防墜落水平生命線系統(tǒng)安裝與應(yīng)用

（中國(guó)建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院，河北 廊坊 065000）

1 水平生命線系統(tǒng)簡(jiǎn)介

防墜落水平生命線系統(tǒng)是一種安裝在建筑結(jié)構(gòu)空間頂部由錨固裝置、錨點(diǎn)支架和水平纜繩（以鋼纜為主）組成的水平生命線，或稱之為安全線。這一裝置一般永久地固定在一個(gè)結(jié)構(gòu)上，旨在確保單人或多人在有可能發(fā)生墜落的高空能夠安全地工作，為他們提供一個(gè)更加自由的活動(dòng)空間。它可以通過(guò)直線或曲線方式安裝，系統(tǒng)主要包括錨點(diǎn)、終端支架、中間支架、鋼索、鋼索收緊裝置、能量緩沖器及滑梭等幾部分。每個(gè)作業(yè)人員配套使用的防墜落裝備有全身式安全帶1條、減震繩1條和自動(dòng)鎖閉安全環(huán)1只。

水平生命線具有以下特點(diǎn)：①可以通過(guò)直線、曲線或繞道的方式運(yùn)行，滑梭和鋼索支撐件可以讓使用者沿著水平生命線自由移動(dòng)，不需斷開(kāi)；②根據(jù)使用情況不同，水平生命線可允許3～4人同時(shí)作業(yè)；③水平生命線采用可變形技術(shù)理念，以達(dá)到其在下降過(guò)程中減震的目的，下降過(guò)程中所產(chǎn)生的力可以被繩子各組件所吸收，從而對(duì)生命線支撐結(jié)構(gòu)達(dá)到保護(hù)作用，保證安全系數(shù)為始終為2；④水平生命線部件為不銹鋼材質(zhì)，具有良好的抗腐蝕性能，除了常規(guī)質(zhì)量檢查外無(wú)需進(jìn)行特殊維修。

2 水平生命線布置案例

武漢宜家購(gòu)物中心地址位于武漢市硚口區(qū)額頭灣，外觀形如一條“魚(yú)”，占地約30萬(wàn)m2，為3層封閉式一體化建筑。建筑采光頂（圖1）由鋁板及玻璃組成，并由鋼結(jié)構(gòu)支撐。表面波浪式設(shè)計(jì)，水平角度由0°～36°不規(guī)則變化。為提供相關(guān)維護(hù)作業(yè)人員的安全防護(hù)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員的精心設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)由4圈環(huán)形的單線水平生命線組成整個(gè)生命線系統(tǒng)，共計(jì)3 050m，達(dá)到全覆蓋。

圖1 采光頂效果圖

3 安裝要求

1)確保支撐零件具有足夠的負(fù)荷力。到場(chǎng)的每一個(gè)支撐部件都要有合格證及本批次的檢驗(yàn)報(bào)告，并從到場(chǎng)的269個(gè)支架中抽檢10個(gè)，根據(jù)檢驗(yàn)報(bào)告超載數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行8個(gè)不同方向（等分角度）的載荷施加（鋼絲繩平面），10個(gè)抽樣均無(wú)異樣，方可使用。

2)安裝生命線支座前，務(wù)必將生命線最大工作載荷提交給設(shè)計(jì)院等相關(guān)方，核算傳遞生命線載荷的相關(guān)主體結(jié)構(gòu)是否安全。宜家中心水平生命線系統(tǒng)產(chǎn)生的載荷完全由采光頂鋼結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)。經(jīng)核算，并未對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大影響，安全可靠。

3）水平生命線支撐的安裝。先用“L”形鍍鋅板與采光頂主體鋼結(jié)構(gòu)焊接在一起作為基礎(chǔ)，并從玻璃板縫或鋁板縫之間伸出，再與支撐件進(jìn)行螺栓連接，此處要用生命線安裝專用力矩扳手，務(wù)必每一個(gè)螺栓都要達(dá)到要求的預(yù)緊力(圖2)。共計(jì)269個(gè)支撐，支撐之間距離最大不超過(guò)15m。并按歐標(biāo)EN795-C要求對(duì)錨固裝置進(jìn)行抽樣測(cè)試，即對(duì)焊接在采光頂鋼結(jié)構(gòu)上的“L”形板進(jìn)行拉力測(cè)試，測(cè)試在不同位置焊接的5個(gè)板，垂直于鋼索軸向方向進(jìn)行拉力測(cè)試，在15s內(nèi)向其施加5 000N的力。檢查板件及焊縫，如若有異樣，此錨固方案不合格，必須重新設(shè)計(jì)方案并再次進(jìn)行拉力測(cè)試，直至合格為止才可進(jìn)行下一步施工工作。

圖2 生命線支撐連接圖

4）轉(zhuǎn)角過(guò)大位置需要使用生命線轉(zhuǎn)彎支撐來(lái)保持鋼索的圓滑過(guò)度。在同一個(gè)支座兩端鋼絲繩夾角大于3°（同軸為0°）情況下就要用此轉(zhuǎn)彎支撐來(lái)過(guò)度，從而使滑梭能夠順利通過(guò)每一個(gè)支座。

5）每條連續(xù)的鋼索都要安裝收緊裝置和能量緩沖器。安裝完成后，調(diào)節(jié)收緊裝置使得單根鋼索預(yù)緊到標(biāo)準(zhǔn)值，此值一般通過(guò)刻度的方式標(biāo)記在收緊裝置上。

6）必須在采光頂入口位置安裝警示牌。此警示牌包括生命線系統(tǒng)的使用說(shuō)明，提醒進(jìn)入采光頂?shù)囊磺腥藛T務(wù)必按此說(shuō)明使用生命線。

7）生命線效果圖如圖3所示，安裝完成后進(jìn)行滑梭試運(yùn)行，查看是否能流暢通過(guò)每個(gè)位置，如有卡滯現(xiàn)象，需進(jìn)行局部調(diào)整。

4 現(xiàn)場(chǎng)拉力測(cè)試發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題

如安裝要求中對(duì)5個(gè)試安裝的“L”形板在15s內(nèi)施加5 000N的力，進(jìn)行到此步驟發(fā)現(xiàn)板出現(xiàn)了變形的現(xiàn)象，需要重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化方案為“L”形板翼緣焊接筋板加固，這樣不但可以增加“L”形板本身強(qiáng)度，還可以增加與主體鋼構(gòu)的焊縫面積，從而增加焊縫強(qiáng)度。

圖3 一段連續(xù)的生命線效果圖

對(duì)研究件外形進(jìn)行簡(jiǎn)化并建模，研究件由鋼板折彎而成，厚度遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度和寬度，屬于典型的板殼結(jié)構(gòu)，因此選用shell63單元來(lái)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)，所有單元均為彈性單元，不計(jì)結(jié)構(gòu)阻尼。該單元可承受平面內(nèi)載荷和法向載荷，單元內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度，研究件材料為Q235，密度7 800kg/m3，彈性模量取2×105MPa，泊松比取0.3，對(duì)實(shí)體模型劃分網(wǎng)格。施加力大?。簩?duì)研究件進(jìn)行分析時(shí)需要考慮的載荷有作業(yè)拉力、生命線自重載荷、風(fēng)載荷和墜落沖擊載荷?？紤]2倍安全系數(shù)，所以要施加2倍的設(shè)計(jì)載荷值。施加力方向：當(dāng)作業(yè)人員滑梭恰好位于某個(gè)支撐位置發(fā)生人員墜落時(shí)，對(duì)此處支撐產(chǎn)生的力最大，并且方向垂直于生命線軸線。仿真分析后可通過(guò)應(yīng)力云圖得出，最大應(yīng)力出現(xiàn)在研究件邊部，值為178MPa。研究件材料為Q235B,屈服極限178MPa，由于施加力過(guò)程中考慮了2倍安全系數(shù)，所以此研究件滿足強(qiáng)度要求，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是安全的。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前宜家購(gòu)物中心的水平生命線系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，并得到了業(yè)主及物業(yè)公司的一致好評(píng)。生命線系統(tǒng)是安全維護(hù)作業(yè)中一項(xiàng)重要的安全措施，必須重視，使其規(guī)范化和常態(tài)化才能切實(shí)有效地實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。