防坠落水平生命线系统安装与应用

（中国建筑科学研究院 建筑机械化研究分院，河北 廊坊 065000）

1 水平生命线系统简介

防坠落水平生命线系统是一种安装在建筑结构空间顶部由锚固装置、锚点支架和水平缆绳（以钢缆为主）组成的水平生命线，或称之为安全线。这一装置一般永久地固定在一个结构上，旨在确保单人或多人在有可能发生坠落的高空能够安全地工作，为他们提供一个更加自由的活动空间。它可以通过直线或曲线方式安装，系统主要包括锚点、终端支架、中间支架、钢索、钢索收紧装置、能量缓冲器及滑梭等几部分。每个作业人员配套使用的防坠落装备有全身式安全带1条、减震绳1条和自动锁闭安全环1只。

水平生命线具有以下特点：①可以通过直线、曲线或绕道的方式运行，滑梭和钢索支撑件可以让使用者沿着水平生命线自由移动，不需断开；②根据使用情况不同，水平生命线可允许3～4人同时作业；③水平生命线采用可变形技术理念，以达到其在下降过程中减震的目的，下降过程中所产生的力可以被绳子各组件所吸收，从而对生命线支撑结构达到保护作用，保证安全系数为始终为2；④水平生命线部件为不锈钢材质，具有良好的抗腐蚀性能，除了常规质量检查外无需进行特殊维修。

2 水平生命线布置案例

武汉宜家购物中心地址位于武汉市硚口区额头湾，外观形如一条“鱼”，占地约30万m2，为3层封闭式一体化建筑。建筑采光顶（图1）由铝板及玻璃组成，并由钢结构支撑。表面波浪式设计，水平角度由0°～36°不规则变化。为提供相关维护作业人员的安全防护，经过设计人员的精心设计，现场由4圈环形的单线水平生命线组成整个生命线系统，共计3 050m，达到全覆盖。

图1 采光顶效果图

3 安装要求

1)确保支撑零件具有足够的负荷力。到场的每一个支撑部件都要有合格证及本批次的检验报告，并从到场的269个支架中抽检10个，根据检验报告超载数据对其进行8个不同方向（等分角度）的载荷施加（钢丝绳平面），10个抽样均无异样，方可使用。

2)安装生命线支座前，务必将生命线最大工作载荷提交给设计院等相关方，核算传递生命线载荷的相关主体结构是否安全。宜家中心水平生命线系统产生的载荷完全由采光顶钢结构来承担。经核算，并未对钢结构产生过大影响，安全可靠。

3）水平生命线支撑的安装。先用“L”形镀锌板与采光顶主体钢结构焊接在一起作为基础，并从玻璃板缝或铝板缝之间伸出，再与支撑件进行螺栓连接，此处要用生命线安装专用力矩扳手，务必每一个螺栓都要达到要求的预紧力(图2)。共计269个支撑，支撑之间距离最大不超过15m。并按欧标EN795-C要求对锚固装置进行抽样测试，即对焊接在采光顶钢结构上的“L”形板进行拉力测试，测试在不同位置焊接的5个板，垂直于钢索轴向方向进行拉力测试，在15s内向其施加5 000N的力。检查板件及焊缝，如若有异样，此锚固方案不合格，必须重新设计方案并再次进行拉力测试，直至合格为止才可进行下一步施工工作。

图2 生命线支撑连接图

4）转角过大位置需要使用生命线转弯支撑来保持钢索的圆滑过度。在同一个支座两端钢丝绳夹角大于3°（同轴为0°）情况下就要用此转弯支撑来过度，从而使滑梭能够顺利通过每一个支座。

5）每条连续的钢索都要安装收紧装置和能量缓冲器。安装完成后，调节收紧装置使得单根钢索预紧到标准值，此值一般通过刻度的方式标记在收紧装置上。

6）必须在采光顶入口位置安装警示牌。此警示牌包括生命线系统的使用说明，提醒进入采光顶的一切人员务必按此说明使用生命线。

7）生命线效果图如图3所示，安装完成后进行滑梭试运行，查看是否能流畅通过每个位置，如有卡滞现象，需进行局部调整。

4 现场拉力测试发现并解决问题

如安装要求中对5个试安装的“L”形板在15s内施加5 000N的力，进行到此步骤发现板出现了变形的现象，需要重新优化设计。优化方案为“L”形板翼缘焊接筋板加固，这样不但可以增加“L”形板本身强度，还可以增加与主体钢构的焊缝面积，从而增加焊缝强度。

图3 一段连续的生命线效果图

对研究件外形进行简化并建模，研究件由钢板折弯而成，厚度远小于其长度和宽度，属于典型的板壳结构，因此选用shell63单元来模拟实际结构，所有单元均为弹性单元，不计结构阻尼。该单元可承受平面内载荷和法向载荷，单元内每个节点具有6个自由度，研究件材料为Q235，密度7 800kg/m3，弹性模量取2×105MPa，泊松比取0.3，对实体模型划分网格。施加力大小：对研究件进行分析时需要考虑的载荷有作业拉力、生命线自重载荷、风载荷和坠落冲击载荷。考虑2倍安全系数，所以要施加2倍的设计载荷值。施加力方向：当作业人员滑梭恰好位于某个支撑位置发生人员坠落时，对此处支撑产生的力最大，并且方向垂直于生命线轴线。仿真分析后可通过应力云图得出，最大应力出现在研究件边部，值为178MPa。研究件材料为Q235B,屈服极限178MPa，由于施加力过程中考虑了2倍安全系数，所以此研究件满足强度要求，其结构设计是安全的。

5 结 语

目前宜家购物中心的水平生命线系统已经投入使用，并得到了业主及物业公司的一致好评。生命线系统是安全维护作业中一项重要的安全措施，必须重视，使其规范化和常态化才能切实有效地实现安全作业。