電動吊籃在超高層幕墻工程施工中的應用

楊偉

（安徽中安創(chuàng)谷科技園有限公司，安徽 合肥 236000）

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平提高，建筑外立面形式越來越多樣化，石材、鋁板、玻璃等材料被廣泛應用于建筑外墻的裝飾。為提高城市土地利用效率、減少建筑數(shù)量、縮短建設周期，超高、超大建筑得到快速發(fā)展，單元體幕墻作為一種高效外墻施工工藝在超高層建筑中得到了廣泛的應用[1-2]。

單元體幕墻通常采用行吊和卷揚機協(xié)同施工的模式，行吊用于單元體板塊的吊裝，卷揚機作為倒運板塊的垂直運輸措施[3]。鑒于建筑外立面造型的不規(guī)則性，行吊和卷揚機組合不能正常作業(yè)，傳統(tǒng)的懸挑腳手架施工，安裝拆除周期長、風險大、造價高[4]。本文針對某超高層建筑施工中遇到的問題，對電動吊籃選型、安拆、平面布置、受力進行研究，可確保工程施工正常開展，并為類似工程提供經(jīng)驗[5-6]。

1 工程概況

某超高層建筑核心筒結(jié)構(gòu)建筑高度為196.8 m，其中地下2 層，地上40 層?？偨ㄖ娣e約 91 000 m2，其中地上建筑面積約 90 000 m2，地下建筑面積1 000 m2（地下室建筑面積僅計算核心筒區(qū)域）。外立面采用單元體玻璃幕墻，其中東西南北四個立面均為標準板塊玻璃幕墻，西南東北角為圓弧形玻璃幕墻，東南角采用內(nèi)退式幕墻，傾斜角度為10°。塔樓立面效果如圖1 所示。

圖1 塔樓立面效果圖

2 設備選型及安裝

2.1 電動吊籃的技術參數(shù)

電動吊籃的技術參數(shù)如表1 所示。

表1 電動吊籃的技術參數(shù)

2.2 吊籃布置方案

本工程選擇電動吊籃，可根據(jù)工程特點組裝成1 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m、4.5 m、5.0 m、5.5 m、6 m 等形式，可滿足幕墻施工要求。吊籃可根據(jù)施工要求平移或豎向移位，移動時需將籃體放至地面、抽松鋼絲繩、移動懸頂機構(gòu)，將籃體抬移至工作面下方即可。

1#、2#、3#、4#吊籃用于構(gòu)造線條處鋁板的安裝，吊籃僅作為施工用工作平臺，構(gòu)件及所屬原料通過擦窗機進行搬運。本樓層共計40 層，幕墻從20 層往上呈Y 形且向室內(nèi)傾倒，按照吊籃標準架設尺寸（前梁伸出1.7 m）計算，需在24 層、26 層、28 層、30 層、32 層、34 層、36 層、38 層、40 層處架設。本工程采用1.5 m×0.7 m×1.2 m 的單人輕型吊籃，每次移位時，將籃體放置在樓層內(nèi)并固定牢靠，將鋼絲繩和懸掛拆除解體后向上移裝。

吊籃平面布置如圖2 所示。

圖2 吊籃平面布置圖

吊籃安裝完成后，安全繩固定在具有承載力的混凝土結(jié)構(gòu)柱上或墻體上，并正確佩戴安全繩，禁止將安全繩栓系在吊籃籃筐上，嚴格遵守與籃體分開的原則，在安全繩與墻體有接觸的地方用橡膠套包裹牢固，防止安全繩與墻面拐角摩擦給施工帶來的安全隱患，并做好日常安全檢查。

吊籃安裝完畢后，需經(jīng)符合特種設備檢測公司檢測合格后并出具檢測報告后，由4 方聯(lián)合驗收并登記備案后方可使用。

3 受力計算

3.1 吊籃風荷載計算

吊籃風荷載計算如下：

式（1）中：Qwk為吊籃的風荷載標準值，kN；wk為風荷載標準值，wk=βzμzμsω0=1×1.52×0.663×0.5=0.504 kN/m2，其中βz為風振系數(shù)，βz=1，μz為高度變化系數(shù)，μz=1.52（按照樓層最高點200 m、D 類取值），μs為體形變化系數(shù)，μs=1.3Φ=1.3×0.51=0.663，ω0為基本風壓，ω0=0.5 kN/m2；F為吊籃受風面積，F(xiàn)=4.046 m2。

3.2 鋼絲繩承載力驗算

根據(jù)GB/T 19155—2017《高處作業(yè)吊籃》第6.6.1.3 條要求行業(yè)標準，鋼絲繩安全系數(shù)應大于或等于8 及JGJ 202—2010 要求進行計算。鋼絲繩規(guī)格為4×31SF+FC-8.3，最小破斷拉力為51.8 kN。

3.2.1 吊籃動力鋼絲繩所受豎向荷載

吊籃動力鋼絲繩所受豎向荷載計算如下：

式（2）中：Q1為吊籃動力鋼絲繩豎向荷載標準值，kN；GK為吊籃及鋼絲繩自重標準值；QK為施工活荷載標準值，QK=400×10=4 000 N=4 kN，吊籃最大安全載重量為400 kg。GK=（208+20+310+100+11+15）×10=6 640 N=6.64 kN，其中鋼絲繩質(zhì)量為0.26 kg/m×4 根×200 m=208 kg。

電纜線質(zhì)量為0.2 kg/m×1 根×100 m=20 kg，平臺總質(zhì)量為310 kg（以最長的6 m 平臺計算，實際籃筐采用3 m 內(nèi)的籃筐），提升機質(zhì)量為50 kg×2＝100 kg，安全鎖質(zhì)量為5.5 kg×2=11 kg，電控箱質(zhì)量為15 kg。

3.2.2 吊籃動力鋼絲繩所受水平荷載

吊籃動力鋼絲繩所受水平荷載計算如下：

式（3）中：Qwk為吊籃的風荷載標準值，Qwk=2.039 kN。

3.2.3 使用吊籃時，動力鋼絲繩所受拉力

使用吊籃時，動力鋼絲繩所受拉力計算如下：

式（4）中：QD為動力鋼絲繩所受拉力的施工核算值，kN；K為安全系數(shù)，選取9。

經(jīng)計算證明，施工中4×31SW+FC-8.3 規(guī)格鋼絲繩符合GB/T 19155—2017 吊籃標準6.6.1.3 的安全要求。

3.3 吊籃前支架壓力計算

3.3.1 1.5 m/4.6 m 安裝組合

式（5）中：ND為支撐懸掛機構(gòu)前支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷，kN；QD為吊籃動力鋼絲繩所受拉力的施工核算值，kN；L1為懸掛橫梁前支架支撐點至吊籃吊點的長度，L1=1.5 m；L2為懸掛橫梁前支架支撐點至后支架支撐點的長度，L2=4.6 m；GD為懸掛橫梁自重，GD=160×10=1 600 N=1.6 kN。

3.3.2 1.7 m/4.4 m 安裝組合

式（6）中：ND為支撐懸掛機構(gòu)前支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷，kN；QD為吊籃動力鋼絲繩所受拉力的施工核算值，kN；GD為懸掛橫梁自重，GD=160×10=1 600 N=1.6 kN；L1為懸掛橫梁前支架支撐點至吊籃吊點的長度，L1=1.7 m；L2為懸掛橫梁前支架支撐點至后支架支撐點的長度，L2=4.4 m。

3.4 吊籃后支架壓力計算

3.4.1 1.5 m/4.6 m 安裝組合

式（7）中：T為支撐懸掛機構(gòu)后支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷，kN；QD為吊籃動力鋼絲繩所受拉力的施工核算值，kN；L1為懸掛橫梁前支架支撐點至吊籃吊點的長度，L1=1.5 m；L2為懸掛橫梁前支架支撐點至后支架支撐點的長度，L2=4.6 m。

3.4.2 1.7 m/4.4 m 安裝組合

式（8）中：T為支撐懸掛機構(gòu)后支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷，kN；QD為吊籃動力鋼絲繩所受拉力的施工核算值，kN；L1為懸掛橫梁前支架支撐點至吊籃吊點的長度，L1=1.7 m；L2為懸掛橫梁前支架支撐點至后支架支撐點的長度，L2=4.4 m。

3.5 ZLP630 型電動吊籃抗傾覆安全系數(shù)的計算

ZLP630 型電動吊籃抗傾覆安全系數(shù)的計算如圖3 所示。

圖3 計算簡圖

3.5.1 1.5 m/4.6 m 安裝組合

根據(jù)GB/T 19155—2017《高處作業(yè)吊籃》第6.5.5.3 條a）款規(guī)定穩(wěn)定力矩應大于或等于3 倍的傾覆力矩。用公式表示為：

式（9）中：Cwr為配重懸掛支架穩(wěn)定系數(shù)，大于或等于3；Mw為配重質(zhì)量，20×25 kg=500 kg（單側(cè)支架）；Li為配重懸掛支架內(nèi)側(cè)的長度，4.6 m；Swr為配重懸掛支架質(zhì)量，160 kg（單側(cè)支架）；Lb為支點到配重懸掛支架重心的距離，1.6 m；Wll為起升機構(gòu)極限工作荷，（單側(cè)支架）；LO為配重懸掛支架外側(cè)長度，1.5 m。

經(jīng)驗算結(jié)構(gòu)抗覆系數(shù)符合行業(yè)規(guī)定，滿足要求。其他情況可參照吊籃安裝高度、前梁伸出長度與允許載質(zhì)量的關系表。

3.5.2 1.7 m/4.4 m 安裝組合

根據(jù)GB/T 19155—2017《高處作業(yè)吊籃》第6.5.5.3 條a）款規(guī)定穩(wěn)定力矩應大于或等于3 倍的傾覆力矩。

用公式表示為：

式（10）中：Cwr為配重懸掛支架穩(wěn)定系數(shù)，大于或等于3；Mw為配重質(zhì)量，20×25 kg=500 kg（單側(cè)支架）；Li為配重懸掛支架內(nèi)側(cè)的長度，4.4 m；Swr為配重懸掛支架質(zhì)量，200 kg（單側(cè)支架）；Lb為支點到配重懸掛支架重心的距離，1.7 m；Wll為起升機構(gòu)極限工作荷，（單側(cè)支架）；LO為配重懸掛支架外側(cè)長度，1.7 m。

4 結(jié)束語

施工過程中，吊籃運行穩(wěn)定、安全、可靠，為室內(nèi)傾斜幕墻施工提供了可靠的施工平臺，為工程安全竣工提供了保障。采用此方案比懸挑腳手架作業(yè)節(jié)省措施費30 多萬元，符合施工方案必選的經(jīng)濟性原則。與其他作業(yè)方式相比，電動吊籃作業(yè)施工效率高，確保工程按計劃完工。