电动吊篮在超高层幕墙工程施工中的应用

杨伟

（安徽中安创谷科技园有限公司，安徽 合肥 236000）

随着社会经济发展水平提高，建筑外立面形式越来越多样化，石材、铝板、玻璃等材料被广泛应用于建筑外墙的装饰。为提高城市土地利用效率、减少建筑数量、缩短建设周期，超高、超大建筑得到快速发展，单元体幕墙作为一种高效外墙施工工艺在超高层建筑中得到了广泛的应用[1-2]。

单元体幕墙通常采用行吊和卷扬机协同施工的模式，行吊用于单元体板块的吊装，卷扬机作为倒运板块的垂直运输措施[3]。鉴于建筑外立面造型的不规则性，行吊和卷扬机组合不能正常作业，传统的悬挑脚手架施工，安装拆除周期长、风险大、造价高[4]。本文针对某超高层建筑施工中遇到的问题，对电动吊篮选型、安拆、平面布置、受力进行研究，可确保工程施工正常开展，并为类似工程提供经验[5-6]。

1 工程概况

某超高层建筑核心筒结构建筑高度为196.8 m，其中地下2 层，地上40 层。总建筑面积约 91 000 m2，其中地上建筑面积约 90 000 m2，地下建筑面积1 000 m2（地下室建筑面积仅计算核心筒区域）。外立面采用单元体玻璃幕墙，其中东西南北四个立面均为标准板块玻璃幕墙，西南东北角为圆弧形玻璃幕墙，东南角采用内退式幕墙，倾斜角度为10°。塔楼立面效果如图1 所示。

图1 塔楼立面效果图

2 设备选型及安装

2.1 电动吊篮的技术参数

电动吊篮的技术参数如表1 所示。

表1 电动吊篮的技术参数

2.2 吊篮布置方案

本工程选择电动吊篮，可根据工程特点组装成1 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m、4.5 m、5.0 m、5.5 m、6 m 等形式，可满足幕墙施工要求。吊篮可根据施工要求平移或竖向移位，移动时需将篮体放至地面、抽松钢丝绳、移动悬顶机构，将篮体抬移至工作面下方即可。

1#、2#、3#、4#吊篮用于构造线条处铝板的安装，吊篮仅作为施工用工作平台，构件及所属原料通过擦窗机进行搬运。本楼层共计40 层，幕墙从20 层往上呈Y 形且向室内倾倒，按照吊篮标准架设尺寸（前梁伸出1.7 m）计算，需在24 层、26 层、28 层、30 层、32 层、34 层、36 层、38 层、40 层处架设。本工程采用1.5 m×0.7 m×1.2 m 的单人轻型吊篮，每次移位时，将篮体放置在楼层内并固定牢靠，将钢丝绳和悬挂拆除解体后向上移装。

吊篮平面布置如图2 所示。

图2 吊篮平面布置图

吊篮安装完成后，安全绳固定在具有承载力的混凝土结构柱上或墙体上，并正确佩戴安全绳，禁止将安全绳栓系在吊篮篮筐上，严格遵守与篮体分开的原则，在安全绳与墙体有接触的地方用橡胶套包裹牢固，防止安全绳与墙面拐角摩擦给施工带来的安全隐患，并做好日常安全检查。

吊篮安装完毕后，需经符合特种设备检测公司检测合格后并出具检测报告后，由4 方联合验收并登记备案后方可使用。

3 受力计算

3.1 吊篮风荷载计算

吊篮风荷载计算如下：

式（1）中：Qwk为吊篮的风荷载标准值，kN；wk为风荷载标准值，wk=βzμzμsω0=1×1.52×0.663×0.5=0.504 kN/m2，其中βz为风振系数，βz=1，μz为高度变化系数，μz=1.52（按照楼层最高点200 m、D 类取值），μs为体形变化系数，μs=1.3Φ=1.3×0.51=0.663，ω0为基本风压，ω0=0.5 kN/m2；F为吊篮受风面积，F=4.046 m2。

3.2 钢丝绳承载力验算

根据GB/T 19155—2017《高处作业吊篮》第6.6.1.3 条要求行业标准，钢丝绳安全系数应大于或等于8 及JGJ 202—2010 要求进行计算。钢丝绳规格为4×31SF+FC-8.3，最小破断拉力为51.8 kN。

3.2.1 吊篮动力钢丝绳所受竖向荷载

吊篮动力钢丝绳所受竖向荷载计算如下：

式（2）中：Q1为吊篮动力钢丝绳竖向荷载标准值，kN；GK为吊篮及钢丝绳自重标准值；QK为施工活荷载标准值，QK=400×10=4 000 N=4 kN，吊篮最大安全载重量为400 kg。GK=（208+20+310+100+11+15）×10=6 640 N=6.64 kN，其中钢丝绳质量为0.26 kg/m×4 根×200 m=208 kg。

电缆线质量为0.2 kg/m×1 根×100 m=20 kg，平台总质量为310 kg（以最长的6 m 平台计算，实际篮筐采用3 m 内的篮筐），提升机质量为50 kg×2＝100 kg，安全锁质量为5.5 kg×2=11 kg，电控箱质量为15 kg。

3.2.2 吊篮动力钢丝绳所受水平荷载

吊篮动力钢丝绳所受水平荷载计算如下：

式（3）中：Qwk为吊篮的风荷载标准值，Qwk=2.039 kN。

3.2.3 使用吊篮时，动力钢丝绳所受拉力

使用吊篮时，动力钢丝绳所受拉力计算如下：

式（4）中：QD为动力钢丝绳所受拉力的施工核算值，kN；K为安全系数，选取9。

经计算证明，施工中4×31SW+FC-8.3 规格钢丝绳符合GB/T 19155—2017 吊篮标准6.6.1.3 的安全要求。

3.3 吊篮前支架压力计算

3.3.1 1.5 m/4.6 m 安装组合

式（5）中：ND为支撑悬挂机构前支架的结构所承受的集中载荷，kN；QD为吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值，kN；L1为悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，L1=1.5 m；L2为悬挂横梁前支架支撑点至后支架支撑点的长度，L2=4.6 m；GD为悬挂横梁自重，GD=160×10=1 600 N=1.6 kN。

3.3.2 1.7 m/4.4 m 安装组合

式（6）中：ND为支撑悬挂机构前支架的结构所承受的集中载荷，kN；QD为吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值，kN；GD为悬挂横梁自重，GD=160×10=1 600 N=1.6 kN；L1为悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，L1=1.7 m；L2为悬挂横梁前支架支撑点至后支架支撑点的长度，L2=4.4 m。

3.4 吊篮后支架压力计算

3.4.1 1.5 m/4.6 m 安装组合

式（7）中：T为支撑悬挂机构后支架的结构所承受的集中载荷，kN；QD为吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值，kN；L1为悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，L1=1.5 m；L2为悬挂横梁前支架支撑点至后支架支撑点的长度，L2=4.6 m。

3.4.2 1.7 m/4.4 m 安装组合

式（8）中：T为支撑悬挂机构后支架的结构所承受的集中载荷，kN；QD为吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值，kN；L1为悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，L1=1.7 m；L2为悬挂横梁前支架支撑点至后支架支撑点的长度，L2=4.4 m。

3.5 ZLP630 型电动吊篮抗倾覆安全系数的计算

ZLP630 型电动吊篮抗倾覆安全系数的计算如图3 所示。

图3 计算简图

3.5.1 1.5 m/4.6 m 安装组合

根据GB/T 19155—2017《高处作业吊篮》第6.5.5.3 条a）款规定稳定力矩应大于或等于3 倍的倾覆力矩。用公式表示为：

式（9）中：Cwr为配重悬挂支架稳定系数，大于或等于3；Mw为配重质量，20×25 kg=500 kg（单侧支架）；Li为配重悬挂支架内侧的长度，4.6 m；Swr为配重悬挂支架质量，160 kg（单侧支架）；Lb为支点到配重悬挂支架重心的距离，1.6 m；Wll为起升机构极限工作荷，（单侧支架）；LO为配重悬挂支架外侧长度，1.5 m。

经验算结构抗覆系数符合行业规定，满足要求。其他情况可参照吊篮安装高度、前梁伸出长度与允许载质量的关系表。

3.5.2 1.7 m/4.4 m 安装组合

根据GB/T 19155—2017《高处作业吊篮》第6.5.5.3 条a）款规定稳定力矩应大于或等于3 倍的倾覆力矩。

用公式表示为：

式（10）中：Cwr为配重悬挂支架稳定系数，大于或等于3；Mw为配重质量，20×25 kg=500 kg（单侧支架）；Li为配重悬挂支架内侧的长度，4.4 m；Swr为配重悬挂支架质量，200 kg（单侧支架）；Lb为支点到配重悬挂支架重心的距离，1.7 m；Wll为起升机构极限工作荷，（单侧支架）；LO为配重悬挂支架外侧长度，1.7 m。

4 结束语

施工过程中，吊篮运行稳定、安全、可靠，为室内倾斜幕墙施工提供了可靠的施工平台，为工程安全竣工提供了保障。采用此方案比悬挑脚手架作业节省措施费30 多万元，符合施工方案必选的经济性原则。与其他作业方式相比，电动吊篮作业施工效率高，确保工程按计划完工。