一、机械设备选型
装配式建筑项目施工同全现浇结构项目有较大差异,由于预制构件较多,同时现场仍存在部分现浇混凝土的诸多施工工序,因此,对于施工机械设备选择既要考虑传统混凝土结构模板、钢筋、脚手架等周转运输、混凝土浇筑成型、砌体、砌筑砂浆及水电暖通管材配件运送,更要考虑预制构件数量多、单件重量大、几何尺寸不规整的特点,科学、合理、安全、经济地选用合适的起重吊装机械。
(一)机械设备选型依据
(1)工程特点:根据工程建筑物所处具体地点、平面形式、占地面积、结构形式、建筑物长度、建筑物宽度、建筑物高度等确定机械选型。
(2)项目的施工条件特点:主要是施工工期、现场的道路条件、周边环境条件。其抗开挖深度和范围、基坑支护状况、现场平面布置条件、施工工序等确定起重吊装机械位置的设置。
(3)预制构件特点:根据建筑物的预制装配本和构件数量、重量、长度、最终就位位置确定起重吊装机械选型。
(4)其他材料兼顾特点:现浇混凝土使用需要的钢架管、模板、钢筋、木材、砌体等也要兼顾考虑起重吊装机械。
(5)工程量:根据建设工程需要加工运输的工程量大小,决定选用的设备型号。
(二)机械设备选型的原则
(1)适应性:施工机械与建设项目的实际情况相适应,即施工机械要适应建设项目的施工条件和作业内容。工程项目预制率高低是确定起重吊装机械规格型号的关键。
(2)高效性:通过对机械功率、技术参数的分析研究,在与项目条件相适应的前提下,尽量选用生产效率高、操作简单方便的机械设备。
(3)稳定性:选用性能优越稳定、安全可靠、操作简单方便的机械设备。避免因设备经常不能运转而影响工程项目的正常施工。
(4)经济性:在选择工程施工机械时,必须权衡工程量与机械费用的关系。尽可能选用低能耗,易保养维修的施工机械设备。
(5)安全性:选用的施工机械的各种安全防护装置要齐全、灵敏可靠。此外,在保证施工人员、设备安全的同时,应注意保护自然环境及已有的建筑设施,不致因所采用的施工机械设备及其作业而受到破坏。
(6)综合性:有的工程情况复杂,仅仅选择一种起重机械工作有很大的局限性,可以根据具体工程实际选用多种起重吊装机械配合使用,充分发挥每种机械的优势,达到经济、适用、高效、综合的目的。
(三)施工机械需用量的计算
施工机械需用量根据工程量、计划期内的台班数量、机械的生产率和利用率按下式计算确定。
N=P/(W×Q×K1×K2)
式中,N——需用机械数量;
P——计划期内的工作量;
W——计划期内的台班数量;
Q——机械每台班生产率(即单位时间机械完成的工作量);
K1——工作条件影响系数(因现场条件限制造成的);
K2——机械生产时间利用系数(指考虑了施工组织和生产实际损失等因素对机械生产效率的影响系数)。
(四)吊运设备的选型
装配式建筑,一般情况下采用的预制构件体型重大,仅凭人工很难对其加以吊运、安装,通常情况下我们需要采用大型机械吊运设备完成构件的吊运、安装工作。主要吊运设备有移动式汽车起重机和塔式起重机,其他垂直运输设施主要包括物料提升机和施工升降机,其中施工升降机既可承担负责物料的垂直运输,也可承担施工人员的垂直运输。在实际施工过程中应合理地使用吊装设备,使其优缺点互补,便于更好地完成各类构件的装卸、运输、吊运、安装工作,取得最佳的经济效益。若预制构件几何尺寸小、重量较轻,也可采用楼面移动式小吊机等自行研制的实用型吊装机械进行吊装。
1.移动式汽车起重机选择
在装配式建筑施工中,对于吊运设备的选择,通常会根据设备造价、合同周期、施工现场环境、建筑高度、构件吊运质量等因素综合考虑确定。一般情况下,在低层、多层装配式建筑施工中,预制构件的吊运安装作业通常采用移动式汽车起重机,当现场构件需二次倒运时,也可采用移动式汽车起重机。移动式汽车起重机的优点是吊机位置可灵活移动,进出场方便。
2.塔式起重机选择
塔式起重机选择应考虑工程规模、吊次需求、覆盖面积、起重能力、经济要求等多方面因素。根据最重构件位置、最远构件重量、卸料场区、构件存放场地位置综合考虑,确定塔式起重机型号及位置,还应考虑群塔作业的影响。根据结构形状、场地情况、施工流水情况进行塔式起重机布置,与全现浇结构施工相比,装配式结构施工前更应注意对塔式起重机的型号、位置、回转半径的策划,根据拟建建筑物所在位置与周边道路、卸车区、存放区位置关系,结合最重构件安装位置、存放位置来确定,以满足装配式建筑项目的施工作业需要。
(1)塔式起重机是当前装配式结构现场使用的主要起重机械,塔式起重机选型首选取决于装配式建筑的工程规模、建筑物高度、平面形状、预制构件最大重量和数量等,比如,小型多层装配式建筑工程,可选择小型的经济型塔式起重机。高层建筑的塔式起重机选择,宜选择与之相匹配的起重机械,因垂直运输能力直接决定结构施工速度的快慢,要对不同塔式起重机的差价与加快进度的综合经济效果进行比较,要合理选择。
(2)塔式起重机应满足吊次的需求。
塔式起重机吊次计算:由于当前装配式构件吊装及就位要求精度高,操作人员熟练程度差,还需就位临时固定及钢筋连接处坐浆及孔道灌浆,一般塔式起重机的竖向构件吊次为每构件一个吊次按30 min考虑,水平构件就位时还需精细调整临时固定,吊次为每构件一个吊次按15 min考虑,每个综合台班约为24吊次。计算时可按所选塔式起重机所负责的区域,每月计划完成的楼层数,统计需要塔式起重机完成的垂直运输的实物量,合理计算出每月实际需用吊次,再计算每月塔式起重机的理论吊次(根据每天安排的台班数),当理论吊次大于实际需用吊次即满足要求,当不满足时,应采取相应措施,如增加每日的施工班次,增加吊装配合人员,塔式起重机尽可能地均衡连续作业,提高塔式起重机利用率。
(3)塔式起重机覆盖面的要求。
塔式起重机型号决定了塔式起重机的臂长幅度,布置塔式起重机时,塔臂应覆盖堆场构件,避免出现覆盖盲区,减少预制构件的二次搬运。对含有主楼、裙房的高层建筑,塔臂应全面覆盖主体结构部分和堆场构件存放位置,裙楼力求塔臂全部覆盖。当出现难以解决的楼边覆盖时,可考虑采用临时租用汽车起重机解决裙房边角垂直运输问题,不能盲目加大塔式起重机型号,应认真进行技术经济比较分析后再确定方案。
(4)最大起重能力的要求。
在塔式起重机的选型中应结合塔式起重机的尺寸及起重荷载特点进行确定。塔式起重机最大起重能力,具体应考虑最大起重量和起重幅度,应根据其存放的位置、吊运的部位,距塔中心的距离,确定该塔式起重机是否具备相应起重能力。重点考虑工程施工过程中,最重的预制构件对塔式起重机吊运能力的要求,确定塔式起重机方案时应留有余地,塔式起重机吊点的最远距离处预制构件重量应小于塔式起重机允许起重量,最重预制构件位置处应小于塔式起重机允许半径。塔式起重机不满足吊重要求,必须调整塔式起重机型号或基座位置,使其满足使用要求。
(5)工作幅度及高度。
塔式起重机选择主要根据最大起重量、起吊高度和每个工作台班起吊班次等因素综合考虑。目前工程中预制剪力墙重量最大达到7 t以上,预制叠合底板重量则在1.5~2.5 t,预制梁最大则达5 t左右,预制柱最大15 t左右,均远大于现浇施工方法的材料单次吊装重量。为满足100 m左右的高度、覆盖范围50 m左右的高层施工吊装要求,塔机端部起重量不应低于2.5 t,并且应布置至少两台以完成较重构件的吊装;也可以选用端部起重量在4 t左右的一台塔式起重机完成吊装任务。而对于更大跨度的覆盖范围,则其端部起重量则应根据塔式起重机数量和工程进度安排等实际情况选择。
(6)经济要求。
塔式起重机从经济角度选择,应从机械单台价格、进出场安拆费、月租金、工人工资等考虑。