幾種施工升降機基礎固定形式的分析及應用

薛玉紅

（山西省工程機械有限公司， 山西 太原 030003）

0 引言

施工升降機也稱人貨兩用施工電梯， 是一種建筑施工現場垂直運輸人員、物料的主要建筑機械。施工升降機在使用中具有載重量大、承載人員多、運行頻繁、高空作業等特點。 作為一種特種設備，升降機在安裝過程中，設備連接的穩定性關乎整個運行周期的安全性， 所以在升降機與基礎固定安裝時錨固的強度至關重要。 目前施工升降機與基礎的連接主要通過地腳螺栓來實現， 固定的方式大體可分為預埋式、 后錨固植筋式和穿墻式固定三類。不同地腳螺栓施工工藝的確定，需要在確保承載強度的前提下，再結合升降機施工進度、設置位置、混凝土厚度強度及施工環保節能工藝等因素來確定。 升降機安裝固定后，還需要做好相應的維護保養、日常檢查事項，以確保設備的安全穩定運行。

1 施工升降機的錨固螺栓受力分析

1.1 施工升降機基本參數

根據施工升降機穩定性試驗要求，吊籠處于無附著、最大架設高度， 且吊籠內裝有150%額定載重量載荷時，在該狀態下計算施工升降機的穩定性。

本文分析計算以SC200/200 （650） 型施工升降機為例。 以工作狀態，無附著最大獨立高度9m，左籠起重量3000kg 且處于最高處，承受250Pa 的風壓，風向一致為設計最不利工況。 具體部件重量如下：

型號：SC200/200，架設高度：150m，額定載重：2000kg，驅動機構：640kg/套， 導軌架重量：150 kg/節， 吊籠自重：1200kg/個，電纜1.2kg/m，吊桿自重：110 kg/套。

1.2 導軌架風載荷所產生的彎矩

風載荷計算公式為：F1=CW×P×A

其中風力系數CW=1.3；基本風壓P=250Pa

其中：A0—輪廓面積；W—充實率，W=0.25；η—擋風折減系數，η=0.24。

代入上述數據得：F1=0.11KN

風載荷作用在導軌架上的均布載荷為：

q=F/1.508=0.11/1.508=0.073KN/m

風載荷產生的彎矩為：

M1=1/2 ×q×L2=1/2×0.073×81=2.956 KN·m

1.3 吊籠風載荷所產生的彎矩

風力計算公式：F2=CW×P×A其中：風力系數CW=1.3；基本風壓P=250Pa；迎風面積A=7.62m2將上述數據代入公式得：F風=1.3×250×7.62=2.476KN則風載荷產生的彎矩為：M2=F×h=2.476×4.8=11.88 KN·m。

1.4 驅動機構風載荷所產生的彎矩

風力計算公式：F3=CW×P×A

其中風力系數CW=1.3；基本風壓P=250Pa 迎風面積A=1.09m2將上述數據代入公式得： F3=1.3×250×1.09=0.354kN則風載荷產生的彎矩為：M3=F×h=0.354×5.7=2.02 kN·m。

1.5 以左側固定地腳螺栓中心線為傾覆邊

M傾=（1200+3000）×9.81×0.95+640×9.81×0.25+1.2×6×9.81×2.4+110×9.81×1.14+2.956+11.88+2.02≈63.93kN·m

M穩=-1200×9.81×1.45-640×9.81×0.75-1.2×2.4×9.81×2.91-（150×5+106）×9.81×0.425≈-25.43kN·m

M=M傾+M穩=63.93-25.43=38.5kN·m

右側地腳螺栓距傾翻邊L=0.5m

則：在最不利工況下，單個地腳螺栓受力F=M/2L =38.5kN。

2 施工升降機錨固方式的分析

2.1 穿底板式固定

穿底板式固定是將樓板基礎打通孔或預留穿過孔，然后將螺桿穿過底板，兩側對拉緊固螺栓，最后將升降機底座與基礎固定。主要用于建筑物地庫頂板、鋼結構底座等的安裝。

穿底板固定主要是對螺桿本身強度進行計算， 螺桿材料為Q235B，直徑為M24。則：F=[σ]S=140×353=49.42kN＞38.5kN。

所以單個螺桿受拉強度滿足升降機使用要求。

2.2 預埋地腳螺栓式固定

預埋式是將地腳螺栓在基礎混凝土澆注前， 按定位線預制安放好，調整好標高并臨時加固，然后進行混凝土澆注，整體成型。此種方式需要對地腳螺栓本身所具有的拉力和螺栓在混凝土基礎中的錨固強度進行計算。 此方式下地腳螺栓不可取出使用。

（1）螺栓本身強度驗算。 單個地腳螺栓所受應力：

其中：地腳螺栓d=24mm，應力截面積為S=353mm2；單根地腳螺栓本伸承載力強度滿足要求。

（2）螺栓在混凝土中的錨固強度驗算。對于尾部彎鉤地腳螺栓， 計算錨固強度時只考慮埋入混凝土基礎內的螺栓表面與混凝土的粘結力， 而不考慮螺栓彎鉤的在基礎內的拉結作用。

錨固力：F=πdhτb

其中：h—地腳螺栓在混凝土內的錨固深度；τb、[τb]—混凝土與地腳螺栓的粘結力和容許粘結力；一般在混凝土中，取τb=2.5～3.5N/mm2，[τb]=1.5～2.5 N/mm2按施工升降機基礎施工工藝，預埋深度h=240mm 計算，則：

F=πdhτb=3.24×24×240×3.5≈63.3kN＞38.5kN

故升降機設計地腳螺栓240mm 的預埋深度，符合強度要求。

2.3 植筋式固定

植筋也叫化學植筋， 即以化學粘結劑將螺桿膠結于混凝土基礎中的一種后錨固方法。 植筋式固定施工升降機底座時，主要破壞形式為錨栓本身拉拔破壞、混凝土基礎三角錐體破壞形式為主。

計算時植筋錨桿材質為低碳鋼Q235B 型，錨固膠采用管裝式環養樹脂膠粘劑或改性乙烯基酯類膠粘劑（A級），錨固深度為240mm。

（1）錨栓鋼材承載力驗算。 根據JGJ145-2013 《混凝土結構后錨固技術規程》中計算，錨栓鋼材破壞時受拉承載力設計值：

NRd，s=NRk，s/ γRS，N=ASfstk/ γRS，N

其 中：NRk，s—錨 栓 破 壞 時 受 拉 力 標 準 值；γRS，N—錨 栓 破 壞時受拉力分項系數，據表4.2.6 取值為1.3；AS—錨栓應力截面面積，M24 螺栓應力截面積為353mm2；fstk—錨栓極限抗拉強度值，取為235MPa；

所以錨栓設計承載力滿足受力要求。

（2）混凝土植筋的基本錨固深度驗算。 根據GB50367-2013 《混凝土結構加固設計規范》第12.2.3 計算

其中：aspt—防止混凝土劈裂系數，按表12.2.3 取值為1.0；d—植筋公稱直徑；fy—植筋用鋼筋的抗拉強度設計值；fbd—植筋用膠粘劑的粘結強度設計值， 據表12.2.4 取值為2.3。 則：

計算結果滿足13.1.3 條中，受拉錨栓不得小于8d 的要求。 設計植筋深度240mm 也完全大于上述計算結果，故滿足強度要求。

其中： ψb—化學錨栓直徑對粘結強度的影響系數，取值為0.85；ψN—考慮各種因素對混凝土受拉承載力影響的修正系數，

3 施工升降機錨固方式的應用

3.1 穿底板固定工藝

該工藝多用于建筑物地庫頂板、 鋼結構基礎施工等情況安裝施工升降機，安裝時要進行螺桿定位放樣，之后鉆通孔安裝底座及雙頭螺桿，確定預留高度、底座中心位置，最后進行緊固。 在地庫頂板上安裝升降機時，要對地庫頂板進行“滿堂紅”架管支撐并驗算，支撐強度要滿足升降機不小于0.15MPa 的要求。 架管支撐應符合JGJ-130-2011《扣件式鋼管腳手架安全技術規范》要求。

穿地板固定升降機的工藝，適用范圍較小，但施工工藝簡單。日常需做好螺栓的檢查工作，確保螺栓處于緊固狀態。 在地庫頂板上施工前， 要進行詳細的承載計算分析，多層地庫時要重復多層支撐，支撐面積逐層加大，以便受力均勻傳遞至基礎。

3.2 預埋地腳螺栓施工工藝

該工藝首先要根據基礎圖紙進行基礎定位，放線；然后架設基礎模板，鋼筋綁扎，地腳螺栓放置；確定螺栓標高，確認位置尺寸并進行臨時固定；之后用水平儀、經緯儀對螺栓軸線、標高進行調整，達到圖紙要求時加固；最后進行灌漿。

施工時注意：

（1）基礎面要水平。

（2）地腳螺栓預留高度符合要求，并保證混凝土基礎厚度。

（3）對預留螺栓應有涂油包裹措施，保護螺紋不受損壞銹蝕。

（4）地腳螺栓中心軸線要符合定位要求。

預埋式施工，需提前確定升降機的位置，準確預埋螺栓， 預埋前要詳細閱讀基礎施工工藝， 保證各項技術要求。預埋時要對螺紋桿采取保護措施。預埋后混凝土強度至少達80%時方可進廠安裝，避免混凝土強度不夠，螺栓拉拔松動。 該工藝施工工藝較為簡單，適用率高，整體強度大，安全性能較高。

3.3 植筋施工工藝

該工藝主要應用于混凝土基礎預制完成或是混凝土構造件的后錨固施工。 施工時先進行升降機螺栓的定位放線；然后鉆孔至錨固深度；之后放置膠管，旋入種植螺桿；最后進行固化養護。

施工時注意：

（1）混凝土厚度不得小于300mm。

（2）鉆孔時要保證垂直度。

（3）鉆孔直徑、鉆孔深度要符合施工工藝要求。

（4）鉆孔后要對孔內雜物粉塵進行徹底清理，有水時須用風機進行吹干，確保孔內干燥。

（5）采用邊擰邊推的方式將螺桿裝入孔內，確保螺桿與膠充分接觸。

（6）膠凝固強度未達到90%前禁止安裝、緊固螺栓；夏季時凝固時間至少4h，冬季施工至少需要24h。

（7）植筋后需要要進行非破壞性拉拔試驗，檢測數量為總植筋述的10%，施加力要小于螺桿的屈服強度。

植筋固定方式施工工藝較為復雜，施工成本較高，過程控制要求嚴格，但總體施工效率較高，施工進度快。

4 結束語

通過上述三種施工升降機基礎固定方式的分析受力計算，進一步明確了混凝土、錨固螺栓的受力情況，驗算了各固定形式設計數值的合理性。 通過對基礎錨固工藝的闡述，為升降機的基礎施工提供了一定的指導說明，為升降機的穩定安全運行提供更好的理論支撐。