鄭夕健，高曉巍，謝正義

（沈陽建筑大學 交通與機械工程學院，遼寧 沈陽 110168）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑幕墻、建筑安裝施工等行業(yè)進入高速發(fā)展時期，安裝施工環(huán)境的復雜多變性對高空作業(yè)設備提出了更高的要求。作為現(xiàn)代建筑安裝工程所必需的裝備——高處作業(yè)吊籃（簡稱吊籃），ZLP800的額定載重為800kg，跨度為7.5m，面臨承載能力弱、跨度小、安全性能差等問題。懸吊平臺作為整個吊籃系統(tǒng)的主要承載機構，其結構的設計和吊點的布置對吊籃的承載能力和安全性能至關重要。

本文以ZLP3000型吊籃為研究對象，基于VB和APDL語言編制了懸吊平臺參數(shù)化設計程序，通過對懸吊平臺各組成部件的主要截面尺寸、吊點位置及個數(shù)進行設置，完成了懸吊平臺的參數(shù)化建模、結構分析和結果輸出，為吊籃同類產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn)提供借鑒。

1 ZLP3000型懸吊平臺初始參數(shù)

以ZLP3000型吊籃為研究對象，基于懸吊平臺參數(shù)化設計系統(tǒng)對平臺的結構及吊點位置進行分析，驗證參數(shù)化設計系統(tǒng)的可行性并獲得懸吊平臺的最佳模塊組合方案。

結合國內懸吊平臺的模塊長度（0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m和3m），基于枚舉法對跨度為20m的懸吊平臺組合方案進行研究，并結合對懸吊平臺標準節(jié)組合數(shù)量和對稱布置的研究，得出表1所示的7種模塊化組合方案；根據(jù)GB 19155——2003中的規(guī)定以及實際工作情況，選擇懸吊平臺承受靜力試驗載荷作為最危險工況（荷載值P=63700N）。

表1 20m懸吊平臺模塊化組合方案

懸吊平臺的標準節(jié)由上橫梁、中橫梁、下橫梁、上腹桿、下腹桿、立柱、底板、角鋼和彎板組成，各組成部件材料選用Q235。根據(jù)GB/T 6728——2002中方形及矩形冷彎空心型鋼的截面形式和GB/T 706——2008中等邊角鋼的截面尺寸，結合現(xiàn)有型號懸吊平臺組成部件的截面尺寸，初步選取懸吊平臺各組成部件截面形式和相關參數(shù)如表2所示。

表2 平臺各部件截面尺寸和相關參數(shù) (mm)

2 ZLP3000型懸吊平臺方案對比分析

以表2中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，應用懸吊平臺參數(shù)化設計系統(tǒng)對不同吊點形式及模塊組合方式的平臺結構進行建模和分析，分析吊點的位置和7種模塊組合方案對平臺結構的力學性能影響，確定合理的吊點位置及滿足材料許用應力的結構最佳布局方案。

2.1 同一方案不同吊點位置的數(shù)據(jù)對比分析

在模塊組合方式相同的情況下，分析吊點位置對平臺結構的力學性能影響。圖1是懸吊平臺兩種吊點形式的結構簡圖。由于國標中沒有對吊點內移式懸吊平臺的吊點位置做出明確規(guī)定，因此，需要對平臺結構進行建模和分析，確定合理的吊點位置。以方案1為例，在各方案撓度滿足的情況下，提取結果界面中不同內移距離下平臺的最大應力值，繪制折線圖如圖2所示。

由圖2可知，吊點內移距離范圍在500～2500mm和3500～5000mm時，平臺最大應力值逐漸減?。粌纫凭嚯x范圍在2500～3500mm時，平臺最大應力值逐漸增大。在2500mm和5000mm處平臺最大應力值比較小。當?shù)觞c內移距離為5000mm時，平臺兩端部有下移趨勢，不利于物料的運輸和平臺的使用，所以吊點內移距離為2500mm時平臺結構較佳，而此處為第一、二標準節(jié)連接處。由此可推斷，雙吊點內移式懸吊平臺最佳吊點內移距離為第一、二標準節(jié)連接處。使用同樣的方法提取其他方案中平臺結構較佳位置，分別是1000mm處、2500mm處、3000mm處、3000mm處、2500mm處和3000mm處，驗證了推斷正確。

仍以方案1為例，提取結果界面中不同吊點形式的懸吊平臺各組成部件應力值，如表3所示。

表3 不同吊點形式各組成部件應力對比表 (MPa）

分析表3中的數(shù)據(jù)可知，方案1中雙吊點內移式懸吊平臺中各組成部件應力值比雙吊點在端部時各組成部件應力值有明顯的改善，雙吊點內移時結構最大應力值為64.75MPa，相比雙吊點在端部時結構最大應力值151.46MPa降低了57.25%。

2.2 不同模塊組合方案的數(shù)據(jù)對比分析

在吊點方式相同的情況下，分析不同模塊化組合方案對平臺結構的力學性能影響。在撓度滿足的情況下，提取結果界面中各方案平臺的最大應力值繪制折線圖，如圖3所示。

由圖3中的數(shù)據(jù)可知，當雙吊點在端部時，方案1、方案6中平臺的最大應力值小于Q235的許用應力，符合要求；當雙吊點內移時，方案1、方案4、方案5、方案6和方案7中平臺的最大應力值小于Q235的許用應力，符合要求。綜合考慮，符合要求的有方案1和方案6。單獨提取方案1和方案6中各組成部件的應力值，繪制成折線圖如圖4所示。

由圖4可知，當雙吊點在端部時，方案1中懸吊平臺各組成部件的應力值變化相對平緩，為較滿意方案；當雙吊點內移時，方案6中懸吊平臺各組成部件的應力值變化相對平緩，為較滿意方案。對比兩個較滿意方案，方案1的最大應力值151.46MPa，最小應力值41.5MPa，方案6最大應力值57.21MPa，最小22.26MPa，最大應力值可降低62.23%。由此可見，雙吊點內移方案6最優(yōu)，雙吊點在端部方案一次之。

3 結 論

本文完成大載荷高處作業(yè)吊籃懸吊平臺參數(shù)化系統(tǒng)的開發(fā)，通過實例分析驗證了系統(tǒng)的可行性，并得到以下結論。

1）在懸吊平臺模塊化組合方案相同的情況下，隨著吊點內移距離的增大，平臺最大應力值會呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的結果，前下降區(qū)間的最小值（第一、二節(jié)標準節(jié)的連接處）為20m懸吊平臺的吊點最佳內移距離，超過上升區(qū)間的峰值后，平臺兩端會向下傾斜，不利于平臺正常使用。

2）通過對比不同模塊組合方案下懸吊平臺的應力值，獲得了20m懸吊平臺最佳布局為雙吊點內移式的方案6，為不同形式的懸吊平臺設計研發(fā)提供有效的理論參考依據(jù)。

3）分析兩個較滿意方案可知，當懸吊平臺跨度為20m時，吊點內移比吊點在端部產(chǎn)生的最大應力值降低了62.23%。因此，當需要使用大跨度懸吊平臺的場合時，建議采用吊點內移式懸吊平臺。

[1]鄭夕健，劉明達，賈 超，等.基于ANSYS的吊籃懸吊平臺有限元建模及其分析[J].建筑機械化，2011，（3）：41-44.