住宅工程大坡度斜屋面吊篮安装固定优化研究

牛晓畅　王龙　吴婧

摘要：斜屋面具有造型美观、防排水效果好等优点。但随着住宅工程设计多样化，越来越多的大坡度斜屋面造型出现在实际生活中，使得房屋造型日益美观，但随之而来的是大坡度斜屋面屋面无法安装上悬挂机构，影响外墙保温，外墙涂料的正常施工。采用足够数量的吊篮作为外立面装饰涂料的作业平台，但面对坡度较大的斜屋面，传统使用的挂壁式吊篮无法固定安装，基于此，创新提出一种斜屋面吊篮特制悬挂支架固定工艺。

关键词：住宅工程;大坡度斜屋面 ;特制悬挑支架 ;吊篮

1  引言

本文以施工图纸等相关文件为依据，并经过对现场的考察和标准层面平面图纸进行研究和分析后，因建筑物为坡屋顶，无法安装上悬挂机构，现将钢丝绳固定于主体结构剪力墙、横梁及支柱上，钢丝绳从大房檐异型支架（异型支架：平板与工字钢焊接成形）处垂下，许根据现场实际情况，图纸规范要求特制悬挑支架。

2  施工准备

2.1  策划

根据项目施工工期和施工图纸外立面施工面积，综合考虑布置适量的吊篮，结合施工图纸，根据建筑物外形尺寸、斜面板斜长、斜屋面檐沟节点做法，确定吊篮的安装并做好各特制悬挑支架相应的埋件预埋。

2.2  斜屋面抗倾斜覆力矩验算

2.2.1  受力分析简图

按现场吊篮安装及吊篮受力状况，作受力分析示意图，及力学计算模型如下图所示，将吊篮传递到钢丝绳的力分解到工字钢的受压及屋面板的受冲切两个力。

2.2.2  受力计算

吊篮荷载与自重：吊篮悬吊平台 460KG+钢丝绳 200KG+额定载重 630KG，共计1290KG。

考虑吊篮抗倾覆安全系数为 2;

故重力G=2mg=2*1290*10=25.8KN，取30KN，

则作用于单侧钢丝绳荷载为15 KN

根据受力简图，受力分析得：

单侧钢丝绳所受拉力F=G/2sin30°=15*2KN=30KN

每根工字钢所受压力：N=G/2sin30°=25.98KN

①计算工字钢面：

按工字钢轴心受压，根据钢结构N/φAf≤1

规范7.2.1计算：

A≥N/φf=51.96*10?/305=1.7cm?

其中φ查表取1.

根据钢结构规范查表得，选取热轧普通工字钢20a，截面200*100。

②计算钢板与螺栓连接螺栓抗剪

由图受力分析得：

f=sin30°*N=26KN

选用A级普通螺栓M16，孔径d=18mm，板选用16*200*240

單个螺栓的抗剪和承压承载力设计值

Nv=nvπd?/4*fv=64.4KN

Nc=dΣtfc=130.6KN

故取Nbmin=64.4KN>f/4=6.5KN

连接一侧螺栓需要的数目：

N=N/Nbmin=0.4个，取4个。

③计算钢丝绳与楼板连接的受冲切承载力

已知F=30KN

cos60°=N1/F，故N1=F*cos60°=15KN

根据混凝土结构设计规范6.5.1得，

Fl≤（0.7bhft+0.25spc，m）hmmh0

钢丝绳与楼板连接处背热轧槽钢20a，截面200*100*7.

其中bh =1，ft=1.43，bs取2，spc，m取1，则

h1=0.4+1.2/bs=1，mm=2*（200+100）=600m，

h2=0.5+ash0/4mm=0.5+0.8=1.3

故取η=1

Fl≤（0.7bhft+0.25spc，m）hmmh0

=（0.7*1*1.43+0.25*1）*1*600*200

=150.12KN

N1=Fl=15KN≤150.12KN

故受冲切承载力满足要求。

2.3  材料准备

本工艺主要材料包括工字钢Q235截面200mm*100mm：平板为240mm*200mm*16mm， 穿墙螺栓：φ16*180mm及配套螺帽、加强钢丝绳、工作钢丝绳。

3  施工工艺

ZLP系列高处作业吊篮的简介

ZLP630型高处作业吊篮为电动爬升式装修机械，主要适用于高层及多层建筑物的外墙施工、装修、清洗与维护工程;也可应用于电梯安装、船舶修造、大型罐体、桥梁、水坝、烟囱等工程的作业。该产品操作简便、安全可靠、可重复使用，从而降低施工成本，提高工作效率。其主要结构为：

3.1  悬吊平台

悬吊平台由1m，1.5m，2m基本节拼装而成，其平台长度可按建筑物外形组合为1.5m至6m、等不同长度。特殊部位还可作特殊处理，可以很好地满足施工需要。

3.2  悬挂机构

因建筑物为坡屋顶，无法安装上悬挂机构，根据楼体结构剪力墙及支柱部位说明（详见吊篮安装固定部位说明）。现将钢丝绳固定于主体楼顶结构剪力墙、横梁及支柱上，钢丝绳从大房檐异型支架处（见附图）垂下（钢丝绳固定部位尽量与篮体安装部位处于同一垂直线上），异型支架钢板与工字钢断面或者侧面焊接成形固定。

3.3  特殊安装方式：取消悬挂机构，采用特制钢梁支撑钢丝绳

钢梁前端钢丝绳采取可靠防脱措施，钢梁长度≤1.7m，钢梁规格20#工字钢，与结构采用四根直径M16mm穿墙螺栓固定，螺帽与混凝土结构结合处设垫板，钢梁与檐沟顶间隙采用木方楔紧。

工作绳与安全绳分开设置，后端与建筑砼结构进行可靠连接，并采取防滑移措施。控制结构集中荷载，防止超过结构承载能力，钢丝绳间应有隔离措施。防止相互摩擦;钢丝绳不得施加任何不利于承载能力的额外荷载，并经常检查防止意外破坏，特别预防屋顶作业对钢梁、钢丝绳及其固定措施的影响;每台吊篮钢丝绳最后换向点间距应与吊篮提升点间距一致，保持钢丝绳竖向受力细化钢丝绳换向措施施工方法，确保固定牢固。

保持钢梁前端滑轮润滑、转动灵，钢丝绳、安全大绳与建筑阳角结合部位应采用柔性材料进行包裹保护。

3.4  特制悬挑支架制作的理由

考虑到斜屋面外侧有宽度400mm的檐沟，若直接从斜屋面梁顶的固定件将钢丝绳放下连接吊篮，钢丝绳势必压在天沟的混凝土阳角上。长时间使用时，钢丝绳受吊篮工作平台的竖向荷载、工人在平台上施工操作以及在平台两端走动所产生的动荷载、高层施工时横向的风荷载等一系列荷载的作用下，钢丝绳变相地被檐沟混凝土阳角来回切割、挤压，非常容易产生安全隐患。

基于以上原因，采用特制悬挂支架固定于斜屋面根部（檐沟上口），支架的悬挂端伸出斜屋面檐沟范围。吊篮通过钢丝绳挂在伸出檐沟的支架端头钢绳吊板上，避免了钢丝绳直接压在檐沟阳角上;悬挂端钢绳吊板上口通过加强钢丝绳与斜屋面顶梁上的固定件连接作为吊篮的配重，安全性能得到满足。

3.5  钢丝绳每与主体物转角处用木方或厚度不小于5mm橡胶垫做防护处理。

3.6  吊篮的升降及保护系统

ZLP系列吊篮采用电动方式升降，整个系统由提升机、安全锁、钢丝绳三大部分组成。提升机工作速度为8-10m/min，钢丝绳由工作绳和安全绳组成，配以摆臂式防倾斜安全锁，保证吊篮在工作钢丝绳发生断绳或平台倾斜角度于3-8°自动锁住安全钢丝绳。

3.7  电气控制系统

每台吊篮配有一个独立的电气控制箱，对吊篮的升降、调平、超高限位进行控制，同时可方便地从配电箱内接取36V和220V电源，用于照明和手持电动工具的使用。

3.8  实施效果

3.8.1  安全可靠。特制悬挂支架经过理论计算、现场实际试验，安全可靠。

3.8.2  组织便利。通过事先策划，采用加工好的特制悬挂支架不对主体结构造成破坏。同时特制悬挂支架悬挂梁采用螺栓连接，拆除方便，周转使用率高。

3.8.3  降低成本。与传统吊篮相比，本施工工艺减少悬挂机构的租赁费、吊篮配重的二次搬运费及人工安装费。与原设想采用外墙脚手架相比，费用更是大幅降低，经济效果非常可观。

3.8.4  保证质量。使用脚手架施工外墙涂料时，无法直观、整体地检查外墙质量，很容易造成水平色差。使用吊篮施工时，一面墙使用1-2部吊篮即可覆盖施工面，施工时从上到下，不留接茬。同时，外墙的目测观感质量检查十分方便，发现质量问题时也方便整改，不同于传统脚手架拆除后发现质量问题时修复困难。

4  结语

采用特制悬挑支架工艺施工时，必须做好前期策划，根据工程实际情况合理安排需要的吊篮数量以及位置，准确地做好特制悬挂支架的定位施工。在吊篮使用过程中，应当做好巡查监测，对斜屋面水平梁位置钢丝绳固定件、特制悬挂支架根部焊接、钢丝绳连接等进行重点巡查。

本施工技术在实施方便、安全可靠，同时能有效降低了施工成本，满足工程施工进度要求，在较大坡度斜屋面吊篮安装工程中得到了广泛应用。

參考文献：

[1]程石.斜屋面吊篮特制悬挑支架固定施工技术[J].施工工艺，2011：6-8.

[2]孙静，宋长军，邱卫洋，等.外檐吊篮无支架固定施工技术[J].天津建设科技，017（1）-17.

[3]吉红波，吴为胜，王春伟.骑梁码吊篮在高层建筑幕墙工程中的应用[J].施工技术，2011（S2）;181-182.

[4]王朝来.大型综合体工程塔吊选型及布置[J].建材发展导向，2014（7）：69-70.

[5]李冠军，孙晓东，黄立沙，等.大型城市综合体项目中的施工机械选型与布置[J].建筑施工.2016，38（1）：73-74.