高處作業吊籃非常規架設的技術研究

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 概述[1-7]

高處作業吊籃自從國外引入有四十多年，原本是作為腳手架的一項輔助設施。過去常常將此歸入小機具或工具式腳手架，產品制造商通過引進、消化和發展，到目前已形成了多系列規格的產品。在通常情況下，按照產品說明書即可架設使用。但是近年來越來越多施工作業環境受到限制，常規的高處作業吊籃往往難以架設或使用。于是，各種各樣的改良設計技術就紛紛應用到吊籃中，通常被列為非常規架設范圍。其中有些特殊的風險性較大的安裝方案還需通過專家論證。

2 非常規架設吊籃的種類

高處作業吊籃通常由懸掛機構、懸吊平臺、提升機構、鋼絲繩吊索的安全裝置組成。一般前梁長度在1.7 m以下，中、后梁總長在3～5 m，配重力矩比≥2，平臺籃體長度在2～8 m，可分拆組合，如圖1所示。

非常規架設的高處作業吊籃，一般仍使用原提升機構等部件，主要的設計變化是懸掛機構或懸吊平臺調整構造形式及變更尺寸等方面。

2.1 懸掛機構

特別設計變更懸掛機構，使之滿足施工條件，是最常用的非常規架設技術，通常的形式可以歸納如下十多種：

2.1.1 配重長垂式

圖1 高處作業吊籃的基本型式

前支架擱置點與后支架不在同一平面上，高度差遠超過2 個支架可調節的范圍。懸掛機構在后梁末端增設加長接桿后連接后支座，使配重質心的高度下垂，遠低于前支架擱置點之下，接桿的長度一般在2～5 m。

2.1.2 錨索平衡式

前支架擱置或固定在建筑結構上，取消后支架，在后梁尾端設置拉桿或拉索，垂直引下錨固在建筑結構中，前梁、后梁長度可隨要求變動。使后錨固點承載力與前端懸吊平臺荷載相平衡。

2.1.3 掛錨配重式

若前支架可擱置、后支架無可靠擱置處（如在鋼結構上架設時），可增設異形后支架，使之支撐（錨固）在結構上，配重則吊掛在異形后支梁上，懸掛機構后梁尾端通過拉桿或拉索與異形后支架連接，設計時應保證配重力矩≥2，見圖2。

2.1.4 捆綁式

懸掛機構不設配重，后支架底座直接用鋼索捆綁在建筑結構上，以捆索承載前端的平臺荷載力，見圖3。

圖2 掛錨配重式懸掛機構

圖3 捆綁式懸掛機構

2.1.5 軌道行走式

在建筑結構上設置鋼連接件和型鋼軌道行走小車等，將懸吊平臺升降鋼絲繩上端與行走小車掛接，使整個平臺可以垂直升降和水平移動。也有上部使用多架常規懸掛機構，在前梁端下部裝設型鋼軌道并連接貫通，使行走小車能在水平面長距離變換位置。移動懸吊平臺時，操作人員需將平臺上升至接近軌道，用人力操作移動機構，移位后需鎖定在軌道上，見圖4。

圖4 軌道行走式懸掛機構

2.1.6 夾鉗式

懸掛機構沒有前、后支架和配重，而是以型鋼焊接成卡鉗形式，擱置在女兒墻等建筑結構上，前夾鉗為一個支點，后夾鉗為另一支點，由可調螺桿控制夾緊力。以兩點（A、B點）高差和夾鉗力克服懸吊平臺的荷載力矩，主梁需承受彎剪應力，見圖5。

圖5 夾鉗式懸掛機構

2.1.7 穿墻式

前梁穿越結構墻體（如筒倉壁、剪力墻留孔處），后梁擴展為支座，取消配重，用多個螺栓直接錨固在墻體上，外伸前梁承受彎剪力，見圖6。

2.1.8 垂錨式

當后支座不能穩定放置在承載結構上時，在墻體等垂直面上設置埋件或種植化學螺栓。固定連接板，將后支座鎖定，也可不設配重，主要以螺栓承受剪力，平衡懸吊平臺荷載，見圖7。

圖6 穿墻式懸掛機構

圖7 垂錨式懸掛機構

2.1.9 焊固式

將前后支架豎桿縮短為支座，直接焊接在建筑結構的預埋件或鋼結構上，其主要抗傾覆力由后支座處的焊縫承受。

2.1.10 架臺式

當前或后支架擱置面有高差時，可用鋼管扣件搭設支架，形成局部平臺，懸掛機構不作變更，將前或后支架荷載通過平臺轉遞到建筑結構上，見圖8。

圖8 架臺式懸掛機構

2.1.11 掛車配重式

后支架自成一帶有走輪可移動的小車，配重放置在車內，架設時將小車連配重一起掛扣在后梁尾端，形成平衡力矩，見圖9。

圖9 掛車配重式懸掛機構

2.1.12 高低梁式

前后梁不在同一水平面上，且分別連接在前支架上下兩處，有一定高差，由前支架立桿承受壓彎力，見圖10。

2.1.13 掛梁式

取消懸掛機構的鋼結構桿件，直接在建筑或鋼結構梁上設置吊環或捆扎綁索，起升鋼絲繩直接扣接在鋼環中或綁索上，見圖11。

圖10 高低梁式懸掛機構

圖11 掛梁式懸掛機構

2.1.14 拉索式

懸掛機構只有前梁而無后梁，用拉索扣接前梁前端，該拉索以一定的上傾角度錨固在建筑結構上，也可越過上部建筑結構后再行錨固，見圖12。

圖12 拉索式懸掛機構

2.1.15 鋼架式

用型鋼焊接成所需的形狀、高度和支固點不一的鋼架，或直接錨固在建筑結構上，或用連系桿件拉結在承力結構上，以滿足作業要求。

2.2 懸吊平臺

在高處作業吊籃的非常規架設中，懸吊平臺的改變主要是變更懸吊平臺的一字形單一組合形式，采用各種幾何形狀或疊加或組合或變形，以適應作業環境條件。

2.2.1 雙層平臺

將2 個懸吊平臺作豎向上下設置組合，在上平臺中設置提升機構，兩平臺之間用剛性桿件連接，并有爬梯相通。上下平臺可等長度，也可組合成不同長度，甚至下平臺設置在上平臺的外垂面，有利于作業人員的應急逃生，見圖13。

2.2.2 導索平臺

懸吊平臺上設有扣滑輪，可沿導索在非垂直立面上下升降，導索上、下端均需錨固，且有適當的張緊力，平臺升降動力為提升機，見圖14。

圖13 雙層式懸吊平臺

圖14 導索式雙層懸吊平臺

2.2.3 曲徑平臺

將平臺設計成彎曲或折角形式，仍使用2 套提升機構作為升降動力，平臺籃體可適應建筑結構轉角、弧形和凹凸面的施工作業，見圖15。

圖15 曲徑式懸吊平臺

2.2.4 多提升機平臺

懸吊平臺上的提升機構多于2 臺，分別設置在平臺不同點，以形成較大的平臺作業面或適應特殊環境，平臺有圓環型、矩（橢圓）型、伸縮型和外掛輔籃型等，但提升機構需同步升降，以保持平臺的穩定，見圖16。

圖16 多提升機懸吊平臺

2.2.5 伸縮平臺

懸吊平臺上下升降時，若受到建筑結構梁、凸臺、退臺等在立面上有變化障礙時，懸吊平臺可在端部或工作面增設可伸縮附籃，以延伸作業面，見圖17。

3 非常規吊籃的設計原則

在施工實踐中，根據現場實際，均可以對以上各種懸掛機構和懸吊平臺進行拆分和組合，設計成符合施工環境的高處作業吊籃。但根據《高處作業吊籃》規范，在選型設計時必須充分考慮到如下要求：

圖17 伸縮式懸吊平臺

（a）懸掛機構架設在建筑物上的，其支承處應能承受吊籃的全部質量。

（b）使用錨固金屬件的，包括螺栓、鋼環或類似鋼錨件的，其直徑應在16 mm以上。

（c）吊籃的鋼結構設計時，其許用應力不得過高，一般應按材料屈服點的50%取值，即安全系數不應小于2 倍。

（d）懸掛機構的荷載由建筑預埋件承受的，其埋件包括連接件或焊件的設計安全系數應不小于3 倍。

（e）用配重方式平衡懸吊平臺荷載的，其配重和梁組成的平衡力矩應大于懸掛平臺總荷載力矩的2 倍以上。

4 驗算要點

任何非常規的吊籃，當選定形式后，都應通過分析，建立力學模型，然后分別計算各桿件、連接銷、拉索、焊縫應力，并符合上述條件，以策安全。

（a）對前后梁驗算壓穩應力，不僅要驗算受力垂直平面內的穩定，更要驗算平面外（水平面）的穩定，這是因為桿件端部約束的力學模型不同，否則極易造成平面外失穩。

（b）對懸掛機構上拉索跨越上支柱，且上支柱頂部是以滑輪為支點的力學模型設計時，必須認識到拉索前后內力是相同的（不計摩擦阻力），當前梁與后梁長度不等時，上支柱將承受壓彎力，因此驗算時要同時作平面內外壓桿穩定驗算。

（c）使用鋼絲繩作為拉錨索時，鋼絲繩承載力驗算的安全系數不能以纜風索參數取值，而應作為載人吊索來考慮，其安全系數不得小于9 倍。

5 幾點不可忽視的問題

（a）高處作業吊籃作為載人的平臺，任何時候都應將人員的安全列為第一位，在非常規架設的方案設計時，就必須考慮人員逃生措施，應有人工下降的機構，為吊籃失電時人員能安全降落地面。

（b）對部分雙層懸吊平臺，常規的生命繩尚不能可靠提供安全保障，尤其是當整個平臺意外墜落時，下層作業人員逃生仍存在難度，因此必須謹慎使用。

（c）搭拆非常規懸掛機構，作業條件往往比較復雜和困難，設計時應同時考慮裝拆人員的登高設施、防墜措施，盡可能提供人員安全作業平臺。

（d）高處作業吊籃只能作為施工人員操作平臺，不得同時兼作材料垂直運輸或起重設施。若有時確需配合起重機械吊掛作業的，如安裝幕墻、鋼結構件等大、重材料時，必須考慮到懸吊平臺與吊裝件在時序或空間上的分離，確保兩者不重疊干涉。

（e）懸掛機構架設時，不僅只是在垂立面上做到穩定可靠，還應考慮到水平風荷載的作用，尤其當架設高度超過100 m時，風荷載的影響不可忽視，應設計增加抗風拉索桿、保險索等補充措施，確保任何時候機構穩定。

（f）安全裝置是高處作業吊籃必配部件，在非常規設計架設時，不得隨意變更或取消，仍應以原始的防墜、防傾安全鎖、升降高度限位及超載保護裝置為首選，否則必須進行相應形式的運行試驗，確認合格后方可使用。

（g）多提升機懸吊平臺應有同步控制設施，保障平臺升降時，各提升機受力平衡，不產生單機超載，同時也保障平臺結構件和登高操作人員的安全。

6 結語

非常規架設技術使高處作業吊籃的應用范圍得到了擴展，為建筑施工提供了更多的技術手段。通過以上的研究，不難發現，各種類型的懸掛機構和懸吊平臺的組合，能適應極大多數不同作業工況，不僅是腳手架的替代設施，更是一類自成體系、靈活方便的施工設備，必將越來越多地出現在建筑施工中。