装配式建筑施工现场竖向板预制构件堆放架研究

杨思荻 王美华 徐 伟

1.同济大学土木工程学院 上海 200092；2.上海建工集团股份有限公司 上海 200080

为了防止装配式建筑构件拼装前就产生裂缝等损伤，其堆放时的受力状态要尽量与其组成结构后的最终受力状态相一致。因此，竖向板预制构件需要竖直堆放，在施工现场可以采用斜靠在堆放架上的方法，根据以往经验，其倾角偏差要控制在10°以内，且在实际使用时，架体均需锚固在地面上，以保证堆放安全[1-2]。本文由施工现场在堆放时所积累的经验出发，总结出如下几种常用的竖向板预制构件堆放架类型，各有优劣。

1 单榀墙板插放架

1.1 插放架形式

此种插放架适用于1榀墙板构件，构件放置于架体中间，两侧架体起到围护作用，使构件的倾角能够控制在安全范围内。架体采用钢材制造，优点是稳定性较好，安全性较高；但是由于一次只能放置1榀墙板构件，所以场地利用率较低。

1.2 软件模拟计算

在Midas软件中建模对架体进行了承载力和稳定性验算。基于施工现场经验，取建模参数如下：架体净高1 500mm，净长2 320mm，净宽400mm，选用Q235钢材，C10.0和C12.6的槽钢（图1）。

图1 单榀墙板插放架模型

假设在架体正中间放置1榀墙板构件，不考虑偏心，构件尺寸取为厚D=100mm，宽H=3 500mm，长L=4 000mm，计算得构件自重G=1.2×(0.1×3.5×4×2 500×10/1 000)=42 kN。按照最不利情况进行模拟，则等效荷载如下（图2）。

图2 等效荷载计算

倾角θ =arctan(302/1500)=11°。由静力平衡条件知∑Fx=0，∑Fy=0，∑MA=0，即：F1cosθ =F3，F1sinθ +F2=G，。解得：F1=8.40kN，F2=40.40 kN，F3=8.25 kN。

图3 反力计算结果

由软件模拟计算得出的反力、位移、应力结果（图3～图5）可知：以最不利荷载情况进行模拟的单榀墙板插放架满足承载力要求，则此种类型的堆放架可以运用于工程实践中。

图4 位移计算结果

图5 杆件应力计算结果

2 单边式墙板插放架

2.1 插放架形式

此种插放架可以同时放置多榀墙板构件，架体主要位于构件一侧进行围护，架体上装有外伸的活动限位杆，可以按照需要，水平移动它们的位置，从而将构件的倾角控制在安全范围以内。架体采用钢材制造，优点是一次可以放置多榀墙板构件，利用率高；缺点是活动限位杆强度要求高，当在架体端部放置1榀墙板构件时，很容易造成倾覆。

2.2 软件模拟计算

在Midas软件中建模对架体进行承载力和稳定性验算。基于施工现场经验，预制构件最大质量控制在5 t以内，取建模参数如下：架体净高1 320mm，净长3 820mm，净宽1 400mm，选用Q235钢材，C10.0和C12.6的槽钢，80mm×80mm×3mm×3mm的方钢管（图6）。

考虑最不利情况进行模拟：在架体一端放置1榀墙板构件，构件尺寸取为H=3000mm，L=2500mm，倾斜角度取最大值θ =10°，预制构件质量取最大值5 t，则有G=1.2×50=60 kN；外伸方钢管长度取为400mm。等效荷载如下（图7）。

由静力平衡条件知∑Fy=0，∑MA=0，即F1sinθ +F2=G，F1×(1320/cosθ)=G×(1500sinθ)。解得：F1=11.66 kN，F2=57.98 kN。

由软件模拟计算得出的反力、位移、应力结果（图8～图10）可知：以最不利荷载情况进行模拟的单边式墙板插放架满足承载力要求，即此种类型的堆放架可以运用于工程实践中。

图6 单边式墙板插放架模型

图7 等效荷载计算

图8 反力计算结果

图9 位移计算结果

实际使用中，出于安全性考虑，预制构件堆放时，最好由中间向两端进行；吊离时，则应由两端向中间进行。

3 双边式墙板插放架

3.1 插放架形式

此种插放架可以同时放置多榀墙板构件，架体在构件的四周进行围护，架体上能够安装方钢限位杆，可以根据实际需要选择限位杆的数量，以将构件的倾角控制在安全范围以内。同时，架体底部地面上可以放置木方防止堆放的墙板构件产生滑移。架体采用钢材制造，优点是一次可以放置多榀墙板构件，利用率高，且围护安全性高，然而此种架体的制造需要使用更多的钢材，经济性有所降低。

图10 杆件应力计算结果

3.2 软件模拟计算

在Midas软件中建模对架体进行承载力和稳定性验算。基于施工现场经验，预制构件最大质量控制在5 t以内，取建模参数如下：架体净高1 960mm、净长4 120mm、净宽3 550mm，选用Q235钢材，C12.6的槽钢和80mm×80mm×3mm× 3mm的方钢（图11）。

图11 双边式墙板插放架模型

考虑最不利情况进行模拟：在架体一端放置1榀墙板构件，构件尺寸取为H=4000mm，L=3500mm，倾斜角度取最大值θ =10°，预制构件质量取最大值5 t，则有G=1.2×50=60 kN。假设墙板构件靠放在方钢管中部，即忽略偏心作用，则等效荷载计算如下（图12）。

图12 等效荷载计算

由静力平衡条件知∑Fy=0，∑MA=0，即：F1sinθ +F2=G，F1×(1960/cosθ)=G×(2000sinθ)。解得：F1=10.47 kN，F2=58.18 kN。

由软件模拟计算得出的反力、位移、应力结果（图13～图15）可知：以最不利荷载情况进行模拟的双边式墙板插放架满足承载力要求，则此种类型的堆放架可以运用于工程实践中。

图13 反力计算结果

图14 位移计算结果

实际使用中，出于安全性考虑，预制构件堆放时，最好由中间向两端进行；而吊离时，则最好由两端向中间进行。

4 双边式墙板靠放架

4.1 靠放架形式

此种靠放架可用于放置1榀或2榀墙板构件，相当于架体在构件一侧形成支撑。当构件完全靠放在架体上时，与架体的倾斜角度一致。架体需要锚固在地面上，且构件底部需要设置楔形限位措施以防止其产生滑移，从而确保其倾角处于安全范围以内。架体采用钢材制造，优点是稳定性较高，占用场地小，且吊装方便，但是与双边式插放架相比，放置的墙板构件数量有限。

4.2 软件模拟计算

在Midas软件中建模对架体进行承载力和稳定性验算。基于施工现场经验，预制构件最大质量控制在5 t以内，取建模参数如下：架体净高3 300mm、净长1 900mm，选用Q235钢材，C10的槽钢（图16）。

图15 杆件应力计算结果

图16 双边式墙板靠放架模型

考虑最不利情况进行模拟：仅放置1榀墙板构件，构件尺寸取为H=4000mm，L＞1900mm，预制构件质量取最大值5 t，则有G=1.2×50=60 kN，假设墙板构件靠放在架体中部，即忽略长度方向偏心作用。由于墙板构件放置时的不确定因素，故可能出现以下2种情形：

1）墙板完全贴合架体放置（假设压力均由两侧斜杆承受），此时等效荷载如下（图17）。

倾角θ =arctan(400/3300)=7°。由静力平衡条件知∑Fy=0，∑MA=0，即q×(3.3/cosθ)sinθ +F=G，q×(3.3/cosθ)2/2=G×(2sinθ)。解得：q=2.65 kN/m，F=58.93 kN。

由软件模拟计算得出的反力、位移、应力结果（图18～图20）可知：墙板完全贴合架体放置时，以最不利荷载情况进行模拟的双边式墙板靠放架满足承载力要求。

图17 等效荷载计算

图18 反力计算结果

图19 位移计算结果

图20 杆件应力计算结果

2）墙板不贴合架体放置（假设压力均由上部水平杆承受），此时等效荷载如下（图21）。

图21 等效荷载计算

倾斜角度取最大值θ =10°。由静力平衡条件知∑Fy=0，∑MA=0。即F1sinθ +F2=G，F1×(3300/cosθ)=G×(2000sinθ)。解得：F1=6.22 kN，F2=58.92 kN。

由软件模拟计算得出的反力、位移、应力结果（图22～图24）可知：墙板不贴合架体放置时，以最不利荷载情况进行模拟的双边式墙板靠放架满足承载力要求。综上所述，此种类型的堆放架可以运用于工程实践中。

图22 反力计算结果

图23 位移计算结果

图24 杆件应力计算结果

5 结语

装配式建筑的诸多优势使得它越来越受到建造者们的青睐，由于其需要使用大量的预制构件，施工现场的安排将不同于一般建筑，具有其特殊性。为了提高预制构件堆放的安全性与标准化水平，针对装配式建筑施工现场预制构件堆放问题的研究具有十分重要的现实意义。

本文选取了安全性要求较高的竖向板预制构件堆放架作为研究对象，结合施工现场经验，通过计算分析总结出插放和靠放两大类可供使用的堆放架，其中，插放架又包括单榀、单边、双边3种形式。实际选用时，应综合考虑工程场地特点、土层承载力和平整度，以及预制构件的尺寸、质量、数量等因素，达到既节约堆放场地，又保护预制构件的目的。