可调节应力反拉骑墙式吊篮冗余保护体系研究应用_王铭浩.pdf

建筑施工第45卷第1期67可调节应力反拉骑墙式吊篮冗余保护体系研究应用王铭浩 王文通 蔡宝清中国建筑第二工程局有限公司 北京 100060摘要：为避免建筑施工中高处作业吊篮坠落事故，结合郑州银行金融服务中心工程进行了可调节应力反拉骑墙式吊篮冗余保护体系的研究。针对常规反拉骑墙式吊篮薄弱环节，依据冗余安全度治理原则，定向研究屋顶双层花架梁上高空载人反拉骑墙式吊篮冗余保护体系，利用不同细部保护机制，建立安全冗余防线，控制事故隐患。经过现场各方多次组织检查验收工作，吊篮使用工况非常良好，未出现安全重大隐患，各项均满足项目要求，并取得了良好的效益，可为类似工程提供借鉴。关键词：花架梁；抱箍反拉；吊篮；冗余保护中图分类号：TU69 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0067-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.017Research and Application of Redundant Protection System of Adjustable Stress Back Pull Wall Mounted Hanging BasketWANG Minghao WANG Wentong CAI BaoqingChina Construction Second Engineering Bureau Co.,Ltd.,Beijing 100060,ChinaAbstract:In order to avoid the falling accident of hanging basket in high place operation during construction,the redundant protection system of adjustable stress back pull wall mounted hanging basket is studied in combination with the financial service center project of Bank of Zhengzhou.In view of the weak links of conventional back pull wall mounted hanging baskets,according to the principle of redundancy safety management,the redundant protection system of overhead manned backpull wall mounted hanging baskets on the roof double decked racks is studied directionally,and different detail protection mechanisms are used to establish safety redundancy defense lines to control potential accidents.After many inspections and acceptances organized by all parties on the site,the working condition of the hanging basket is very good,and there is no major potential safety hazard.All items meet the project requirements,and good benefits have been achieved,which can provide reference for similar projects.Keywords:flower rack beam;back pull and hoop;hanging basket;redundant protection心为框架-核心筒结构，办公楼、档案中心及数据中心为框剪力墙结构，其余连廊、裙房等均为框架结构。本工程屋面结构设计为双层花架梁结构，出屋面高度9.1 m，双层花架梁间距4.2 m，材质为钢筋混凝土。1.2 吊篮概况本工程屋面双层花架梁结构出屋面高度为9.1 m，常规吊篮搭设需要在屋面设置满堂架，及其影响屋面后续施工程序，另吊篮配重与满堂架可能造成屋面荷载超载1；科创中心、培训中心、档案中心、办公楼外幕墙工程分别搭设22台电动吊篮，数据、动力中心外幕墙工程搭设50台电动吊篮，共计搭设电动吊篮138台，工程量大，工期紧张，常规吊篮搭设时间无法满足工期要求。结合本工程实际情况，经方案专家论证，采用反拉骑墙式吊篮施工方法为最优方案2-5。1.3 冗余保护体系概况针对常规反拉骑墙式吊篮薄弱环节，依据冗余安全度治理原则，定向研究屋顶双层花架梁上高空载人反拉骑墙式吊篮冗余保护体系（图1），利用不同细部保护机制，建1 工程概况1.1 项目简介郑州银行金融服务中心工程施工总承包项目位于河南省郑州市郑东新区博学路东、白佛路北。工程设计地上塔楼5栋，建筑外立面均为外覆框架式玻璃幕墙金属板造型幕墙系统，其中西侧为2栋高91.5 m的塔楼，北楼为科创中心（外幕墙面积2.32万 m2）、南楼为培训中心（外幕墙面积2.32万 m2），双子楼之间为裙房，科创中心北侧裙房为应急指挥中心；场地北侧设置数据中心（外幕墙面积2.39万 m2），高55 m；东侧为办公楼（外幕墙面积1.41万 m2），高46.1 m；东南侧位置设置档案中心（外幕墙面积1.55万 m2），高度为46.1 m。其中，科创、培训中作者简介：王铭浩（1989），男，硕士，工程师。通信地址：北京市丰台区汽车博物馆盈坤世纪E座中建二局大厦10层（100160）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-29模 板 与 脚 手 架FORMWORK&SCAFFOLD20231Building Construction68立安全冗余防线，控制事故隐患6-9。吊篮采用拉结的安装形式，前梁伸出1.1 m，前后支架间距2.5 m，限载350 kg，核载2人，严禁3人及以上操作吊篮设备。前支点下方在花架梁前后向下安装2根70 mm70 mm5 mm竖向方钢立柱，方钢立柱采用自设计防倾覆装置进行安装固定；工作、安全钢丝绳末端绕过后竖向立柱后采用标准卡扣锁死固定，与竖向立柱交接部位采用软管进行套设防护；在吊篮大臂后吊点位置后拉2道钢丝绳，通过安装测力计进行实时读数，采用M12不锈钢锁紧器进行钢丝绳受力控制；反拉钢丝绳下部捆绑在下方结构梁上，用4个M10标准卡扣固定，钢丝绳与建筑物接触位置穿软管进行防护，钢丝绳对拉部位采用离心环进行防护。图1 可调节应力反拉骑墙式吊篮冗余保护体系示意1.4 技术特点1）节约工期，既不影响屋面后续施工，又可以实现外立面同时施工，避免交叉施工。2）装置构造简单，易操作，在加工厂预制焊接好后，可一步安装到位。3）结构设计合理，多道不同细部保护机制，安全系数较高。4）面对日益增多的多样屋面，应用范围广，实用性强，推广价值高。2 保护机制2.1 双箍立柱防倾覆装置创新性研发一种双箍立柱防倾覆装置（图2）。该装置采用定制长200 mm的70 mm90 mm8 mm角钢与150 mm70 mm8 mm钢板焊接成吊篮支腿与结构梁固定的连接件，在钢板上部采用22 mm高强对穿螺杆连接双箍吊篮支腿（立柱采用70 mm70 mm5 mm镀锌方管）使双立柱更加稳定，下部采用螺栓与立柱固定，形成吊篮大臂的主受力结构及防倾覆装置。此种转接件的作用，一是防止吊篮支腿下坠、倾覆，二是增大与结构梁接触面积，防止对梁形成破坏。400 mm800 mm梁70 mm70 mm5 mm方钢70 mm90 mm8 mm角钢150 mm70 mm8 mm钢板螺栓连接22高强对穿螺杆图2 防倾覆装置立面防倾覆装置由竖向段钢板和L形角钢焊接组成，竖向段钢板呈条状，沿纵向设置在竖向立柱的内侧，分别采用22 mm高强对穿螺杆、高强度螺栓与竖向立柱固定；L形角钢沿纵向连接在竖向立柱内侧，水平段压设在上层梁的顶部，防止立柱下坠、左右倾覆，竖向段紧贴竖向立柱，防止立柱前后倾覆。竖向立柱下部采用2道22 mm高强对穿螺杆固定，布设于上层梁下部，使防倾覆装置与双箍立柱形成整体、稳定结构。该装置具有结构简单、技术成熟，安全可靠、成本低等特点，对于防止双箍立柱下坠、倾覆有良好的作用。2.2 钢丝绳受力改为后支腿受力创新性改变工作钢丝绳、安全钢丝绳受力位置为后支腿（图3）。常规工作钢丝绳、安全钢丝绳（8.3 mm）的绳扣位置为悬挂机构悬伸出端顶端下部，2道钢丝绳从销轴处穿过，受力位置为销轴。该方式的缺点有以下2点：吊篮配重仅有销轴受力，作用力集中，隐患大，安全系数低；安装位置位于悬挂梁前端悬挂段顶端，安装施工人员需探出结构悬空进行施工，施工难度高，可操作性低，安全保障低。70 mm70 mm5 mm方钢后立柱标准卡扣钢丝绳延伸后立柱位置耐磨橡胶套铝合金隐框横梁8.3安全钢丝绳8.3工作钢丝绳高位限位板图3 前端篮体主副绳安装立面该机制创新性将工作钢丝绳、安全钢丝绳穿过悬挂机构悬伸出端销轴后，延伸至后立柱位置，形成抱箍，抱箍部位钢丝绳套上皮套进行防护，端部使用标准卡扣进行固定，绳扣位置位于双箍立柱中间，使钢丝绳受力位置为后王铭浩、王文通、蔡宝清:可调节应力反拉骑墙式吊篮冗余保护体系研究应用建筑施工第45卷第1期69支腿受力，增大受力位置安全性，同时便于施工，保障安装施工人员自身安全。2.3 2道反拉钢丝绳双重保护2道反拉钢丝绳形成双重保护。采用2道钢丝绳（8.3 mm）对下层花架梁进行反拉抱箍，一根为主绳，为主受力，正常状态下主绳拉紧受力，通过M12不锈钢锁紧器进行受力控制，另一根为辅绳，正常状态下辅绳不进行受力，为控制不可抗力超载现象造成主绳损坏，辅绳瞬间可拉紧受力，成为主受力绳，大大增加安全系数（图4）。钢丝绳与梁交接受力部位套上皮套，钢丝绳对接部位采用离心环对套，防止互相磨损。2.4 反拉钢丝绳采用不锈钢锁紧器控制荷载反拉钢丝绳采用M12不锈钢锁紧器控制荷载。悬挂梁分前端和后端悬挂梁段，相邻梁段采用连接套管形成可调节连接。前段悬挂梁段钢丝绳通过竖耳板（不锈钢连接件）后，采用标准卡扣进行钢丝绳固定；后段悬挂梁段钢丝绳通过上部竖耳板后安装测力计，采用M12锁紧器固定，通过测力计实时读数，操作M12锁紧器控制钢丝绳松紧程度，达到相应钢丝绳受力设计范围，最后钢丝绳末端采用标准卡扣锁死，不仅便于操作安装，并且易于控制钢丝绳受力情况。主、辅反拉钢丝绳与吊篮后段悬挂梁段下部竖耳板分别连接，采用M12锁紧器进行拉接，通过拉力表监测锁紧器锁紧程度，控制钢丝绳受力情况。反拉钢丝绳通过测力计读数，操作M12锁紧器控制钢丝绳受力程度，以控制主、辅反拉钢丝绳（图5）。钢丝绳与锁紧器拉接部位安装离心环，增大钢丝绳受力面积，防止抱箍钢丝绳因点受力产生塑性变形而降低自身强度，增大使用安全系数，延长钢丝绳使用寿命。M12不锈钢锁紧器主受力 8.3钢丝绳副受力 8.3钢丝绳钢丝绳对接部位采用离心环对套标准卡扣套设软管以防磨损 M12不锈钢锁紧器钢丝绳对接部位采用离心环对套不锈钢连接件安装测力表M12不锈钢锁紧器 图4 反拉主副绳安装立面 图5 反拉主副绳锁紧器安装2.5 钢丝绳对拉部位采用离心环对套钢丝绳对拉部位采用离心环对套做法。传统钢丝绳对拉部位大都采用皮套防护，易老化，易磨损，不能清晰地观察内部钢丝绳状况，对钢丝绳保护效果不佳，不利于后期钢丝绳的维护检查。钢丝绳对下层花架梁进行抱箍后，两端分别弯弧至贴合离心环角度，对穿至弯折点，分别安装离心环，形成离心环对套，钢丝绳端部采用标准卡扣锁死（图6）。相对传统皮套，离心环不仅能有效防止钢丝绳在受力下发生塑性变形而产生断股等降低强度的现象，更能降低摩擦损坏，并且不易老化，抗磨损强度高；在日常维