无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定方法分析

范永双，姜超，马广生，郭远远，李朋朋

（中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250100）

1 引言

悬挑式吊篮多用于建筑外墙装饰、维修、清洁等操作人员的升降工作平台。传统方法是利用杠杆原理，将型钢作为钢梁，把钢梁置于女儿墙上作为中间支点并相互垂直，位于吊篮一端的钢梁作为力臂，另一端作为动力臂，动力臂的一端用配重置于屋面用于平衡，从而使吊篮具有足够的承载力。按照相关规定，置于女儿墙内侧部分的长度应大于外侧长度的1.15 倍以上，配重的质量应大于外挂吊篮与活荷载之和的2.5 倍。故内侧约2.4m 伸进屋面，其配重也约有1250kg。传统方法的弊端是置于屋面的一端严重影响屋面构造层施工，配重的制作和运输安装成本较高。为此，本文巧妙地共用了屋面排气装置，研制出一种无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定装置，并应用于复旦大学附属儿科医院安徽医院工程外墙装饰吊篮施工，下文将对具体的施工工法进行分析。

2 无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定装置的研制

图1 新型半隐可解体式无配重吊篮

2.1 固定装置的组成

吊篮固定装置由预埋锚固钢筋、预埋隐锚扁钢、可解体拉结扁钢、配套骑墙架组成。

2.2 验算

2.2.1 已知条件

本吊篮装置受自重、固定载荷力P、隐锚段扁钢的拉力Fa及横向锚固钢筋的剪力Fb影响。其中，隐锚段扁钢采用Q235等级钢，其横截面尺寸为50mm×5 mm，表面开有直径为20mm 的圆形孔洞；横向锚固钢筋采用直径为18mm 的Ⅳ级钢筋（HPB400）。

总载荷P=4924.5N，基于相关规范要求，本方案取安全系数为2.5，即最小安全承载力为P×2.5=4924.5×2.5=12311.25N。若预埋锚固力和扁钢反力分别大于最小安全承载力，则该装置满足使用要求。

载荷参数（30m 高度的标准吊篮总载荷）计算如下。

钢平台自重为471.9kg（3 节，3m×2m=6m）；钢丝绳为15kg（30m，2 根×7.5kg）；安全绳为15kg（30m，2 根×7.5kg）；电缆线为9kg（30m）；重锤为24kg（12kg×2）；额定载荷为450kg。

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

额定载荷450kg，两个悬挂机构吊一个吊篮，故单吊点A受力为：

2.2.2 受力分析

如吊篮工况示意图（图2）、受力简化图（图3）所示。

图2 吊篮工况示意图

图3 简化受力图

2.2.3 承载力验算

Q235 钢的屈服极限强度为235MPa，开孔后的净截面面积为50 ×5 - 20 × 5 = 150mm2。其抗拉承载力Fa=σ×S净截面面积= 235 × 150 = 35250N。

预埋钢筋为HPB400 钢筋，其屈服强度为400MPa，钢筋与钢板的有效接触面积为，其抗剪承载力Fb=Fy×S有效接触面积=400×127.23=50892N。

扁钢反力的承载力校核：Fa=50892N>2.5P=12311.25N。满足强度要求。

预埋钢筋的承载力校核：Fb=50892N>2.5P=12311.25N。满足强度要求。

2.3 零部件制作

图4 预埋扁钢部分加工图

3 无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定方法

3.1 预埋预留

定位：根据幕墙吊篮安装要求，深化屋面排气管定位，在屋面结构板施工前对排气管即预埋锚固钢筋及拉结扁钢位置进行定位。

安装：在屋面结构板钢筋绑扎完成后，混凝土浇筑前进行预埋锚固钢筋及预埋拉结扁钢，确保预埋位置与提前深化的吊篮安装位置一致，并进行固定，确保位置准确。

浇筑板混凝土：浇筑结构板混凝土，浇筑过程中注意对预埋钢筋及预埋扁钢的保护，注意不要扰动原有位置。

排气套管安装：屋面构造层施工时，在预埋位置安装排气PVC 套管，预留预埋见图5。

图5 预埋扁钢部分剖面图

3.2 悬挑吊篮安装

3.2.1 吊篮悬挂机构安装

将前后支撑调节杆分别插入前后支撑架套管内，调整好高度，使前后调节杆高度一致，用两条M16×130mm 螺栓将前后调节杆与前后支撑架固定牢固。

骑墙架拼装。本固定装置的骑墙架主要由夹杆、旋紧机构和上立柱组成，夹杆与悬挑机构之间加设斜撑，所采用的材料均与吊篮悬挑机构一致，且完成焊接作业后全部进行防锈防腐处理，如图6所示。

图6 骑墙架实体图

安装过程中，将夹杆、旋紧机构和上立柱套入大杆，然后在前梁前端及中梁尾部安装上吊耳，后梁吊耳处安装螺旋扣。

将预紧钢丝绳从前梁吊耳处穿过，安装至上支架处的滑轮，将其固定在后梁吊耳的螺旋扣件上，调整螺钉，拉紧钢丝绳，使前梁稍稍向上凸起3～5cm，使其产生预应力，增加前梁的刚度。

将工作钢绳和安全钢绳分别固定在前梁的吊架上，并在距离钢丝绳上端80 mm 的地方设置一个限位块。因需二次架设，应使用双拉攀和双吊头。

检查以上各个部件的安装情况，确定无误后，将悬挂机构放置在工作位置，前梁的外伸距离为0.8～1.2m。两个悬架内部的间距应该与悬架平台的长度相等。骑墙方式搭设尾端钢丝绳上连接固定花篮螺栓，用钢丝绳夹夹紧，并拉结在下方结构梁或女儿墙埋板上。钢丝绳在结构梁上或埋板固定点缠绕不低于2圈，用钢丝绳夹夹紧，最后用花篮螺栓将尾端钢丝绳拧紧对其施加预紧力。将工作钢丝绳、安全钢丝绳从末端放下，在整个过程中要防止钢丝绳发生缠绕的情况，同时禁止使用工作钢丝绳、安全锁钢丝绳作电焊低压供电线路。

悬挑横梁要求前高后低，前后水平高差不大于横梁长度的2%。

3.2.2 悬吊平台的安装、调试

将底板的高度增加至少200mm，并将其水平摆放，每一基本节在对接处对齐，安装上篮片。一般情况下，将高度较低的篮片放置在工作面侧，并使用螺栓将其连接。此外，在预紧的状态下，必须确保平台框架是平直的。

在侧篮的两边安装提升机，在安装过程中需要注意，保证将安全锁支架放于操作平台的外侧，在安装完成后，将所有连接螺栓均匀拧紧。

图7 平台安装示意图

3.2.3 提升机、安全锁、电器箱的安装

在平台的两端安装提升机，并采用手柄、锁销和螺栓将其固定在安装架上。

在平台内侧安装安全锁，并采用螺栓将其固定在位于安装架上的安全锁安装板处。

在安全锁上安装控制提升机的上限位置开关，而下限位置开关一般安装在提升机安装架的下部位置。

为了用电安全，在操作平台内侧的中间位置放置电气控制箱，并将电机和手持开关的插头插入电气控制箱上的对应位置。

用电设备的插头在插入电器控制箱时，必须确保对准槽口，同时接插到位，避免发生虚接情况造成损坏。在保证操作规范无误后再进行电源的接电。

3.2.4 穿绳检查

将电气控制箱上的切换开关转到待穿钢丝绳的提升机一边，工作钢丝绳从安全锁上的限位轮和挡环中穿过，然后插入提升机的上端孔，按下向上键，提升机便会自动缠绕，完成钢丝绳的穿绳工作。当工作钢丝绳到达位置后，安全锁会自动打开，此时，将安全钢丝绳插入安全锁的上端孔。为了避免钢丝绳发生扭曲，必须在工作和安全钢丝绳理顺的状态下才可以将其插入提升机和安全锁中。

图8 吊篮限位安装示意图

3.2.5 安装重锤

重锤的作用是用于拉紧稳定钢丝绳，避免操作平台在上升的过程中将钢丝绳一起拉起，影响平台的正常工作。重锤一般安装在钢丝绳的下端，在安装的过程中，将两个半片夹在钢丝绳下端距离地面15cm 的位置，使用螺栓固定，并且要求钢丝绳在垂直方向处于拉紧状态。

3.2.6 安装安全绳和绳卡

在吊篮正式投入使用之前，需要有一条单独的安全绳从屋顶垂下来，在屋顶的安全绳要固定好，禁止把安全绳挂在悬挂机构的上方，在屋顶固定完成后将安全绳放在吊篮的正中央，然后将自锁器安装在安全绳上。

3.2.7 通电前检查

吊篮电源使用380V三相接地，确保电源电缆的接触口牢固稳定。

悬挂机构安装平整，其中的连接螺栓旋紧无松动。

钢丝绳连接处的绳扣间距正确，螺母拧紧可靠。

悬垂钢丝绳无缠绕、打结和弯折等情况。

提升机、安全锁和操作平台按要求进行安装，确保连接的可靠性。

连接螺栓无松动或虚紧，连接处构件无变形或开裂现象。

电缆接插件正确无松动，保险锁扣可靠锁紧。

电缆施工立面上无明显突出物或其它障碍物。

3.2.8 通电后检查及要求

将转换开关置于左位置，分别点动电箱门及操纵开关的上升和下降按钮，左提升机电机正反运转。

将转换开关置于右位置，分别点动电箱门及操纵开关的上升和下降按钮，右提升机电机正反运转。

将转换开关置于中间位置，分别点动电箱门及操纵开关的上升和下降按钮，左、右提升机电机同时正反运转。

将转换开关置于中间位置，启动左右提升机电机后，按下电箱门上紧停按钮（红色），电机停止转动。旋动紧停按钮使其复位后，可继续启动。

将转换开关置于中间位置，启动左右提升机电机后，分别按下各行程开关触头，警铃报警，同时电机停止运转。放开触头后，可继续启动。

上下运动吊篮3～5 次，每次的升高高度约为3m。最后再次检查各连接点的安装情况。

3.3 悬挑吊篮解体

施工完成后逐步拆除悬挂吊篮、悬挂钢丝绳、立柱、横梁、拉结扁钢，将拉结扁钢收集整理码放，吊运至地面。

3.4 完善排气装置

拆除拉结扁钢后，进行屋面排气弯头管帽的安装，接头使用PVC 胶水固定粘结，确保牢固可靠，安装过程中注意管道保护，避免对成品造成破坏。安装完成后如图9所示。

图9 排气管弯头安装

4 经济效益和社会效益分析

新型半隐可解体式无配重吊篮固定装置安装方便、施工效率高，可有效节约人工、降低成本，无需使用配重，免除配重块租赁费用，不占用屋面空间，不影响其它工序施工，节约工期。

以复旦大学附属儿科医院安徽医院项目为例，南楼共计使用骑墙式吊篮95台，假设新型吊篮的拼装、就位与传统吊篮工效一致，传统吊篮配重块的安装每个工人每天可完成5 处，需19 工日完成；新型吊篮固定装置的安装每个工人每天可完成10处，需9.5工日完成，总计可节约工期9.5 天，当前人工单价为300元/工日，平均一个工人可节约人工成本约2850 元。每台吊篮使用40 块配重，共3800块，配重块费用11元/块，共节约41800元，节约屋面施工工期45天。

5 基本原理和适用范围

5.1 基本原理

根据杠杆原理将型钢作为钢梁，利用女儿墙作为支点，钢梁的外端吊挂施工吊篮，钢梁的另一端置于屋面，置于屋面的一端在设置排气管处的结构层预埋扁钢，再将后置的排气管套在扁钢外呈隐蔽状，扁钢与屋面端钢梁通过栓接，确保钢梁受力平衡。因扁钢的长度通过在排气管内再次栓接调整，可以解体，故称为“半隐式”，待施工完毕再将屋面排气管的上段安装牢固。

5.2 适用范围

本方法可适用于工业与民用建筑屋面构造层和外墙装饰同步施工的悬挑吊篮施工。

6 结语

无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定方法，巧妙地利用了屋面排气管作为吊篮悬挑钢梁固定端预留配件的隐蔽物，使屋面构造层和外墙装饰可以同步施工，避免了工序影响，可缩短工期、降低成本、方便施工、节材环保，安全可靠，其经济效益和社会效益良好，推广应用价值较高。