擦窗機(jī)無約束系統(tǒng)工況要求分析及應(yīng)用

蘭陽春，沙 賽

（上海普英特高層設(shè)備股份有限公司，上海 200127）

擦窗機(jī)主要用于建筑物及構(gòu)筑物的幕墻、窗戶的清洗及維護(hù)，由于存在風(fēng)作用力，可能使吊船產(chǎn)生相對建筑立面（橫向）或與建筑立面平行方向（縱向）的不可控?cái)[動(dòng)，例如2015 年上海環(huán)球金融中心擦窗機(jī)吊船撞擊91 層幕墻事故。通常情況下，建筑物會設(shè)置吊船約束系統(tǒng)，且最底部的約束層距離自然地平面不大于40m，在高于地平面40m 以上的部分，每間隔20m 需在建筑物上設(shè)置一個(gè)約束點(diǎn)，來保證擦窗機(jī)工作的安全性，但也存在建筑物沒有設(shè)置約束系統(tǒng)的情況。

本文依托工程案例位于上海市某樓宇（總高250m)，針對該樓宇擦窗機(jī)無約束系統(tǒng)適用工況進(jìn)行分析。

1 典型擦窗機(jī)組成及工作原理簡介

屋面軌道式擦窗機(jī)主要組成部分如圖1。擦窗機(jī)通過行走機(jī)構(gòu)在軌道上行走、主臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及臂頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)，到建筑物各個(gè)立面，操作者在吊船內(nèi)通過起升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)吊船的上升和下降，對建筑物進(jìn)行清洗和維護(hù)。

圖1 擦窗機(jī)組成

2 擦窗機(jī)無約束系統(tǒng)工況要求

依據(jù)GB/T 19154-2017《擦窗機(jī)》設(shè)定在無約束系統(tǒng)的情況下，使用擦窗機(jī)工作需滿足以下條件。

1)吊船相對于建筑立面的橫向擺動(dòng)水平位移不大于4m。

2)吊船相對于建筑立面的縱向擺動(dòng)不大于吊船自身長度的40%，如圖2。

圖2 吊船與建筑相對位置

3)每一個(gè)操作人可施加的水平作用力不大于200N。

4)吊船上安裝帶有聲訊報(bào)警器的風(fēng)速測量裝置，擦窗機(jī)工作過程中持續(xù)測量風(fēng)速，且當(dāng)風(fēng)速達(dá)到無約束系統(tǒng)可工作風(fēng)速的75%時(shí)，報(bào)警器報(bào)警。

2.1 吊船橫向位移最大允許風(fēng)速計(jì)算

如圖3，吊船橫向位移允許工作風(fēng)速為

圖3 吊船橫向位移（相對立面）示意圖

式中v1——吊船橫向位移允許工作風(fēng)速，m/s；

Fw1——吊船橫向位移允許施加的水平作用力，且Fw1≤400N；

C——風(fēng)力系數(shù)；

A1——吊船橫向總迎風(fēng)面積，m2。

吊船橫向位移允許施加的水平作用力

式中α——吊船橫向位移工作鋼絲繩偏擺角；

Tsl——總懸掛載荷，kg。

吊船橫向位移4m，工作鋼絲繩偏擺角度按式（3)計(jì)算

式中H——最大工作高度（m）。

把式（3)計(jì)算得到的tanα代入式（2)可計(jì)算出吊船橫向位移允許施加的水平作用力Fw1，且Fw1應(yīng)滿足吊船中2 人可以操作此作用力，2 人可以操作的最大作用力為400N，即Fw1≤400N，當(dāng)Fw1>400N時(shí)，則按400N作為最大水平作用力。

綜上，可計(jì)算出無約束系統(tǒng)的吊船，考慮最大橫向擺動(dòng)時(shí)，最大允許風(fēng)速v1。

2.2 吊船縱向位移最大允許風(fēng)速計(jì)算

如圖4，吊船縱向位移允許工作風(fēng)速為

圖4 吊船縱向位移（平行立面）示意圖

式中v2——吊船縱向位移允許工作風(fēng)速，m/s；

Fw2——吊船縱向位移允許施加水平作用力，N；

C——風(fēng)力系數(shù)；

A2——吊船縱向總迎風(fēng)面積，m2。吊船縱向位移允許施加的水平作用力

式中β——吊船縱向位移鋼絲繩偏擺角。

吊船縱向位移吊船長度40%，鋼絲繩偏擺角度為

吊船縱向位移允許施加的水平作用力Fw2應(yīng)滿足吊船中2 人可以操作此作用力，2 人可以操作的最大作用力為400N，即Fw2≤400N，當(dāng)Fw2>400N 時(shí)，則按400N 作為最大水平作用力。

綜上可計(jì)算出無約束系統(tǒng)的吊船，考慮最大橫向擺動(dòng)時(shí)，最大允許風(fēng)速v2。

對比橫向最大允許風(fēng)速為v1、縱向最大允許風(fēng)速為v2及GB/T 19154-2017 中規(guī)定擦窗機(jī)允許工作的最大風(fēng)速8.3m/s，取三者中的最小值作為無約束系統(tǒng)的吊船的最大允許風(fēng)速vy。

3 吊船內(nèi)風(fēng)速聲訊報(bào)警器報(bào)警值

建筑物未安裝吊船約束系統(tǒng)時(shí)，擦窗機(jī)的使用應(yīng)限制在特定的風(fēng)速條件下，并且吊船內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)最大工作風(fēng)速75%時(shí)聲訊報(bào)警器應(yīng)啟動(dòng)。

吊船內(nèi)風(fēng)速聲訊報(bào)警器報(bào)警值按式（7)計(jì)算

式中vb——吊船風(fēng)速聲訊報(bào)警器報(bào)警值，m/s；

vy——無約束系統(tǒng)吊船，最大允許工作風(fēng)速，m/s。

4 結(jié)語

擦窗機(jī)吊船在工作過程中，時(shí)刻會受到風(fēng)載荷的作用，在無約束系統(tǒng)的情況下進(jìn)行工作，一旦風(fēng)速超過一定值，將會引起嚴(yán)重的后果，所以在工作過程中，如果樓宇沒有配備約束系統(tǒng)，必須限定風(fēng)速工作條件，確保工作過程的安全。

通過本文所述的方法，對擦窗機(jī)無約束系統(tǒng)的工作條件限定最大允許風(fēng)速，且在吊船內(nèi)設(shè)風(fēng)速聲訊報(bào)警器，設(shè)定好聲訊報(bào)警器的報(bào)警值，能夠大幅提高無約束系統(tǒng)情況下工作的安全性。