幾種施工升降機(jī)基礎(chǔ)固定形式的分析及應(yīng)用

薛玉紅

（山西省工程機(jī)械有限公司， 山西 太原 030003）

0 引言

施工升降機(jī)也稱人貨兩用施工電梯， 是一種建筑施工現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸人員、物料的主要建筑機(jī)械。施工升降機(jī)在使用中具有載重量大、承載人員多、運(yùn)行頻繁、高空作業(yè)等特點(diǎn)。 作為一種特種設(shè)備，升降機(jī)在安裝過(guò)程中，設(shè)備連接的穩(wěn)定性關(guān)乎整個(gè)運(yùn)行周期的安全性， 所以在升降機(jī)與基礎(chǔ)固定安裝時(shí)錨固的強(qiáng)度至關(guān)重要。 目前施工升降機(jī)與基礎(chǔ)的連接主要通過(guò)地腳螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)， 固定的方式大體可分為預(yù)埋式、 后錨固植筋式和穿墻式固定三類。不同地腳螺栓施工工藝的確定，需要在確保承載強(qiáng)度的前提下，再結(jié)合升降機(jī)施工進(jìn)度、設(shè)置位置、混凝土厚度強(qiáng)度及施工環(huán)保節(jié)能工藝等因素來(lái)確定。 升降機(jī)安裝固定后，還需要做好相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)、日常檢查事項(xiàng)，以確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 施工升降機(jī)的錨固螺栓受力分析

1.1 施工升降機(jī)基本參數(shù)

根據(jù)施工升降機(jī)穩(wěn)定性試驗(yàn)要求，吊籠處于無(wú)附著、最大架設(shè)高度， 且吊籠內(nèi)裝有150%額定載重量載荷時(shí)，在該狀態(tài)下計(jì)算施工升降機(jī)的穩(wěn)定性。

本文分析計(jì)算以SC200/200 （650） 型施工升降機(jī)為例。 以工作狀態(tài)，無(wú)附著最大獨(dú)立高度9m，左籠起重量3000kg 且處于最高處，承受250Pa 的風(fēng)壓，風(fēng)向一致為設(shè)計(jì)最不利工況。 具體部件重量如下：

型號(hào)：SC200/200，架設(shè)高度：150m，額定載重：2000kg，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：640kg/套， 導(dǎo)軌架重量：150 kg/節(jié)， 吊籠自重：1200kg/個(gè)，電纜1.2kg/m，吊桿自重：110 kg/套。

1.2 導(dǎo)軌架風(fēng)載荷所產(chǎn)生的彎矩

風(fēng)載荷計(jì)算公式為：F1=CW×P×A

其中風(fēng)力系數(shù)CW=1.3；基本風(fēng)壓P=250Pa

其中：A0—輪廓面積；W—充實(shí)率，W=0.25；η—擋風(fēng)折減系數(shù)，η=0.24。

代入上述數(shù)據(jù)得：F1=0.11KN

風(fēng)載荷作用在導(dǎo)軌架上的均布載荷為：

q=F/1.508=0.11/1.508=0.073KN/m

風(fēng)載荷產(chǎn)生的彎矩為：

M1=1/2 ×q×L2=1/2×0.073×81=2.956 KN·m

1.3 吊籠風(fēng)載荷所產(chǎn)生的彎矩

風(fēng)力計(jì)算公式：F2=CW×P×A其中：風(fēng)力系數(shù)CW=1.3；基本風(fēng)壓P=250Pa；迎風(fēng)面積A=7.62m2將上述數(shù)據(jù)代入公式得：F風(fēng)=1.3×250×7.62=2.476KN則風(fēng)載荷產(chǎn)生的彎矩為：M2=F×h=2.476×4.8=11.88 KN·m。

1.4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)風(fēng)載荷所產(chǎn)生的彎矩

風(fēng)力計(jì)算公式：F3=CW×P×A

其中風(fēng)力系數(shù)CW=1.3；基本風(fēng)壓P=250Pa 迎風(fēng)面積A=1.09m2將上述數(shù)據(jù)代入公式得： F3=1.3×250×1.09=0.354kN則風(fēng)載荷產(chǎn)生的彎矩為：M3=F×h=0.354×5.7=2.02 kN·m。

1.5 以左側(cè)固定地腳螺栓中心線為傾覆邊

M傾=（1200+3000）×9.81×0.95+640×9.81×0.25+1.2×6×9.81×2.4+110×9.81×1.14+2.956+11.88+2.02≈63.93kN·m

M穩(wěn)=-1200×9.81×1.45-640×9.81×0.75-1.2×2.4×9.81×2.91-（150×5+106）×9.81×0.425≈-25.43kN·m

M=M傾+M穩(wěn)=63.93-25.43=38.5kN·m

右側(cè)地腳螺栓距傾翻邊L=0.5m

則：在最不利工況下，單個(gè)地腳螺栓受力F=M/2L =38.5kN。

2 施工升降機(jī)錨固方式的分析

2.1 穿底板式固定

穿底板式固定是將樓板基礎(chǔ)打通孔或預(yù)留穿過(guò)孔，然后將螺桿穿過(guò)底板，兩側(cè)對(duì)拉緊固螺栓，最后將升降機(jī)底座與基礎(chǔ)固定。主要用于建筑物地庫(kù)頂板、鋼結(jié)構(gòu)底座等的安裝。

穿底板固定主要是對(duì)螺桿本身強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算， 螺桿材料為Q235B，直徑為M24。則：F=[σ]S=140×353=49.42kN＞38.5kN。

所以單個(gè)螺桿受拉強(qiáng)度滿足升降機(jī)使用要求。

2.2 預(yù)埋地腳螺栓式固定

預(yù)埋式是將地腳螺栓在基礎(chǔ)混凝土澆注前， 按定位線預(yù)制安放好，調(diào)整好標(biāo)高并臨時(shí)加固，然后進(jìn)行混凝土澆注，整體成型。此種方式需要對(duì)地腳螺栓本身所具有的拉力和螺栓在混凝土基礎(chǔ)中的錨固強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 此方式下地腳螺栓不可取出使用。

（1）螺栓本身強(qiáng)度驗(yàn)算。 單個(gè)地腳螺栓所受應(yīng)力：

其中：地腳螺栓d=24mm，應(yīng)力截面積為S=353mm2；單根地腳螺栓本伸承載力強(qiáng)度滿足要求。

（2）螺栓在混凝土中的錨固強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于尾部彎鉤地腳螺栓， 計(jì)算錨固強(qiáng)度時(shí)只考慮埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的螺栓表面與混凝土的粘結(jié)力， 而不考慮螺栓彎鉤的在基礎(chǔ)內(nèi)的拉結(jié)作用。

錨固力：F=πdhτb

其中：h—地腳螺栓在混凝土內(nèi)的錨固深度；τb、[τb]—混凝土與地腳螺栓的粘結(jié)力和容許粘結(jié)力；一般在混凝土中，取τb=2.5～3.5N/mm2，[τb]=1.5～2.5 N/mm2按施工升降機(jī)基礎(chǔ)施工工藝，預(yù)埋深度h=240mm 計(jì)算，則：

F=πdhτb=3.24×24×240×3.5≈63.3kN＞38.5kN

故升降機(jī)設(shè)計(jì)地腳螺栓240mm 的預(yù)埋深度，符合強(qiáng)度要求。

2.3 植筋式固定

植筋也叫化學(xué)植筋， 即以化學(xué)粘結(jié)劑將螺桿膠結(jié)于混凝土基礎(chǔ)中的一種后錨固方法。 植筋式固定施工升降機(jī)底座時(shí)，主要破壞形式為錨栓本身拉拔破壞、混凝土基礎(chǔ)三角錐體破壞形式為主。

計(jì)算時(shí)植筋錨桿材質(zhì)為低碳鋼Q235B 型，錨固膠采用管裝式環(huán)養(yǎng)樹(shù)脂膠粘劑或改性乙烯基酯類膠粘劑（A級(jí)），錨固深度為240mm。

（1）錨栓鋼材承載力驗(yàn)算。 根據(jù)JGJ145-2013 《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》中計(jì)算，錨栓鋼材破壞時(shí)受拉承載力設(shè)計(jì)值：

NRd，s=NRk，s/ γRS，N=ASfstk/ γRS，N

其 中：NRk，s—錨 栓 破 壞 時(shí) 受 拉 力 標(biāo) 準(zhǔn) 值；γRS，N—錨 栓 破 壞時(shí)受拉力分項(xiàng)系數(shù)，據(jù)表4.2.6 取值為1.3；AS—錨栓應(yīng)力截面面積，M24 螺栓應(yīng)力截面積為353mm2；fstk—錨栓極限抗拉強(qiáng)度值，取為235MPa；

所以錨栓設(shè)計(jì)承載力滿足受力要求。

（2）混凝土植筋的基本錨固深度驗(yàn)算。 根據(jù)GB50367-2013 《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》第12.2.3 計(jì)算

其中：aspt—防止混凝土劈裂系數(shù)，按表12.2.3 取值為1.0；d—植筋公稱直徑；fy—植筋用鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fbd—植筋用膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 據(jù)表12.2.4 取值為2.3。 則：

計(jì)算結(jié)果滿足13.1.3 條中，受拉錨栓不得小于8d 的要求。 設(shè)計(jì)植筋深度240mm 也完全大于上述計(jì)算結(jié)果，故滿足強(qiáng)度要求。

其中： ψb—化學(xué)錨栓直徑對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)，取值為0.85；ψN—考慮各種因素對(duì)混凝土受拉承載力影響的修正系數(shù)，

3 施工升降機(jī)錨固方式的應(yīng)用

3.1 穿底板固定工藝

該工藝多用于建筑物地庫(kù)頂板、 鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工等情況安裝施工升降機(jī)，安裝時(shí)要進(jìn)行螺桿定位放樣，之后鉆通孔安裝底座及雙頭螺桿，確定預(yù)留高度、底座中心位置，最后進(jìn)行緊固。 在地庫(kù)頂板上安裝升降機(jī)時(shí)，要對(duì)地庫(kù)頂板進(jìn)行“滿堂紅”架管支撐并驗(yàn)算，支撐強(qiáng)度要滿足升降機(jī)不小于0.15MPa 的要求。 架管支撐應(yīng)符合JGJ-130-2011《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》要求。

穿地板固定升降機(jī)的工藝，適用范圍較小，但施工工藝簡(jiǎn)單。日常需做好螺栓的檢查工作，確保螺栓處于緊固狀態(tài)。 在地庫(kù)頂板上施工前， 要進(jìn)行詳細(xì)的承載計(jì)算分析，多層地庫(kù)時(shí)要重復(fù)多層支撐，支撐面積逐層加大，以便受力均勻傳遞至基礎(chǔ)。

3.2 預(yù)埋地腳螺栓施工工藝

該工藝首先要根據(jù)基礎(chǔ)圖紙進(jìn)行基礎(chǔ)定位，放線；然后架設(shè)基礎(chǔ)模板，鋼筋綁扎，地腳螺栓放置；確定螺栓標(biāo)高，確認(rèn)位置尺寸并進(jìn)行臨時(shí)固定；之后用水平儀、經(jīng)緯儀對(duì)螺栓軸線、標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到圖紙要求時(shí)加固；最后進(jìn)行灌漿。

施工時(shí)注意：

（1）基礎(chǔ)面要水平。

（2）地腳螺栓預(yù)留高度符合要求，并保證混凝土基礎(chǔ)厚度。

（3）對(duì)預(yù)留螺栓應(yīng)有涂油包裹措施，保護(hù)螺紋不受損壞銹蝕。

（4）地腳螺栓中心軸線要符合定位要求。

預(yù)埋式施工，需提前確定升降機(jī)的位置，準(zhǔn)確預(yù)埋螺栓， 預(yù)埋前要詳細(xì)閱讀基礎(chǔ)施工工藝， 保證各項(xiàng)技術(shù)要求。預(yù)埋時(shí)要對(duì)螺紋桿采取保護(hù)措施。預(yù)埋后混凝土強(qiáng)度至少達(dá)80%時(shí)方可進(jìn)廠安裝，避免混凝土強(qiáng)度不夠，螺栓拉拔松動(dòng)。 該工藝施工工藝較為簡(jiǎn)單，適用率高，整體強(qiáng)度大，安全性能較高。

3.3 植筋施工工藝

該工藝主要應(yīng)用于混凝土基礎(chǔ)預(yù)制完成或是混凝土構(gòu)造件的后錨固施工。 施工時(shí)先進(jìn)行升降機(jī)螺栓的定位放線；然后鉆孔至錨固深度；之后放置膠管，旋入種植螺桿；最后進(jìn)行固化養(yǎng)護(hù)。

施工時(shí)注意：

（1）混凝土厚度不得小于300mm。

（2）鉆孔時(shí)要保證垂直度。

（3）鉆孔直徑、鉆孔深度要符合施工工藝要求。

（4）鉆孔后要對(duì)孔內(nèi)雜物粉塵進(jìn)行徹底清理，有水時(shí)須用風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹干，確?？變?nèi)干燥。

（5）采用邊擰邊推的方式將螺桿裝入孔內(nèi)，確保螺桿與膠充分接觸。

（6）膠凝固強(qiáng)度未達(dá)到90%前禁止安裝、緊固螺栓；夏季時(shí)凝固時(shí)間至少4h，冬季施工至少需要24h。

（7）植筋后需要要進(jìn)行非破壞性拉拔試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量為總植筋述的10%，施加力要小于螺桿的屈服強(qiáng)度。

植筋固定方式施工工藝較為復(fù)雜，施工成本較高，過(guò)程控制要求嚴(yán)格，但總體施工效率較高，施工進(jìn)度快。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述三種施工升降機(jī)基礎(chǔ)固定方式的分析受力計(jì)算，進(jìn)一步明確了混凝土、錨固螺栓的受力情況，驗(yàn)算了各固定形式設(shè)計(jì)數(shù)值的合理性。 通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)錨固工藝的闡述，為升降機(jī)的基礎(chǔ)施工提供了一定的指導(dǎo)說(shuō)明，為升降機(jī)的穩(wěn)定安全運(yùn)行提供更好的理論支撐。