浅谈屋面超高构架层吊篮的布设研究

林奋彬，翁晓东，林晓波，林凤英

（中建四局建设发展有限公司，福建 厦门 361000）

随着经济和文化的不断发展，人们对建筑的外观造型要求也在不断提升，加上近年来传统文化不断的传承发展，富有传统建筑特征的新中式风格建筑开始受到开发商、建筑师的青睐。翼角、飞檐等悬挑跨度较大、高度较高的传统建筑屋面造型元素在建筑设计中多有体现，但同时也对建筑施工技术提出了更高要求。

1 工程概况

厦门市湖里区枋湖片区工程项目共17 栋高层，地下2 层，地上9～22 层，最大建筑高度67.5m，总建筑面积23.98 万m2。

2 超高构架吊篮概况

本工程1#、2#、3#、12#楼均有超高屋面构架层及大跨度屋面挑檐，吊篮前支腿安装在构架顶，吊篮后支架上的调节杆超长、吊篮悬挂的工作钢丝绳及安全绳存在与屋面挑檐冲突的情况，如图1。本文以1#楼为例进行研究，其具有构架高度最高、范围最大、屋面挑檐宽度最大等难点。

图1 超高吊篮布设示意图

本工程1#楼屋面构架高度为3.5m，屋面挑檐跨度为4.6m。整个屋面范围的吊篮均需要安装超长调节杆才能保证现场施工。本项目吊篮应用施工难点如下。

1）屋面挑檐跨度大 屋面挑檐造型为弧形，出挑长度最大为4.6m，如图2 所示，影响吊篮悬挂工作钢丝绳、安全绳的安装，安装异形吊篮需增加较多的费用成本。

图2 屋面挑檐造型

2）吊篮支架整体稳定性控制难 屋面构架高度达到3.5m，吊篮前支架需架设在构架上，导致后支架上的调节杆超长，后支架加调节杆长度达到4m，整个吊篮支架存在左右摆动风险，整体稳定性控制难。

3 吊篮安装关键工艺

3.1 前支架加固、挑檐预留穿绳孔

为了提高加高悬挂机构的稳定性，在构架梁端面埋入两根L63 角钢固定架，固定架一端用12mm 化学螺栓固定，另一端用两根16mm 螺栓将吊篮前支架固定，如图3、图4 所示。屋面挑檐预留工作钢丝绳、安全绳的穿绳孔，预留穿绳孔直径为100mm。

图3 前支架加固方式示意图

图4 前支架加固大样剖面图

3.2 配重架加固构造

在两个相邻悬挂机构配重架或者同一台吊篮悬挂机构侧面2/3 位置，用剪刀撑形式交叉设置2 根L63 角钢及1 根横杆，用2 个M16×110 的8.8级螺栓连接固定，以增强悬挂机构整体稳定性。安装方式如图5 所示。

图5 配重架加固示意图

3.3 悬挂机构的安装

悬挂机构系统采用方管材料进行拼接组装而成，并在吊篮支架尾端采用水泥块配重进行重量平衡，不在屋面预埋，对屋面板影响较小。吊篮前支架、后支架、前梁、后梁及中梁可根据不同形状的屋面结构进行调节，如图6 所示。

图6 悬挂机构安装作业示意图

3.4 加高后支架的强度验算

后梁的材料为Q235A，管口为75×75×4mm，其截面积A=1136mm2，露出长度L=200mm，连接管的最小惯性矩Imin=957458.7mm4，截面系数W=25532.2mm3。

3.4.1 刚度校核

根据本架设方案，后梁连接处强度最低，可认为中梁是一端固定，另一端自由受压的细长杆，其最小惯性半径imin=（Imin/A）1/2=29.03mm，长细比λ=2L/imin=13.78＜150，刚度满足安全要求。

3.4.2 侧向倾覆安全性校核

吊篮在空中的风压力为水平方向，受风面积为1m2/人，设备和材料的侧向受风面积为0.825m2，如一台吊篮承载2 人，则受风面积A=2×1+0.825=2.825m2，风 压 值 按125Pa 计算，则侧向风压力F=125×2.825=353.125N，悬挂机构总高度H为4000mm，倾覆力矩M1=H×F=1412500Nmm。

已知吊篮总载荷为8 800N，悬挂机构支架支点中心距为5 800mm，则稳定力矩M2=8800×5800/2=25520000Nmm。

安全系数S=M2/M1=18.1 ＞3，符合安全要求。

3.4.3 插杆的弯曲应力校核

插杆的侧向弯矩M=FL=271906.25Nmm，弯曲应力σ=M/W=10.65MPa，安全系数S=[σ]/σ=22.1 ＞3，符合安全要求。

3.5 调节杆与后支架连接螺栓强度验算

加高后调节杆受到压力T=3.55kN，加高后调节杆与后支架连接处采用两个M16×110 的8.8级螺栓连接，按最危险工作状态单个螺栓受力校核。

8.8 级螺栓屈服强度σE=640MPa，抗剪强度σR=800MPa，螺栓计算应力面积S=157mm2，计算应力σmax=T/S=22.6MPa ＜235MPa，满足强度要求，可以安全投入使用。

4 吊篮安装质量控制要点

4.1 安装过程中的注意点

1）安装时应优先选择平整的水平安装面，若安装面为斜面时应进行修整填平处理。

2）先将调节杆插入前支架方套管内，再根据女儿墙（或其他结构物）的高度对调节杆的高度进行调整，调整完成后采用螺栓进行固定。将调节杆插入后支架方套管内，后支架保持与已组装的前支架水平高度一致，采用螺栓对后支架进行固定。

3）将吊篮的前梁、后梁分别插入前后支架的调节杆中，用中梁连接，前后座间距离在场地的允许下，尽量调整最大距离，将上支柱安装在前支架插杆上。本项目采用前后加高的安装方式，需借助移动脚手架平台施工。后支架安装完毕后，在后支架前后端面，用2 根交叉及1 根横向的L63 角钢形成剪刀撑，将相邻两个后支架用螺栓固定。

4.2 化学锚栓施工过程中的注意点

1）结构钻孔过程中应注意不碰到结构钢筋。

2）化学锚栓大面积施工前，应对锚栓进行材料力学方面的相关性能试验，确保质量满足要求。未经试验合格的，现场不得使用。

3）施工前应针对现场应用条件，制定试验措施，对锚栓的承载能力进行充分检验。试验应分别在低强度和高强度混凝土上进行。测试过程应按厂家的说明和要求进行，包括锚栓的间距、边距、构件的厚度等，均需要满足要求。为确定荷载方向对承载力的影响，试验时应采用剪力、拉剪组合力、轴心拉力。

4）清孔时应将锚栓孔内的灰尘、垃圾清除完全，确保不影响化学锚栓的加固。

5）冬季施工时应注意对化药管提前保温，质量存疑的药管应丢弃处理，确保药管能正常发挥作用。

6）施工时应注意钻孔内不得存在积水。

5 结语

超高屋面构架层、大跨度挑檐对吊篮自身的超长调节杆件稳定性影响较大，施工过程中容易发生变形、失稳等现象。通过采用2 根交叉及1根横向的L63 角钢形成剪刀撑，对后支架调节杆进行固定，增强了吊篮整体稳定性，确保吊篮安全。

本项目编制了高处作业吊篮安全专项方案，并聘请专家对方案的完整性、可行性进行充分论证。安装前进行三级技术安全交底，安装中全程监控。吊篮安装完成后顺利通过联合验收。该吊篮布设方式简单合理、操作方便，花费少量费用即可提升吊篮的整体安全性，可为类似工程项目提供参考。