装配式楼梯吊装精度控制技术研究

张 平 陈晓飞 韩建强

（中建七局安装工程有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

在当前人口数量不断增长的趋势下，城市建筑需求随之大幅度增加，装配式建筑工程逐渐兴起并广泛应用[1]。装配式楼梯作为装配式建筑工程中的重要预制构件之一，对工程建设具有直接影响。装配式楼梯属于体积庞大、结构复杂的预制构件，其吊装施工的难度相对较高，不能有效地控制吊装精度[2]。基于此，该文以R装配式建筑工程为例，针对工程中的装配式楼梯，提出一种全新的吊装精度控制技术研究。

1 装配式楼梯结构研究

为了后续更好地对装配式楼梯吊装精度控制技术进行研究，该文首先对装配式楼梯结构进行分析。装配式楼梯间的组成结构示意图，如图1所示。

如图1所示，在装配式楼梯中，梯段板、平台板、梯梁与梯柱是楼梯间的重要主要组成部分。梯段板作为装配式楼梯上下平台板的连接组件，起到了稳定的连接作用，能够将楼梯受到的荷载通过间接的方式，传递给楼梯的梯梁以及其他构件[3]。平台板的位置不同，包括半层平台与楼层平台，属于装配式楼梯间的中转站，能够缓解楼梯压力以及改变楼梯行进方向[4]。在层高较大的建筑中设置梯梁，作为受力构件[5]。在装配式楼梯间中作为支撑结构，梯柱起到承受荷载的重要作用。

图1 装配式楼梯间组成结构示意图

2 装配式楼梯吊装精度控制技术设计

上述装配式楼梯结构研究结束后，以提高楼梯吊装精度为核心目标，对其吊装作业中的各个环节进行全方位控制。

2.1 楼梯预制构件进场控制

首先，在装配式楼梯构件进入吊装作业施工场地前，对各个楼梯预制构件的质量进行全面地检查验收。在检查验收过程中，主要检查预制构件结构尺寸是否符合相关标准规范，对其各项力学性能指标进行测定，保证装配式楼梯的质量[6]。在入场时，对楼梯预留的吊装螺栓与安装孔进行验收。

测定吊装螺栓与安装孔的尺寸与预留位置，与楼梯预期设计图纸进行对比，控制楼梯吊装螺栓与安装孔的实际精度。避免与设计图纸存在较大的偏差，将尺寸与预留位置的相对误差控制在1 mm内，进而提高装配式楼梯构件的质量。除此之外，为了提高装配式楼梯构件进场作业的效率，在入场吊装作业前，相关的负责人应当与施工方进行协调，对楼梯构件的入场数量进行控制。合理地控制装配式楼梯构件入场数量，一方面能够提升吊装作业的效率，另一方面能够保证构件的质量与性能，避免构件入场后发生二次迁移，破坏楼梯构件的结构与性能。

2.2 装配式楼梯现浇平台作业控制

装配式楼梯构件入场完毕后，对装配式楼梯现浇平台作业这个工序进行控制，为后续的吊装精度控制提供基础保障。

首先，在装配式楼梯现浇平台作业前，测定楼梯绑扎钢筋时固定的预埋件质量，在该基础上，对所有需要进行装配式楼梯吊装作业的作业平台进行浇筑处理，使预埋件与作业平台之间形成一个可靠度较高的整体结构。其次，使用全站仪，严格按照施工图纸，测量安装楼梯预埋件的位置，控制测量的精度，减少预埋件位置的偏差[7]。使用螺栓将装配式楼梯与现浇梯段板紧密地连接在一起。为了提高螺栓连接的牢固性，引入定位套杆，对其进行固定，定位套杆固定示意图，如图2所示。

图2 定位套杆固定螺栓示意图

在定位套杆固定结束后，对其固定效果进行校验复核，提高现浇梯段面的整体强度。引进专业的技术人员，在装配式楼梯现浇平台作业现场对楼梯的吊装位置作出标注。在此基础上，在装配式楼梯现浇平台的线弹性范围内，构建装配式楼梯结构反应应力函数关系表达式，如公式（1）所示。

式中：σ为装配式楼梯结构反应应力；s为装配式楼梯构件尺寸；E为楼梯弹性模量；ρ为楼梯构件密度；t为装配式楼梯吊装时间；v为楼梯构件结构的反应速度；a为楼梯构件结构的反应加速度；g为吊装重力加速度；w为楼梯构件结构的自振圆频率。通过关系表达式，得出楼梯结构的反应应力，进而判定吊装精度的动态变化。

在即将吊装作业的位置布设若干个监测点，方便后续吊装作业过程中，实时监测装配式楼梯吊装的实际情况与动态变化，快速解决出现的吊装问题。

2.3 楼梯吊装全过程控制

基于上述装配式楼梯现浇平台作业控制结束后，接下来，对楼梯吊装进行全过程控制。

综合考虑装配式楼梯尺寸结构与质量，选取匹配度较高的塔吊，并对塔吊的可吊装半径进行设定，将待吊装的装配式楼梯构件放置在塔吊吊装半径范围内。对梯段板的混凝土强度值进行测定，测定结果满足吊装需求后，检查现浇梯段梁面层的平整度与光滑度，在梁面层存在质量问题的位置，通过铺设薄铁垫片的方式，对其进行校正调整[8]。结合装配式建筑工程的实际建设情况，设定楼梯梯段水平夹角，开始单层吊装装配式楼梯。在单层吊装中，构建装配式楼梯各单元弹刚度矩阵，并对处于平衡状态的楼梯构件结构进行静力平衡分析，构建楼梯构件静力平衡方程，如公式（2）和公式（3）所示。

式中：[K]为楼梯构件弹性刚度矩阵；{U}为楼梯构件吊装位移矩阵；[Kc]为楼梯构件几何刚度矩阵；{M}为楼梯构件外力矩阵；δ为楼梯构件荷载系数；[Kc]为楼梯构件输入荷载的几何刚度矩阵。通过计算楼梯构件各单元刚度，得出装配式楼梯单层吊装的静力平衡状态变化，为控制吊装精度提供参考。

将装配式楼梯起吊至地面，注意控制起吊速度，避免对楼梯构件造成挤压破坏。起吊至地面后，在楼梯上布设钢丝绳与手拉葫芦，通过装配式楼梯的起吊点，将楼梯缓慢吊装。吊装作业人员此时应当对各个钢丝绳的受力状态进行分析，控制各个钢丝绳保持均匀受力状态，调节吊装挡位起吊楼梯。起吊至安装位置后，设定下勾速度，将楼梯下放至梯梁上方。调节钢丝绳与手拉葫芦，待楼梯踏步呈水平方向后，使用钢套管，穿过装配式楼梯销键预留的孔，与预埋螺栓连接套牢后，进行引孔定位，如图3所示。

图3 引孔套管引孔定位示意图

如图3所示，引孔定位后，缓慢下降装配式楼梯，保证下降的平稳性，避免下降速度过快出现冲击现象。利用水平尺，不断校验楼梯水平，待梯段梁表面平整度达到标准后，采用高性能的灌浆料，对装配式楼梯进行灌浆施工。灌浆完毕后，对装配式楼梯进行养护处理，完成楼梯吊装的整体流程，实现吊装精度控制的目标。

3 吊装精度控制效果分析

在当前装配式建筑技术快速兴起的发展背景下，装配式建筑工程越来越多，所需使用的预制构件也随之增多。其中，装配式楼梯在各个建筑中广泛应用，作为装配式建筑工程的重要预制构件，其吊装作业施工的质量与效率，对工程建设具有直接影响。因此，该文开展上述研究，该文针对装配式楼梯吊装精度，提出控制技术的整体流程。在该技术投入装配式建筑工程应用前，对其控制效果进行分析，进而判断控制技术能否大规模推广使用。

本次研究选取某地区R装配式建筑工程。R装配式建筑工程为该地区的重点工程建设项目，由4栋高层住宅建筑、2栋低层住宅建筑共同组成，建筑楼号分别为A-#1、A-#2、A-#3、A-#4、C-#10、C-#11。R装配式建筑工程各栋住宅建筑的结构参数，见表1。

表1为R装配式建筑工程中各栋住宅建筑的结构参数，整个工程的建筑结构形式均采用框架剪力墙结构，装配式预制构件以预制楼梯、钢筋混凝土叠合板为主。其中，住宅建筑的1层至顶层采用钢筋混凝土叠合板，建筑2层至建筑顶层采用预制楼梯。6栋住宅建筑中分别有2个楼梯间，所在位置间距较大。在掌握该装配式建筑工程相关信息与施工难点后，将该文提出的吊装精度控制技术应用于该装配式建筑工程中，对楼梯吊装进行全过程控制。

表1 R装配式建筑工程结构参数说明

综合考虑R装配式建筑工程的实际建设需求与楼梯吊装的相关要求，为了更好地检验楼梯吊装精度控制技术的可行性，使试验结果更客观，在试验中，设置了1组试验组与一组对照组。试验组为该文提出的控制技术，对照组为传统的楼梯吊装控制技术，通过对比试验方法，得到客观的检验结果。使用定位套杆对预制楼梯预埋螺栓进行固定，并在预制楼梯上随机布设6组吊装监测点，分别标号为DZJCD01、DZJCD02、DZJCD03、DZJCD04、DZJCD05、DZJCD06。利用SPSS统计分析软件，对6组吊装监测点的吊装精度进行全方位测定，得到楼梯吊装的相对误差并进行对比，如图4所示。

图4 楼梯吊装相对误差对比

从图4的对比结果不难看出，在应用2种楼梯吊装控制技术后，该文提出的控制技术，在装配式楼梯吊装结束后，其各组监测点吊装的相对误差较小，均在0～1 mm，与传统控制技术相比，楼梯吊装的相对误差较小。由此可见，该文提出的控制技术，能够有效地控制装配式楼梯的吊装精度，减少楼梯水平位置吊装的相对误差，满足装配式建筑工程楼梯吊装的需求，控制效果优势显著。

4 结语

综上所述，为了解决装配式楼梯吊装过程中因受到各项不确定因素影响而出现的楼梯吊装精度较低的问题，该文在传统吊装精度控制技术的基础上，进行优化设计，并以R装配式建筑工程为例，介绍1种全新的吊装精度控制技术。综上所述，该文技术能够有效地减少楼梯吊装作业的相对误差，保证楼梯吊装误差在1 mm以内，实现提高吊装精度的目标。