擦窗機無約束系統工況要求分析及應用

蘭陽春，沙 賽

（上海普英特高層設備股份有限公司，上海 200127）

擦窗機主要用于建筑物及構筑物的幕墻、窗戶的清洗及維護，由于存在風作用力，可能使吊船產生相對建筑立面（橫向）或與建筑立面平行方向（縱向）的不可控擺動，例如2015 年上海環球金融中心擦窗機吊船撞擊91 層幕墻事故。通常情況下，建筑物會設置吊船約束系統，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 需在建筑物上設置一個約束點，來保證擦窗機工作的安全性，但也存在建筑物沒有設置約束系統的情況。

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

1 典型擦窗機組成及工作原理簡介

屋面軌道式擦窗機主要組成部分如圖1。擦窗機通過行走機構在軌道上行走、主臂回轉機構及臂頭回轉機構的回轉，到建筑物各個立面，操作者在吊船內通過起升機構帶動吊船的上升和下降，對建筑物進行清洗和維護。

圖1 擦窗機組成

2 擦窗機無約束系統工況要求

依據GB/T 19154-2017《擦窗機》設定在無約束系統的情況下，使用擦窗機工作需滿足以下條件。

1)吊船相對于建筑立面的橫向擺動水平位移不大于4m。

2)吊船相對于建筑立面的縱向擺動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警器的風速測量裝置，擦窗機工作過程中持續測量風速，且當風速達到無約束系統可工作風速的75%時，報警器報警。

2.1 吊船橫向位移最大允許風速計算

如圖3，吊船橫向位移允許工作風速為

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——風力系數；

A1——吊船橫向總迎風面積，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)計算

式中H——最大工作高度（m）。

把式（3)計算得到的tanα代入式（2)可計算出吊船橫向位移允許施加的水平作用力Fw1，且Fw1應滿足吊船中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Fw1>400N時，則按400N作為最大水平作用力。

綜上，可計算出無約束系統的吊船，考慮最大橫向擺動時，最大允許風速v1。

2.2 吊船縱向位移最大允許風速計算

如圖4，吊船縱向位移允許工作風速為

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速，m/s；

Fw2——吊船縱向位移允許施加水平作用力，N；

C——風力系數；

A2——吊船縱向總迎風面積，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Fw2>400N 時，則按400N 作為最大水平作用力。

綜上可計算出無約束系統的吊船，考慮最大橫向擺動時，最大允許風速v2。

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

3 吊船內風速聲訊報警器報警值

建筑物未安裝吊船約束系統時，擦窗機的使用應限制在特定的風速條件下，并且吊船內達到預設最大工作風速75%時聲訊報警器應啟動。

吊船內風速聲訊報警器報警值按式（7)計算

式中vb——吊船風速聲訊報警器報警值，m/s；

vy——無約束系統吊船，最大允許工作風速，m/s。

4 結語

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

通過本文所述的方法，對擦窗機無約束系統的工作條件限定最大允許風速，且在吊船內設風速聲訊報警器，設定好聲訊報警器的報警值，能夠大幅提高無約束系統情況下工作的安全性。