無(wú)配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定方法分析

范永雙，姜超，馬廣生，郭遠(yuǎn)遠(yuǎn)，李朋朋

（中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

1 引言

懸挑式吊籃多用于建筑外墻裝飾、維修、清潔等操作人員的升降工作平臺(tái)。傳統(tǒng)方法是利用杠桿原理，將型鋼作為鋼梁，把鋼梁置于女兒墻上作為中間支點(diǎn)并相互垂直，位于吊籃一端的鋼梁作為力臂，另一端作為動(dòng)力臂，動(dòng)力臂的一端用配重置于屋面用于平衡，從而使吊籃具有足夠的承載力。按照相關(guān)規(guī)定，置于女兒墻內(nèi)側(cè)部分的長(zhǎng)度應(yīng)大于外側(cè)長(zhǎng)度的1.15 倍以上，配重的質(zhì)量應(yīng)大于外掛吊籃與活荷載之和的2.5 倍。故內(nèi)側(cè)約2.4m 伸進(jìn)屋面，其配重也約有1250kg。傳統(tǒng)方法的弊端是置于屋面的一端嚴(yán)重影響屋面構(gòu)造層施工，配重的制作和運(yùn)輸安裝成本較高。為此，本文巧妙地共用了屋面排氣裝置，研制出一種無(wú)配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定裝置，并應(yīng)用于復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院安徽醫(yī)院工程外墻裝飾吊籃施工，下文將對(duì)具體的施工工法進(jìn)行分析。

2 無(wú)配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定裝置的研制

圖1 新型半隱可解體式無(wú)配重吊籃

2.1 固定裝置的組成

吊籃固定裝置由預(yù)埋錨固鋼筋、預(yù)埋隱錨扁鋼、可解體拉結(jié)扁鋼、配套騎墻架組成。

2.2 驗(yàn)算

2.2.1 已知條件

本吊籃裝置受自重、固定載荷力P、隱錨段扁鋼的拉力Fa及橫向錨固鋼筋的剪力Fb影響。其中，隱錨段扁鋼采用Q235等級(jí)鋼，其橫截面尺寸為50mm×5 mm，表面開(kāi)有直徑為20mm 的圓形孔洞；橫向錨固鋼筋采用直徑為18mm 的Ⅳ級(jí)鋼筋（HPB400）。

總載荷P=4924.5N，基于相關(guān)規(guī)范要求，本方案取安全系數(shù)為2.5，即最小安全承載力為P×2.5=4924.5×2.5=12311.25N。若預(yù)埋錨固力和扁鋼反力分別大于最小安全承載力，則該裝置滿足使用要求。

載荷參數(shù)（30m 高度的標(biāo)準(zhǔn)吊籃總載荷）計(jì)算如下。

鋼平臺(tái)自重為471.9kg（3 節(jié)，3m×2m=6m）；鋼絲繩為15kg（30m，2 根×7.5kg）；安全繩為15kg（30m，2 根×7.5kg）；電纜線為9kg（30m）；重錘為24kg（12kg×2）；額定載荷為450kg。

自 重W=(471.9 + 15 + 15 + 9 +24) × 10 = 5349N。

額定載荷450kg，兩個(gè)懸掛機(jī)構(gòu)吊一個(gè)吊籃，故單吊點(diǎn)A受力為：

2.2.2 受力分析

如吊籃工況示意圖（圖2）、受力簡(jiǎn)化圖（圖3）所示。

圖2 吊籃工況示意圖

圖3 簡(jiǎn)化受力圖

2.2.3 承載力驗(yàn)算

Q235 鋼的屈服極限強(qiáng)度為235MPa，開(kāi)孔后的凈截面面積為50 ×5 - 20 × 5 = 150mm2。其抗拉承載力Fa=σ×S凈截面面積= 235 × 150 = 35250N。

預(yù)埋鋼筋為HPB400 鋼筋，其屈服強(qiáng)度為400MPa，鋼筋與鋼板的有效接觸面積為，其抗剪承載力Fb=Fy×S有效接觸面積=400×127.23=50892N。

扁鋼反力的承載力校核：Fa=50892N>2.5P=12311.25N。滿足強(qiáng)度要求。

預(yù)埋鋼筋的承載力校核：Fb=50892N>2.5P=12311.25N。滿足強(qiáng)度要求。

2.3 零部件制作

圖4 預(yù)埋扁鋼部分加工圖

3 無(wú)配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定方法

3.1 預(yù)埋預(yù)留

定位：根據(jù)幕墻吊籃安裝要求，深化屋面排氣管定位，在屋面結(jié)構(gòu)板施工前對(duì)排氣管即預(yù)埋錨固鋼筋及拉結(jié)扁鋼位置進(jìn)行定位。

安裝：在屋面結(jié)構(gòu)板鋼筋綁扎完成后，混凝土澆筑前進(jìn)行預(yù)埋錨固鋼筋及預(yù)埋拉結(jié)扁鋼，確保預(yù)埋位置與提前深化的吊籃安裝位置一致，并進(jìn)行固定，確保位置準(zhǔn)確。

澆筑板混凝土：澆筑結(jié)構(gòu)板混凝土，澆筑過(guò)程中注意對(duì)預(yù)埋鋼筋及預(yù)埋扁鋼的保護(hù)，注意不要擾動(dòng)原有位置。

排氣套管安裝：屋面構(gòu)造層施工時(shí)，在預(yù)埋位置安裝排氣PVC 套管，預(yù)留預(yù)埋見(jiàn)圖5。

圖5 預(yù)埋扁鋼部分剖面圖

3.2 懸挑吊籃安裝

3.2.1 吊籃懸掛機(jī)構(gòu)安裝

將前后支撐調(diào)節(jié)桿分別插入前后支撐架套管內(nèi)，調(diào)整好高度，使前后調(diào)節(jié)桿高度一致，用兩條M16×130mm 螺栓將前后調(diào)節(jié)桿與前后支撐架固定牢固。

騎墻架拼裝。本固定裝置的騎墻架主要由夾桿、旋緊機(jī)構(gòu)和上立柱組成，夾桿與懸挑機(jī)構(gòu)之間加設(shè)斜撐，所采用的材料均與吊籃懸挑機(jī)構(gòu)一致，且完成焊接作業(yè)后全部進(jìn)行防銹防腐處理，如圖6所示。

圖6 騎墻架實(shí)體圖

安裝過(guò)程中，將夾桿、旋緊機(jī)構(gòu)和上立柱套入大桿，然后在前梁前端及中梁尾部安裝上吊耳，后梁吊耳處安裝螺旋扣。

將預(yù)緊鋼絲繩從前梁吊耳處穿過(guò)，安裝至上支架處的滑輪，將其固定在后梁吊耳的螺旋扣件上，調(diào)整螺釘，拉緊鋼絲繩，使前梁稍稍向上凸起3～5cm，使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，增加前梁的剛度。

將工作鋼繩和安全鋼繩分別固定在前梁的吊架上，并在距離鋼絲繩上端80 mm 的地方設(shè)置一個(gè)限位塊。因需二次架設(shè)，應(yīng)使用雙拉攀和雙吊頭。

檢查以上各個(gè)部件的安裝情況，確定無(wú)誤后，將懸掛機(jī)構(gòu)放置在工作位置，前梁的外伸距離為0.8～1.2m。兩個(gè)懸架內(nèi)部的間距應(yīng)該與懸架平臺(tái)的長(zhǎng)度相等。騎墻方式搭設(shè)尾端鋼絲繩上連接固定花籃螺栓，用鋼絲繩夾夾緊，并拉結(jié)在下方結(jié)構(gòu)梁或女兒墻埋板上。鋼絲繩在結(jié)構(gòu)梁上或埋板固定點(diǎn)纏繞不低于2圈，用鋼絲繩夾夾緊，最后用花籃螺栓將尾端鋼絲繩擰緊對(duì)其施加預(yù)緊力。將工作鋼絲繩、安全鋼絲繩從末端放下，在整個(gè)過(guò)程中要防止鋼絲繩發(fā)生纏繞的情況，同時(shí)禁止使用工作鋼絲繩、安全鎖鋼絲繩作電焊低壓供電線路。

懸挑橫梁要求前高后低，前后水平高差不大于橫梁長(zhǎng)度的2%。

3.2.2 懸吊平臺(tái)的安裝、調(diào)試

將底板的高度增加至少200mm，并將其水平擺放，每一基本節(jié)在對(duì)接處對(duì)齊，安裝上籃片。一般情況下，將高度較低的籃片放置在工作面?zhèn)龋⑹褂寐菟▽⑵溥B接。此外，在預(yù)緊的狀態(tài)下，必須確保平臺(tái)框架是平直的。

在側(cè)籃的兩邊安裝提升機(jī)，在安裝過(guò)程中需要注意，保證將安全鎖支架放于操作平臺(tái)的外側(cè)，在安裝完成后，將所有連接螺栓均勻擰緊。

圖7 平臺(tái)安裝示意圖

3.2.3 提升機(jī)、安全鎖、電器箱的安裝

在平臺(tái)的兩端安裝提升機(jī)，并采用手柄、鎖銷(xiāo)和螺栓將其固定在安裝架上。

在平臺(tái)內(nèi)側(cè)安裝安全鎖，并采用螺栓將其固定在位于安裝架上的安全鎖安裝板處。

在安全鎖上安裝控制提升機(jī)的上限位置開(kāi)關(guān)，而下限位置開(kāi)關(guān)一般安裝在提升機(jī)安裝架的下部位置。

為了用電安全，在操作平臺(tái)內(nèi)側(cè)的中間位置放置電氣控制箱，并將電機(jī)和手持開(kāi)關(guān)的插頭插入電氣控制箱上的對(duì)應(yīng)位置。

用電設(shè)備的插頭在插入電器控制箱時(shí)，必須確保對(duì)準(zhǔn)槽口，同時(shí)接插到位，避免發(fā)生虛接情況造成損壞。在保證操作規(guī)范無(wú)誤后再進(jìn)行電源的接電。

3.2.4 穿繩檢查

將電氣控制箱上的切換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到待穿鋼絲繩的提升機(jī)一邊，工作鋼絲繩從安全鎖上的限位輪和擋環(huán)中穿過(guò)，然后插入提升機(jī)的上端孔，按下向上鍵，提升機(jī)便會(huì)自動(dòng)纏繞，完成鋼絲繩的穿繩工作。當(dāng)工作鋼絲繩到達(dá)位置后，安全鎖會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，此時(shí)，將安全鋼絲繩插入安全鎖的上端孔。為了避免鋼絲繩發(fā)生扭曲，必須在工作和安全鋼絲繩理順的狀態(tài)下才可以將其插入提升機(jī)和安全鎖中。

圖8 吊籃限位安裝示意圖

3.2.5 安裝重錘

重錘的作用是用于拉緊穩(wěn)定鋼絲繩，避免操作平臺(tái)在上升的過(guò)程中將鋼絲繩一起拉起，影響平臺(tái)的正常工作。重錘一般安裝在鋼絲繩的下端，在安裝的過(guò)程中，將兩個(gè)半片夾在鋼絲繩下端距離地面15cm 的位置，使用螺栓固定，并且要求鋼絲繩在垂直方向處于拉緊狀態(tài)。

3.2.6 安裝安全繩和繩卡

在吊籃正式投入使用之前，需要有一條單獨(dú)的安全繩從屋頂垂下來(lái)，在屋頂?shù)陌踩K要固定好，禁止把安全繩掛在懸掛機(jī)構(gòu)的上方，在屋頂固定完成后將安全繩放在吊籃的正中央，然后將自鎖器安裝在安全繩上。

3.2.7 通電前檢查

吊籃電源使用380V三相接地，確保電源電纜的接觸口牢固穩(wěn)定。

懸掛機(jī)構(gòu)安裝平整，其中的連接螺栓旋緊無(wú)松動(dòng)。

鋼絲繩連接處的繩扣間距正確，螺母擰緊可靠。

懸垂鋼絲繩無(wú)纏繞、打結(jié)和彎折等情況。

提升機(jī)、安全鎖和操作平臺(tái)按要求進(jìn)行安裝，確保連接的可靠性。

連接螺栓無(wú)松動(dòng)或虛緊，連接處構(gòu)件無(wú)變形或開(kāi)裂現(xiàn)象。

電纜接插件正確無(wú)松動(dòng)，保險(xiǎn)鎖扣可靠鎖緊。

電纜施工立面上無(wú)明顯突出物或其它障礙物。

3.2.8 通電后檢查及要求

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于左位置，分別點(diǎn)動(dòng)電箱門(mén)及操縱開(kāi)關(guān)的上升和下降按鈕，左提升機(jī)電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)。

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于右位置，分別點(diǎn)動(dòng)電箱門(mén)及操縱開(kāi)關(guān)的上升和下降按鈕，右提升機(jī)電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)。

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于中間位置，分別點(diǎn)動(dòng)電箱門(mén)及操縱開(kāi)關(guān)的上升和下降按鈕，左、右提升機(jī)電機(jī)同時(shí)正反運(yùn)轉(zhuǎn)。

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于中間位置，啟動(dòng)左右提升機(jī)電機(jī)后，按下電箱門(mén)上緊停按鈕（紅色），電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。旋動(dòng)緊停按鈕使其復(fù)位后，可繼續(xù)啟動(dòng)。

將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于中間位置，啟動(dòng)左右提升機(jī)電機(jī)后，分別按下各行程開(kāi)關(guān)觸頭，警鈴報(bào)警，同時(shí)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。放開(kāi)觸頭后，可繼續(xù)啟動(dòng)。

上下運(yùn)動(dòng)吊籃3～5 次，每次的升高高度約為3m。最后再次檢查各連接點(diǎn)的安裝情況。

3.3 懸挑吊籃解體

施工完成后逐步拆除懸掛吊籃、懸掛鋼絲繩、立柱、橫梁、拉結(jié)扁鋼，將拉結(jié)扁鋼收集整理碼放，吊運(yùn)至地面。

3.4 完善排氣裝置

拆除拉結(jié)扁鋼后，進(jìn)行屋面排氣彎頭管帽的安裝，接頭使用PVC 膠水固定粘結(jié)，確保牢固可靠，安裝過(guò)程中注意管道保護(hù)，避免對(duì)成品造成破壞。安裝完成后如圖9所示。

圖9 排氣管彎頭安裝

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

新型半隱可解體式無(wú)配重吊籃固定裝置安裝方便、施工效率高，可有效節(jié)約人工、降低成本，無(wú)需使用配重，免除配重塊租賃費(fèi)用，不占用屋面空間，不影響其它工序施工，節(jié)約工期。

以復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院安徽醫(yī)院項(xiàng)目為例，南樓共計(jì)使用騎墻式吊籃95臺(tái)，假設(shè)新型吊籃的拼裝、就位與傳統(tǒng)吊籃工效一致，傳統(tǒng)吊籃配重塊的安裝每個(gè)工人每天可完成5 處，需19 工日完成；新型吊籃固定裝置的安裝每個(gè)工人每天可完成10處，需9.5工日完成，總計(jì)可節(jié)約工期9.5 天，當(dāng)前人工單價(jià)為300元/工日，平均一個(gè)工人可節(jié)約人工成本約2850 元。每臺(tái)吊籃使用40 塊配重，共3800塊，配重塊費(fèi)用11元/塊，共節(jié)約41800元，節(jié)約屋面施工工期45天。

5 基本原理和適用范圍

5.1 基本原理

根據(jù)杠桿原理將型鋼作為鋼梁，利用女兒墻作為支點(diǎn)，鋼梁的外端吊掛施工吊籃，鋼梁的另一端置于屋面，置于屋面的一端在設(shè)置排氣管處的結(jié)構(gòu)層預(yù)埋扁鋼，再將后置的排氣管套在扁鋼外呈隱蔽狀，扁鋼與屋面端鋼梁通過(guò)栓接，確保鋼梁受力平衡。因扁鋼的長(zhǎng)度通過(guò)在排氣管內(nèi)再次栓接調(diào)整，可以解體，故稱(chēng)為“半隱式”，待施工完畢再將屋面排氣管的上段安裝牢固。

5.2 適用范圍

本方法可適用于工業(yè)與民用建筑屋面構(gòu)造層和外墻裝飾同步施工的懸挑吊籃施工。

6 結(jié)語(yǔ)

無(wú)配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定方法，巧妙地利用了屋面排氣管作為吊籃懸挑鋼梁固定端預(yù)留配件的隱蔽物，使屋面構(gòu)造層和外墻裝飾可以同步施工，避免了工序影響，可縮短工期、降低成本、方便施工、節(jié)材環(huán)保，安全可靠，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益良好，推廣應(yīng)用價(jià)值較高。