近年来, 装配式建筑作为中国供给侧改革的“组合拳”之一, 为中国建筑行业转行升级发挥着重要作用, 在国家政策大力支持及推动下, 装配式建筑技术在各方面得到大力发展。易仟等基于政策分析我国装配式建筑发展现状研究;程蓓等对装配式混凝土框架结构连接节点进行试验研究, 将螺栓和预制梁柱节点以及预制梁中预埋型钢构件连接在一起, 结果显示这种新型装配式混凝土框架结构连接节点有效节约施工成本;吴东岳等采用闭合扣接约束箍筋对传统钢筋浆锚装配式剪力墙进行改进, 通过改进型钢筋浆锚连接装配式剪力墙的低周反复加载试验, 证明闭合扣接约束箍筋能够有效提高钢筋浆锚连接装配式剪力墙的力学性能;齐宝库等将BIM技术引入装配式建筑全生命周期中, 具体阐述BIM技术在装配式建筑全生命周期管理中的应用, 同时结合具体案例进行分析, 得到BIM技术在装配式建筑全生命周期管理中拥有巨大的应用前景;叶浩文等通过对装配式建筑发展难题的分析, 以装配式建筑设计、制造、装配一体化等为关键点, 提出通过技术创新建立并完善装配式一体化技术体系, 才能更好地推进装配式建筑产业化发展。

目前装配式建筑是建筑业研究的焦点及热点, 关于装配式建筑各方面的论文与研究报告很多, 但是对于装配式预制构件存放运输一体化的相关研究较少见, 而预制构件从生产到运输往往面临多次转运及装车时间长等问题, 因此, 有必要对预制构件存放运输一体化进行研究, 降低人工及时间成本, 提高效率。本文以装配式建筑中使用量最大的预制墙板为研究对象, 对墙板存放运输一体化技术进行研究, 旨在解决预制墙板多次转运以及装车耗时长等问题, 同时为其他构件存放运输一体化提供思路, 进而降低装配式建筑中预制构件成本。

目前, 在国内墙板存放运输技术方面, 生产好的墙板会放置在立式存放架上。当需要装车时, 再通过工厂门式起重机将墙板吊运到挂车运输架上, 需工人2～3名, 装车时间为1～1.5h, 耗时长, 并且多次占用门式起重机的使用时间。

而在国外, 有一种新型存放运输一体化技术, 能较好地减少装车时间, 此技术最近几年被引入国内 (见图1, 2) 。墙板直接存放在托盘上, 装车时以倒车形式将托盘插入构件运输车中, 装车人数为驾驶员1人, 装车时间<10min, 能有效降低人工及时间成本。但该构件运输车造价高昂, 是普通挂车价格的5～7倍, 运输空间有限, 构件适用性差, 并且对场地平面要求较高, 需要一个平整的装车、卸车场地。当有斜坡、场地凹凸不平时, 构件车都不能正常进行装车、卸车, 由于现场施工场地更复杂, 不宜大范围推广。

该一体架主要由2个副架 (见图3) 与1个主体刚架 (见图4) 组成, 副架与主体刚架的长、宽可根据工程中墙板的实际长、宽进行设计, 并且可用不同长度规格的副架与主体刚架进行组合 (见图5) , 更好地适应墙板的长度变化。副架上由方通组成2个滑槽, 第1个滑槽上装有移动钢管, 可在滑槽上移动, 主要用来固定墙板, 防止倾覆;第2个滑槽上设有螺纹顶撑, 通过拧动螺母调整合适长度顶紧墙侧, 防止墙板在运输过程中滑动、碰撞造成墙板损坏。一体架中的主体钢材型号由方通、工字钢、槽钢等组成, 主要材质为Q235。

根据墙板长度选择合适长度的主体刚架与副架, 墙板的长度不得超过组合后一体架的长度。在墙板存放前, 先将1个副架与主体刚架进行组合, 将生产好的墙板吊运至刚架, 移动钢管使其紧靠墙板, 同时拧紧螺母进行固定 (见图6) 。随后继续装载墙板, 重复上述步骤, 当墙板装载完后, 再将另一个副架通过螺栓 (见图7) 与刚架连接, 随后调整第2滑槽上的螺纹顶撑顶住墙板 (见图8) , 防止墙板在沿其长度方向滑动。需装车时, 通过门式起重机及扁担架将一体架及墙板直接吊运至运输车, 大大减少装车时间, 节约人工成本。

目前, 常用运输车板的长度为12m、宽度为2.5m, 最大承重为30t, 而常用墙板长度一般≤5m, 考虑车板载重及墙板长度的限制, 若车板上放置2个一体架, 则每个一体架加墙板重为15t;若放置3个一体架, 每个一体架载重为10t。一体架在整个存放运输过程中, 装满墙板时为最不利状态, 因此对一体架满载状态下进行受力分析。通过前面分析可知, 本文一体架满载为15t, 考虑安全系数, 对一体架承重200kN进行受力分析。而吊篮式一体架在吊运过程中, 墙板重心主要集中在主体刚架上, 副架只起固定作用, 竖直方向不受力, 因此可将吊篮式一体架在满载下受力分析模型简化为主体刚架承受200kN的力, 由于吊运速度缓慢, 可看成是准静力学分析, 进一步简化。

将主体刚架模型载入ANSYS软件中, 钢材为Q235, 弹性模量E=2×10¹¹MPa, 泊松比λ=0.3, 密度ρ=7.85×10³kg/m³, 将主体刚架模型进行网格划分, 设置相应的边界条件, 如图9所示, 固定4个吊耳, 在B, C, D分别施加67kN的力。边界条件设置完成进行分析, 应力情况如图10所示。由图10可看出, 在满载时, 刚架受到的最大应力为104.8MPa, 发生在刚架中间横梁侧面处。主体刚架的材料为Q235, 其屈服应力[σ]=235MPa, 而分析的最大应力为104.8MPa, 远小于235MPa, 由此可知主体刚架在吊运过程中强度满足安全要求。

本文对预制墙板的存放运输一体化技术进行研究, 设计出多规格组合吊篮式存放运输一体架, 该一体架对墙板的长度具有较好适应性, 与传统的存放架、运输架相比, 可以做到“一架两用”, 节省钢材用量, 同时大大减少装车时间, 节约成本;与三一构件运输车相比, 该一体架是在传统的存放运输技术上进行创新研发, 具有较好的通用性及适用性, 价格低, 更便于推广应用。