊装就位。见图6。

图6 两端分步就位调节

此方法可有效避免4个角件同时就位需要人员多、调节难等问题，将原有方法调节效率提高30%左右。

4 装配操作便捷平台

钢模块建筑现场装配时，需要人员在模块外侧站位进行节点及接缝处理，而原有搭设脚手架的方法不符合装配式建筑发展的初衷，因此需要一种能与模块建筑特性相适应的便捷操作平台，在满足使用安全性的基础上，又能实现简单安装、快速投入使用要求，同时满足可循环周转特性。

先按安全性要求预制操作平台，包括平台框架底板、护栏、踢脚及L形挂接耳板等，平台跨度一般覆盖两个模块单元端面。实施时，在下部模块安装就位后，起吊操作平台，将挂接耳板直接伸入模块单元角件侧面孔中完成操作平台安装，操作工人即可在集成平台中完成模块单元的节点连接和接缝处理，使用完成后，将操作平台吊往下一个操作位置，循环实施即可。见图7。

图7 便捷操作平台挂接

5 结语

作为一种高端装配式建筑载体的钢模块，为满足建筑业绿色可持续性发展提供了一种有效解决途径，而为了能够凸显其本身所具有的优势，就需要在制作、运输、安装及后处理等各个环节进行技术优化。

本文在缩短工期、提高装配效率等方面提出了系列技术措施优化作法并在“天津子牙尚林苑白领公寓项目”进行了应用，实现了25 min 内即完成现场装配一个模块单元的较好效果，为模块建筑的技术应用及相应项目实施提供借鉴和参考。□■