針對(duì)使用傳統(tǒng)吊運(yùn)型式的施工裝備在裝配式建筑施工中存在的自動(dòng)化程度低、就位精度低、施工效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高等突出問(wèn)題，提出裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工自動(dòng)化吊運(yùn)技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件高效吊運(yùn)。

1　研究背景

建筑裝配化是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑 , 裝配式建筑已成為我國(guó)建筑業(yè)未來(lái)的重要發(fā)展方向。預(yù)制構(gòu)件的..、高效、安全吊運(yùn)是裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工的關(guān)鍵難題之一。相比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑，裝配式建筑需要吊運(yùn)的物料（預(yù)制構(gòu)件、部品部件）體型與重量更大，采用塔機(jī)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)，存在吊運(yùn)載重量小、吊運(yùn)效率低、安全保障困難、自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度高等問(wèn)題。

傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)建筑施工設(shè)備負(fù)責(zé)將物料從 A點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)，對(duì)B點(diǎn)放置位置..度沒(méi)有要求，而裝配式預(yù)制構(gòu)件在吊裝就位則要求..，構(gòu)件的安裝質(zhì)量一般都需要控制在毫米級(jí)別，如板的吊裝每塊吊裝就位后的誤差不得大于 2mm，累計(jì)誤差不得大于 5mm 等。為了保證施工的高效運(yùn)行，這就需要吊裝設(shè)備就位..且平穩(wěn)。本文提出的裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)施工自動(dòng)化吊運(yùn)技術(shù)與裝備（圖 1），可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工現(xiàn)代化，提升裝配式建筑高效安全施工性能。

裝配式吊運(yùn)平臺(tái)為大型鋼結(jié)構(gòu)體如圖 1 所示，主要由平臺(tái)立柱、吊載平臺(tái)、吊裝裝置及游動(dòng)小車組成；通過(guò)若干對(duì)稱平臺(tái)立柱布置，實(shí)現(xiàn)高度方向的布置；吊裝平臺(tái)安裝在平臺(tái)立柱上端，有上下兩層框架構(gòu)成，下層框架起水平面支持作用，上層框架為吊載裝置移動(dòng)軌道；吊裝裝置、游動(dòng)小車及其吊具可實(shí)現(xiàn) 3 個(gè)方向的移動(dòng)，從而滿足預(yù)制構(gòu)件的空間吊運(yùn)。

以建筑工業(yè)化比重較大的住宅產(chǎn)業(yè)化的施工工藝流程為例，其工藝流程如下（圖 2）。

從圖 2 工藝流程中可以看出，現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備是裝配式建筑施工至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，施工設(shè)備性能的高低將是影響裝配式建筑安裝施工的關(guān)鍵因素。適應(yīng)裝配式建筑工況的高效、安全的施工設(shè)備，對(duì)于裝配式建筑施工顯得尤為重要。圖3 為預(yù)制構(gòu)件安裝步驟示意圖。

2　吊載速度適匹配技術(shù)

由于吊運(yùn)平臺(tái)在施工工程中具有不同的工況特征，因此針對(duì)不同的施工特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的控制，可決定吊裝平臺(tái)的施工效率。其中吊裝平臺(tái)吊具升降調(diào)速性能決定著整機(jī)工作效率。在這個(gè)施工過(guò)程中，吊運(yùn)平臺(tái)將面對(duì)空載運(yùn)行、輕載運(yùn)行及重載運(yùn)行等不同工況。如何使吊裝平臺(tái)提升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)吊載荷運(yùn)行速度.優(yōu)匹配，將直接影響吊裝平臺(tái)施工工作效率。

吊運(yùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的.大吊載能力為 16t，.大施工高度為 60m，吊裝平臺(tái)吊具提升速度分別設(shè)置為 5m/min、16m/min、45m/min、75m/min、100m/min 五個(gè)檔位。根據(jù)提升機(jī)構(gòu)的性能結(jié)合吊裝平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了提高塔機(jī)工作效率，將吊載與速度進(jìn)行.優(yōu)適配。控制策略如下。

1）吊載重量在.大吊載 80% 以上時(shí)為重載工況，控制低速運(yùn)行。

2）吊載重量在.大吊載 40%～80% 之間時(shí)為中度載荷工況，控制中速運(yùn)行。

3）吊載重量在.大吊載 40% 以下時(shí)為輕載工況，此工況和空載一樣設(shè)置為高速運(yùn)行。

吊載W與吊具提升速度V的關(guān)系如圖 4所示。為了保證吊運(yùn)裝置加速和減速平穩(wěn)，避免由于突然啟動(dòng)、制動(dòng)引起的電流沖擊和機(jī)械沖擊，結(jié)合實(shí)際情況及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出吊具提升高度 H 與提升速度 V 之間的關(guān)系如圖 5 所示。

3　微動(dòng)控制技術(shù)

當(dāng)預(yù)制構(gòu)件吊裝到安裝位置時(shí)，構(gòu)件如何快速就位是影響安裝效率的重要因素。影響就位的關(guān)鍵因素有 x、y、z 三個(gè)方向的位移量，平面 x、 y 兩個(gè)方向的位移量既可通過(guò)吊裝裝置水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)安裝人員扶正。而 z 方向的位移量只能通過(guò)起升或下降來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前提升的控制方式主要采取變頻控制，.小步距為超過(guò) 10cm。圖 6 為預(yù)制構(gòu)件安裝流程。

預(yù)制構(gòu)件在進(jìn)行鋼筋對(duì)位安裝環(huán)節(jié)，由于對(duì)位鋼筋頭數(shù)較多、制作誤差，同時(shí)構(gòu)件重量較大，因此正常的起降速度很難滿足構(gòu)件鋼筋的準(zhǔn)確對(duì)位，往往需要安裝人員反復(fù)多次調(diào)整構(gòu)件的位姿才能安裝就位。這種施工方式極大的影響預(yù)制構(gòu)件的安裝效率。圖 7 為預(yù)制柱安裝現(xiàn)場(chǎng)圖。

3.1　目前技術(shù)

采用全變頻的控制方式，控制起升.低步距為 10cm。

3.2　實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

設(shè)計(jì)微動(dòng)控制，讓電機(jī)在低于 1Hz 狀態(tài)下緩慢旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)起升.低步距為 1cm，從而實(shí)現(xiàn)..就位。

3.3　微動(dòng)工作原理

1）正常吊裝時(shí)使用“正常操作狀態(tài)”，操作控制“正常工作擋位”，實(shí)現(xiàn)正常吊裝作業(yè)，如圖8 中安裝狀態(tài) 1。

2）當(dāng)構(gòu)件吊裝到安裝位置上方，需要微動(dòng)就位時(shí)，如圖 8 中安裝狀態(tài) 2，點(diǎn)動(dòng)微動(dòng)按鈕進(jìn)入“微動(dòng)狀態(tài)”，控制微動(dòng)擋位，實(shí)現(xiàn)起升.小步距1cm，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與對(duì)接鋼筋..對(duì)位，可減少構(gòu)件對(duì)接時(shí)反復(fù)調(diào)試過(guò)程，提高了構(gòu)件施工效率。

4　結(jié)語(yǔ)

提升機(jī)構(gòu)是吊運(yùn)平臺(tái).重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為了適應(yīng)施工的要求，提升設(shè)備的工作效率，提升機(jī)構(gòu)的工作速度應(yīng)該是可變的，在輕載或空載下降及起升高度較大時(shí)，應(yīng)具有較高的起升速度。在預(yù)制構(gòu)件安裝節(jié)點(diǎn)，采用微動(dòng)控制技術(shù)，可減少構(gòu)件對(duì)接時(shí)反復(fù)調(diào)試過(guò)程，提高了構(gòu)件施工效率。

來(lái)源：建筑機(jī)械化