几种施工升降机基础固定形式的分析及应用

薛玉红

（山西省工程机械有限公司， 山西 太原 030003）

0 引言

施工升降机也称人货两用施工电梯， 是一种建筑施工现场垂直运输人员、物料的主要建筑机械。施工升降机在使用中具有载重量大、承载人员多、运行频繁、高空作业等特点。 作为一种特种设备，升降机在安装过程中，设备连接的稳定性关乎整个运行周期的安全性， 所以在升降机与基础固定安装时锚固的强度至关重要。 目前施工升降机与基础的连接主要通过地脚螺栓来实现， 固定的方式大体可分为预埋式、 后锚固植筋式和穿墙式固定三类。不同地脚螺栓施工工艺的确定，需要在确保承载强度的前提下，再结合升降机施工进度、设置位置、混凝土厚度强度及施工环保节能工艺等因素来确定。 升降机安装固定后，还需要做好相应的维护保养、日常检查事项，以确保设备的安全稳定运行。

1 施工升降机的锚固螺栓受力分析

1.1 施工升降机基本参数

根据施工升降机稳定性试验要求，吊笼处于无附着、最大架设高度， 且吊笼内装有150%额定载重量载荷时，在该状态下计算施工升降机的稳定性。

本文分析计算以SC200/200 （650） 型施工升降机为例。 以工作状态，无附着最大独立高度9m，左笼起重量3000kg 且处于最高处，承受250Pa 的风压，风向一致为设计最不利工况。 具体部件重量如下：

型号：SC200/200，架设高度：150m，额定载重：2000kg，驱动机构：640kg/套， 导轨架重量：150 kg/节， 吊笼自重：1200kg/个，电缆1.2kg/m，吊杆自重：110 kg/套。

1.2 导轨架风载荷所产生的弯矩

风载荷计算公式为：F1=CW×P×A

其中风力系数CW=1.3；基本风压P=250Pa

其中：A0—轮廓面积；W—充实率，W=0.25；η—挡风折减系数，η=0.24。

代入上述数据得：F1=0.11KN

风载荷作用在导轨架上的均布载荷为：

q=F/1.508=0.11/1.508=0.073KN/m

风载荷产生的弯矩为：

M1=1/2 ×q×L2=1/2×0.073×81=2.956 KN·m

1.3 吊笼风载荷所产生的弯矩

风力计算公式：F2=CW×P×A其中：风力系数CW=1.3；基本风压P=250Pa；迎风面积A=7.62m2将上述数据代入公式得：F风=1.3×250×7.62=2.476KN则风载荷产生的弯矩为：M2=F×h=2.476×4.8=11.88 KN·m。

1.4 驱动机构风载荷所产生的弯矩

风力计算公式：F3=CW×P×A

其中风力系数CW=1.3；基本风压P=250Pa 迎风面积A=1.09m2将上述数据代入公式得： F3=1.3×250×1.09=0.354kN则风载荷产生的弯矩为：M3=F×h=0.354×5.7=2.02 kN·m。

1.5 以左侧固定地脚螺栓中心线为倾覆边

M倾=（1200+3000）×9.81×0.95+640×9.81×0.25+1.2×6×9.81×2.4+110×9.81×1.14+2.956+11.88+2.02≈63.93kN·m

M稳=-1200×9.81×1.45-640×9.81×0.75-1.2×2.4×9.81×2.91-（150×5+106）×9.81×0.425≈-25.43kN·m

M=M倾+M稳=63.93-25.43=38.5kN·m

右侧地脚螺栓距倾翻边L=0.5m

则：在最不利工况下，单个地脚螺栓受力F=M/2L =38.5kN。

2 施工升降机锚固方式的分析

2.1 穿底板式固定

穿底板式固定是将楼板基础打通孔或预留穿过孔，然后将螺杆穿过底板，两侧对拉紧固螺栓，最后将升降机底座与基础固定。主要用于建筑物地库顶板、钢结构底座等的安装。

穿底板固定主要是对螺杆本身强度进行计算， 螺杆材料为Q235B，直径为M24。则：F=[σ]S=140×353=49.42kN＞38.5kN。

所以单个螺杆受拉强度满足升降机使用要求。

2.2 预埋地脚螺栓式固定

预埋式是将地脚螺栓在基础混凝土浇注前， 按定位线预制安放好，调整好标高并临时加固，然后进行混凝土浇注，整体成型。此种方式需要对地脚螺栓本身所具有的拉力和螺栓在混凝土基础中的锚固强度进行计算。 此方式下地脚螺栓不可取出使用。

（1）螺栓本身强度验算。 单个地脚螺栓所受应力：

其中：地脚螺栓d=24mm，应力截面积为S=353mm2；单根地脚螺栓本伸承载力强度满足要求。

（2）螺栓在混凝土中的锚固强度验算。对于尾部弯钩地脚螺栓， 计算锚固强度时只考虑埋入混凝土基础内的螺栓表面与混凝土的粘结力， 而不考虑螺栓弯钩的在基础内的拉结作用。

锚固力：F=πdhτb

其中：h—地脚螺栓在混凝土内的锚固深度；τb、[τb]—混凝土与地脚螺栓的粘结力和容许粘结力；一般在混凝土中，取τb=2.5～3.5N/mm2，[τb]=1.5～2.5 N/mm2按施工升降机基础施工工艺，预埋深度h=240mm 计算，则：

F=πdhτb=3.24×24×240×3.5≈63.3kN＞38.5kN

故升降机设计地脚螺栓240mm 的预埋深度，符合强度要求。

2.3 植筋式固定

植筋也叫化学植筋， 即以化学粘结剂将螺杆胶结于混凝土基础中的一种后锚固方法。 植筋式固定施工升降机底座时，主要破坏形式为锚栓本身拉拔破坏、混凝土基础三角锥体破坏形式为主。

计算时植筋锚杆材质为低碳钢Q235B 型，锚固胶采用管装式环养树脂胶粘剂或改性乙烯基酯类胶粘剂（A级），锚固深度为240mm。

（1）锚栓钢材承载力验算。 根据JGJ145-2013 《混凝土结构后锚固技术规程》中计算，锚栓钢材破坏时受拉承载力设计值：

NRd，s=NRk，s/ γRS，N=ASfstk/ γRS，N

其 中：NRk，s—锚 栓 破 坏 时 受 拉 力 标 准 值；γRS，N—锚 栓 破 坏时受拉力分项系数，据表4.2.6 取值为1.3；AS—锚栓应力截面面积，M24 螺栓应力截面积为353mm2；fstk—锚栓极限抗拉强度值，取为235MPa；

所以锚栓设计承载力满足受力要求。

（2）混凝土植筋的基本锚固深度验算。 根据GB50367-2013 《混凝土结构加固设计规范》第12.2.3 计算

其中：aspt—防止混凝土劈裂系数，按表12.2.3 取值为1.0；d—植筋公称直径；fy—植筋用钢筋的抗拉强度设计值；fbd—植筋用胶粘剂的粘结强度设计值， 据表12.2.4 取值为2.3。 则：

计算结果满足13.1.3 条中，受拉锚栓不得小于8d 的要求。 设计植筋深度240mm 也完全大于上述计算结果，故满足强度要求。

其中： ψb—化学锚栓直径对粘结强度的影响系数，取值为0.85；ψN—考虑各种因素对混凝土受拉承载力影响的修正系数，

3 施工升降机锚固方式的应用

3.1 穿底板固定工艺

该工艺多用于建筑物地库顶板、 钢结构基础施工等情况安装施工升降机，安装时要进行螺杆定位放样，之后钻通孔安装底座及双头螺杆，确定预留高度、底座中心位置，最后进行紧固。 在地库顶板上安装升降机时，要对地库顶板进行“满堂红”架管支撑并验算，支撑强度要满足升降机不小于0.15MPa 的要求。 架管支撑应符合JGJ-130-2011《扣件式钢管脚手架安全技术规范》要求。

穿地板固定升降机的工艺，适用范围较小，但施工工艺简单。日常需做好螺栓的检查工作，确保螺栓处于紧固状态。 在地库顶板上施工前， 要进行详细的承载计算分析，多层地库时要重复多层支撑，支撑面积逐层加大，以便受力均匀传递至基础。

3.2 预埋地脚螺栓施工工艺

该工艺首先要根据基础图纸进行基础定位，放线；然后架设基础模板，钢筋绑扎，地脚螺栓放置；确定螺栓标高，确认位置尺寸并进行临时固定；之后用水平仪、经纬仪对螺栓轴线、标高进行调整，达到图纸要求时加固；最后进行灌浆。

施工时注意：

（1）基础面要水平。

（2）地脚螺栓预留高度符合要求，并保证混凝土基础厚度。

（3）对预留螺栓应有涂油包裹措施，保护螺纹不受损坏锈蚀。

（4）地脚螺栓中心轴线要符合定位要求。

预埋式施工，需提前确定升降机的位置，准确预埋螺栓， 预埋前要详细阅读基础施工工艺， 保证各项技术要求。预埋时要对螺纹杆采取保护措施。预埋后混凝土强度至少达80%时方可进厂安装，避免混凝土强度不够，螺栓拉拔松动。 该工艺施工工艺较为简单，适用率高，整体强度大，安全性能较高。

3.3 植筋施工工艺

该工艺主要应用于混凝土基础预制完成或是混凝土构造件的后锚固施工。 施工时先进行升降机螺栓的定位放线；然后钻孔至锚固深度；之后放置胶管，旋入种植螺杆；最后进行固化养护。

施工时注意：

（1）混凝土厚度不得小于300mm。

（2）钻孔时要保证垂直度。

（3）钻孔直径、钻孔深度要符合施工工艺要求。

（4）钻孔后要对孔内杂物粉尘进行彻底清理，有水时须用风机进行吹干，确保孔内干燥。

（5）采用边拧边推的方式将螺杆装入孔内，确保螺杆与胶充分接触。

（6）胶凝固强度未达到90%前禁止安装、紧固螺栓；夏季时凝固时间至少4h，冬季施工至少需要24h。

（7）植筋后需要要进行非破坏性拉拔试验，检测数量为总植筋述的10%，施加力要小于螺杆的屈服强度。

植筋固定方式施工工艺较为复杂，施工成本较高，过程控制要求严格，但总体施工效率较高，施工进度快。

4 结束语

通过上述三种施工升降机基础固定方式的分析受力计算，进一步明确了混凝土、锚固螺栓的受力情况，验算了各固定形式设计数值的合理性。 通过对基础锚固工艺的阐述，为升降机的基础施工提供了一定的指导说明，为升降机的稳定安全运行提供更好的理论支撑。