擦窗机无约束系统工况要求分析及应用

兰阳春，沙 赛

（上海普英特高层设备股份有限公司，上海 200127）

擦窗机主要用于建筑物及构筑物的幕墙、窗户的清洗及维护，由于存在风作用力，可能使吊船产生相对建筑立面（横向）或与建筑立面平行方向（纵向）的不可控摆动，例如2015 年上海环球金融中心擦窗机吊船撞击91 层幕墙事故。通常情况下，建筑物会设置吊船约束系统，且最底部的约束层距离自然地平面不大于40m，在高于地平面40m 以上的部分，每间隔20m 需在建筑物上设置一个约束点，来保证擦窗机工作的安全性，但也存在建筑物没有设置约束系统的情况。

本文依托工程案例位于上海市某楼宇（总高250m)，针对该楼宇擦窗机无约束系统适用工况进行分析。

1 典型擦窗机组成及工作原理简介

屋面轨道式擦窗机主要组成部分如图1。擦窗机通过行走机构在轨道上行走、主臂回转机构及臂头回转机构的回转，到建筑物各个立面，操作者在吊船内通过起升机构带动吊船的上升和下降，对建筑物进行清洗和维护。

图1 擦窗机组成

2 擦窗机无约束系统工况要求

依据GB/T 19154-2017《擦窗机》设定在无约束系统的情况下，使用擦窗机工作需满足以下条件。

1)吊船相对于建筑立面的横向摆动水平位移不大于4m。

2)吊船相对于建筑立面的纵向摆动不大于吊船自身长度的40%，如图2。

图2 吊船与建筑相对位置

3)每一个操作人可施加的水平作用力不大于200N。

4)吊船上安装带有声讯报警器的风速测量装置，擦窗机工作过程中持续测量风速，且当风速达到无约束系统可工作风速的75%时，报警器报警。

2.1 吊船横向位移最大允许风速计算

如图3，吊船横向位移允许工作风速为

图3 吊船横向位移（相对立面）示意图

式中v1——吊船横向位移允许工作风速，m/s；

Fw1——吊船横向位移允许施加的水平作用力，且Fw1≤400N；

C——风力系数；

A1——吊船横向总迎风面积，m2。

吊船横向位移允许施加的水平作用力

式中α——吊船横向位移工作钢丝绳偏摆角；

Tsl——总悬挂载荷，kg。

吊船横向位移4m，工作钢丝绳偏摆角度按式（3)计算

式中H——最大工作高度（m）。

把式（3)计算得到的tanα代入式（2)可计算出吊船横向位移允许施加的水平作用力Fw1，且Fw1应满足吊船中2 人可以操作此作用力，2 人可以操作的最大作用力为400N，即Fw1≤400N，当Fw1>400N时，则按400N作为最大水平作用力。

综上，可计算出无约束系统的吊船，考虑最大横向摆动时，最大允许风速v1。

2.2 吊船纵向位移最大允许风速计算

如图4，吊船纵向位移允许工作风速为

图4 吊船纵向位移（平行立面）示意图

式中v2——吊船纵向位移允许工作风速，m/s；

Fw2——吊船纵向位移允许施加水平作用力，N；

C——风力系数；

A2——吊船纵向总迎风面积，m2。吊船纵向位移允许施加的水平作用力

式中β——吊船纵向位移钢丝绳偏摆角。

吊船纵向位移吊船长度40%，钢丝绳偏摆角度为

吊船纵向位移允许施加的水平作用力Fw2应满足吊船中2 人可以操作此作用力，2 人可以操作的最大作用力为400N，即Fw2≤400N，当Fw2>400N 时，则按400N 作为最大水平作用力。

综上可计算出无约束系统的吊船，考虑最大横向摆动时，最大允许风速v2。

对比横向最大允许风速为v1、纵向最大允许风速为v2及GB/T 19154-2017 中规定擦窗机允许工作的最大风速8.3m/s，取三者中的最小值作为无约束系统的吊船的最大允许风速vy。

3 吊船内风速声讯报警器报警值

建筑物未安装吊船约束系统时，擦窗机的使用应限制在特定的风速条件下，并且吊船内达到预设最大工作风速75%时声讯报警器应启动。

吊船内风速声讯报警器报警值按式（7)计算

式中vb——吊船风速声讯报警器报警值，m/s；

vy——无约束系统吊船，最大允许工作风速，m/s。

4 结语

擦窗机吊船在工作过程中，时刻会受到风载荷的作用，在无约束系统的情况下进行工作，一旦风速超过一定值，将会引起严重的后果，所以在工作过程中，如果楼宇没有配备约束系统，必须限定风速工作条件，确保工作过程的安全。

通过本文所述的方法，对擦窗机无约束系统的工作条件限定最大允许风速，且在吊船内设风速声讯报警器，设定好声讯报警器的报警值，能够大幅提高无约束系统情况下工作的安全性。