一种施工升降机分体式吊笼的设计及研究

田国承，卢宏伟，王 鑫，白云飞，杨 静

（廊坊凯博建设机械科技有限公司，河北 廊坊 065000）

施工升降机是建筑施工中不可或缺的人员和物料运输机械。由于建筑设计差异，井道等内部施工地点尺寸多变且相对狭小，而外部用升降机往往需要用来运送大体积物料，为提高施工效率，降低施工成本，需要能够灵活适应各种场合并且安全高效的施工升降机。

通过对国内施工升降机现状调研发现：目前施工升降机吊笼多以整体式焊接结构为主，这种吊笼结构过于庞大，安装、拆卸时需要吊车配合；除常用规格吊笼，井道等狭小空间或大尺寸物料运输用吊笼往往需要定制，设备造价、使用成本高，且周期较长，不适合建筑施工中需改变吊笼结构大小等灵活多变的使用工况。

针对这些问题，本文旨在研发一种结构简单、成本低、模块体积质量小、便于组装运输的施工升降机分体式吊笼（图1），以弥补传统施工升降机的不足，方便工程施工。

图1 升降机吊笼示例

1 施工升降机分体式吊笼

1.1 基本组成和工作原理

本文主要介绍一种结构简单、成本低、模块体积质量小、便于运输的施工升降机分体式吊笼，其组合后的整体结构状态示意图如图2 所示，分体结构状态示意图如图3 所示。

图2 施工升降机分体式吊笼整体结构状态示意图

图3 施工升降机分体式吊笼分体结构状态示意图

该分体式吊笼主要包括：入口笼架、主笼架、过渡笼架、出口笼架。主笼架的4 个边柱均为主笼架连接框，其左右两侧下面的连接横梁上各设有2 个托架。过渡笼架的4 个边柱均为笼架连接框，其中笼架连接框一侧下面的连接横梁上设有2 个托架。出口笼架右侧的2 个边柱均为出口连接框。入口笼架左侧的2 个边柱均为入口连接框。入口笼架、主笼架、过渡笼架、出口笼架通过各自的连接框由螺栓螺母连接件依次连接成整体吊笼。主笼架两侧的托架分别竖向承载连接过渡笼架或者入口笼架或出口笼架，过渡笼架的托架竖向承载连接入口笼架或者出口笼架。本文涉及的结构形式，可将主笼架两端的载荷依次传递到主笼架上。

根据现场对吊笼大小的需求，主笼架可与入口笼架和出口笼架连接组合成施工升降机分体式吊笼，或者与入口笼架、若干过渡笼架和出口笼架连接组合构成多种长度规格的施工升降机分体式吊笼。

1.2 主要技术参数

额定载重量P载：2 000kg；

吊笼建模重量m：858.27kg；

工作风压：q=250N/m2；

外形尺寸：3.2m×2.5m×1.5m(长(L)×高(H)×宽(W)）；

额定速度：1m/s。

2 设计计算及强度校核

2.1 吊笼正常装载

2.1.1 风载计算

根据国家标准GB 26557-2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》，得

长度方向风载荷：F1=qLH=2000N；

宽度方向风载荷：F2=qWH=937.5N；

长度方向等效加速度：a1=F1/m=2.33m/s2；

宽度方向等效加速度：a2=F2/m=1.09m/s2。

2.1.2 动载荷计算

根据国家标准GB 26557-2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》，得

冲击系数：μ=1.1+0.264v；其中：v——额定速度，取v=1m/s，得出：μ=1.364。

立柱、钢丝绳、门、门配置等与吊笼框架得总重P=P载μ=2728kg。

分析时应施加惯性加速度a使吊笼出现等效重力的效果，得

2.1.3 额定载重量对吊笼受力的影响计算

吊笼的额定载重量设计值为P载=2000kg，为方便计算，取F=20kN。

根据国家标准GB 26557-2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中5.2.2.4 得

吊笼底面积：A=LW=4.8m2；

Fμ/(A×0.8)=7.10kN/m2>4.0kN/m2

假定额定载重量分布在减小的面积上，其大小为吊笼底板面积的80%，其长、宽之比与吊笼底板的长、宽之比相同。

即长、宽分别为

2.2 异常情况下安全装置作用

2.2.1 风载计算

计算结果同2.1.1。

2.2.2 动载荷计算

根据国家标准GB 26557-2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中5.2.2.8：超速安全装置动作引起的力为运动载荷的总和乘以系数2.5。分析时应施加惯性加速度a使吊笼出现等效重力的效果，取μ=2.5，得

2.2.3 额定载重量对吊笼受力的影响计算

Fμ/(A×0.8)=13.02kN/m2>4.0kN/m2

依GB 26557-2021《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中5.2.2.4.3，假定额定载重量分布在减小的面积上，其大小为吊笼底板面积的80%，其长、宽之比与吊笼底板的长、宽之比相同。

即长、宽分别为

因此模型加载时，将载荷均布在减小的吊笼底板面积上。

利用有限元分析软件对吊笼架构进行校核，通过计算，使用Q235 材质制作的吊笼结构强度即可符合设计条件。

3 分体式吊笼的优点

分体式吊笼可拆卸为体积小、质量轻的单元模块，通过人工或推车等简易工具便可将模块搬运至施工现场组装为完整吊笼，安装过程方便快捷，无需借助大型起重设备。

在井道等狭小空间施工时，分体式吊笼可通过模块分段组装与拆卸，降低了吊笼对建筑物开口结构的要求，避免了施工结束后整体式吊笼无法正常拆解只能破坏性拆除造成的经济损失。

分体式吊笼模块单元损坏后仅需对相应模块进行维修更换，设备维护成本低。

4 结语

针对传统施工升降机吊笼一般为整体式焊接结构这一情况，本文提出一种新型的分体式吊笼结构设计，通过对两种工况的受力分析，分别得出其最大变形和最大应力，均符合设计要求。该种吊笼结构简单、成本低、单元模块体积质量小、便于组装、运输，可灵活适用于各种场合，提高了施工效率，降低了设备采购成本。