無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，郭遠遠，李朋朋

（中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 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。傳統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并相互垂直，位于吊籃一端的鋼梁作為力臂，另一端作為動力臂，動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。按照相關規定，置于女兒墻內側部分的長度應大于外側長度的1.15 倍以上，配重的質量應大于外掛吊籃與活荷載之和的2.5 倍。故內側約2.4m 伸進屋面，其配重也約有1250kg。傳統方法的弊端是置于屋面的一端嚴重影響屋面構造層施工，配重的制作和運輸安裝成本較高。為此，本文巧妙地共用了屋面排氣裝置，研制出一種無配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定裝置，并應用于復旦大學附屬兒科醫院安徽醫院工程外墻裝飾吊籃施工，下文將對具體的施工工法進行分析。

2 無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配重吊籃

2.1 固定裝置的組成

吊籃固定裝置由預埋錨固鋼筋、預埋隱錨扁鋼、可解體拉結扁鋼、配套騎墻架組成。

2.2 驗算

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等級鋼，其橫截面尺寸為50mm×5 mm，表面開有直徑為20mm 的圓形孔洞；橫向錨固鋼筋采用直徑為18mm 的Ⅳ級鋼筋（HPB400）。

總載荷P=4924.5N，基于相關規范要求，本方案取安全系數為2.5，即最小安全承載力為P×2.5=4924.5×2.5=12311.25N。若預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（30m 高度的標準吊籃總載荷）計算如下。

鋼平臺自重為471.9kg（3 節，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，兩個懸掛機構吊一個吊籃，故單吊點A受力為：

2.2.2 受力分析

如吊籃工況示意圖（圖2）、受力簡化圖（圖3）所示。

圖2 吊籃工況示意圖

圖3 簡化受力圖

2.2.3 承載力驗算

Q235 鋼的屈服極限強度為235MPa，開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。

預埋鋼筋為HPB400 鋼筋，其屈服強度為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。滿足強度要求。

預埋鋼筋的承載力校核：Fb=50892N>2.5P=12311.25N。滿足強度要求。

2.3 零部件制作

圖4 預埋扁鋼部分加工圖

3 無配重半隱式可解體吊籃懸挑鋼梁固定方法

3.1 預埋預留

定位：根據幕墻吊籃安裝要求，深化屋面排氣管定位，在屋面結構板施工前對排氣管即預埋錨固鋼筋及拉結扁鋼位置進行定位。

安裝：在屋面結構板鋼筋綁扎完成后，混凝土澆筑前進行預埋錨固鋼筋及預埋拉結扁鋼，確保預埋位置與提前深化的吊籃安裝位置一致，并進行固定，確保位置準確。

澆筑板混凝土：澆筑結構板混凝土，澆筑過程中注意對預埋鋼筋及預埋扁鋼的保護，注意不要擾動原有位置。

排氣套管安裝：屋面構造層施工時，在預埋位置安裝排氣PVC 套管，預留預埋見圖5。

圖5 預埋扁鋼部分剖面圖

3.2 懸挑吊籃安裝

3.2.1 吊籃懸掛機構安裝

將前后支撐調節桿分別插入前后支撐架套管內，調整好高度，使前后調節桿高度一致，用兩條M16×130mm 螺栓將前后調節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、旋緊機構和上立柱組成，夾桿與懸挑機構之間加設斜撐，所采用的材料均與吊籃懸挑機構一致，且完成焊接作業后全部進行防銹防腐處理，如圖6所示。

圖6 騎墻架實體圖

安裝過程中，將夾桿、旋緊機構和上立柱套入大桿，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。

將預緊鋼絲繩從前梁吊耳處穿過，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，調整螺釘，拉緊鋼絲繩，使前梁稍稍向上凸起3～5cm，使其產生預應力，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 的地方設置一個限位塊。因需二次架設，應使用雙拉攀和雙吊頭。

檢查以上各個部件的安裝情況，確定無誤后，將懸掛機構放置在工作位置，前梁的外伸距離為0.8～1.2m。兩個懸架內部的間距應該與懸架平臺的長度相等。騎墻方式搭設尾端鋼絲繩上連接固定花籃螺栓，用鋼絲繩夾夾緊，并拉結在下方結構梁或女兒墻埋板上。鋼絲繩在結構梁上或埋板固定點纏繞不低于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其施加預緊力。將工作鋼絲繩、安全鋼絲繩從末端放下，在整個過程中要防止鋼絲繩發生纏繞的情況，同時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度的2%。

3.2.2 懸吊平臺的安裝、調試

將底板的高度增加至少200mm，并將其水平擺放，每一基本節在對接處對齊，安裝上籃片。一般情況下，將高度較低的籃片放置在工作面側，并使用螺栓將其連接。此外，在預緊的狀態下，必須確保平臺框架是平直的。

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

圖7 平臺安裝示意圖

3.2.3 提升機、安全鎖、電器箱的安裝

在平臺的兩端安裝提升機，并采用手柄、鎖銷和螺栓將其固定在安裝架上。

在平臺內側安裝安全鎖，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的上限位置開關，而下限位置開關一般安裝在提升機安裝架的下部位置。

為了用電安全，在操作平臺內側的中間位置放置電氣控制箱，并將電機和手持開關的插頭插入電氣控制箱上的對應位置。

用電設備的插頭在插入電器控制箱時，必須確保對準槽口，同時接插到位，避免發生虛接情況造成損壞。在保證操作規范無誤后再進行電源的接電。

3.2.4 穿繩檢查

將電氣控制箱上的切換開關轉到待穿鋼絲繩的提升機一邊，工作鋼絲繩從安全鎖上的限位輪和擋環中穿過，然后插入提升機的上端孔，按下向上鍵，提升機便會自動纏繞，完成鋼絲繩的穿繩工作。當工作鋼絲繩到達位置后，安全鎖會自動打開，此時，將安全鋼絲繩插入安全鎖的上端孔。為了避免鋼絲繩發生扭曲，必須在工作和安全鋼絲繩理順的狀態下才可以將其插入提升機和安全鎖中。

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定鋼絲繩，避免操作平臺在上升的過程中將鋼絲繩一起拉起，影響平臺的正常工作。重錘一般安裝在鋼絲繩的下端，在安裝的過程中，將兩個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。

3.2.6 安裝安全繩和繩卡

在吊籃正式投入使用之前，需要有一條單獨的安全繩從屋頂垂下來，在屋頂的安全繩要固定好，禁止把安全繩掛在懸掛機構的上方，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定。

懸掛機構安裝平整，其中的連接螺栓旋緊無松動。

鋼絲繩連接處的繩扣間距正確，螺母擰緊可靠。

懸垂鋼絲繩無纏繞、打結和彎折等情況。

提升機、安全鎖和操作平臺按要求進行安裝，確保連接的可靠性。

連接螺栓無松動或虛緊，連接處構件無變形或開裂現象。

電纜接插件正確無松動，保險鎖扣可靠鎖緊。

電纜施工立面上無明顯突出物或其它障礙物。

3.2.8 通電后檢查及要求

將轉換開關置于左位置，分別點動電箱門及操縱開關的上升和下降按鈕，左提升機電機正反運轉。

將轉換開關置于右位置，分別點動電箱門及操縱開關的上升和下降按鈕，右提升機電機正反運轉。

將轉換開關置于中間位置，分別點動電箱門及操縱開關的上升和下降按鈕，左、右提升機電機同時正反運轉。

將轉換開關置于中間位置，啟動左右提升機電機后，按下電箱門上緊停按鈕（紅色），電機停止轉動。旋動緊停按鈕使其復位后，可繼續啟動。

將轉換開關置于中間位置，啟動左右提升機電機后，分別按下各行程開關觸頭，警鈴報警，同時電機停止運轉。放開觸頭后，可繼續啟動。

上下運動吊籃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、拉結扁鋼，將拉結扁鋼收集整理碼放，吊運至地面。

3.4 完善排氣裝置

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

圖9 排氣管彎頭安裝

4 經濟效益和社會效益分析

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

以復旦大學附屬兒科醫院安徽醫院項目為例，南樓共計使用騎墻式吊籃95臺，假設新型吊籃的拼裝、就位與傳統吊籃工效一致，傳統吊籃配重塊的安裝每個工人每天可完成5 處，需19 工日完成；新型吊籃固定裝置的安裝每個工人每天可完成10處，需9.5工日完成，總計可節約工期9.5 天，當前人工單價為300元/工日，平均一個工人可節約人工成本約2850 元。每臺吊籃使用40 塊配重，共3800塊，配重塊費用11元/塊，共節約41800元，節約屋面施工工期45天。

5 基本原理和適用范圍

5.1 基本原理

根據杠桿原理將型鋼作為鋼梁，利用女兒墻作為支點，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置排氣管處的結構層預埋扁鋼，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栓接，確保鋼梁受力平衡。因扁鋼的長度通過在排氣管內再次栓接調整，可以解體，故稱為“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與民用建筑屋面構造層和外墻裝飾同步施工的懸挑吊籃施工。

6 結語

無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留配件的隱蔽物，使屋面構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、節材環保，安全可靠，其經濟效益和社會效益良好，推廣應用價值較高。