（中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

1 水平生命線系統(tǒng)簡介

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，為他們提供一個更加自由的活動空間。它可以通過直線或曲線方式安裝，系統(tǒng)主要包括錨點、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條和自動鎖閉安全環(huán)1只。

水平生命線具有以下特點：①可以通過直線、曲線或繞道的方式運行，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，不需斷開；②根據(jù)使用情況不同，水平生命線可允許3～4人同時作業(yè)；③水平生命線采用可變形技術(shù)理念，以達到其在下降過程中減震的目的，下降過程中所產(chǎn)生的力可以被繩子各組件所吸收，從而對生命線支撐結(jié)構(gòu)達到保護作用，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)量檢查外無需進行特殊維修。

2 水平生命線布置案例

武漢宜家購物中心地址位于武漢市硚口區(qū)額頭灣，外觀形如一條“魚”，占地約30萬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，水平角度由0°～36°不規(guī)則變化。為提供相關(guān)維護作業(yè)人員的安全防護，經(jīng)過設(shè)計人員的精心設(shè)計，現(xiàn)場由4圈環(huán)形的單線水平生命線組成整個生命線系統(tǒng)，共計3 050m，達到全覆蓋。

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荷力。到場的每一個支撐部件都要有合格證及本批次的檢驗報告，并從到場的269個支架中抽檢10個，根據(jù)檢驗報告超載數(shù)據(jù)對其進行8個不同方向（等分角度）的載荷施加（鋼絲繩平面），10個抽樣均無異樣，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)來承擔。經(jīng)核算，并未對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大影響，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)必每一個螺栓都要達到要求的預緊力(圖2)。共計269個支撐，支撐之間距離最大不超過15m。并按歐標EN795-C要求對錨固裝置進行抽樣測試，即對焊接在采光頂鋼結(jié)構(gòu)上的“L”形板進行拉力測試，測試在不同位置焊接的5個板，垂直于鋼索軸向方向進行拉力測試，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)計方案并再次進行拉力測試，直至合格為止才可進行下一步施工工作。

圖2 生命線支撐連接圖

4）轉(zhuǎn)角過大位置需要使用生命線轉(zhuǎn)彎支撐來保持鋼索的圓滑過度。在同一個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)彎支撐來過度，從而使滑梭能夠順利通過每一個支座。

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緊到標準值，此值一般通過刻度的方式標記在收緊裝置上。

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)的使用說明，提醒進入采光頂?shù)囊磺腥藛T務(wù)必按此說明使用生命線。

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

4 現(xiàn)場拉力測試發(fā)現(xiàn)并解決問題

如安裝要求中對5個試安裝的“L”形板在15s內(nèi)施加5 000N的力，進行到此步驟發(fā)現(xiàn)板出現(xiàn)了變形的現(xiàn)象，需要重新優(yōu)化設(shè)計。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”形板本身強度，還可以增加與主體鋼構(gòu)的焊縫面積，從而增加焊縫強度。

圖3 一段連續(xù)的生命線效果圖

對研究件外形進行簡化并建模，研究件由鋼板折彎而成，厚度遠小于其長度和寬度，屬于典型的板殼結(jié)構(gòu)，因此選用shell63單元來模擬實際結(jié)構(gòu)，所有單元均為彈性單元，不計結(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)每個節(jié)點具有6個自由度，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，對實體模型劃分網(wǎng)格。施加力大?。簩ρ芯考M行分析時需要考慮的載荷有作業(yè)拉力、生命線自重載荷、風載荷和墜落沖擊載荷。考慮2倍安全系數(shù)，所以要施加2倍的設(shè)計載荷值。施加力方向：當作業(yè)人員滑梭恰好位于某個支撐位置發(fā)生人員墜落時，對此處支撐產(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，由于施加力過程中考慮了2倍安全系數(shù)，所以此研究件滿足強度要求，其結(jié)構(gòu)設(shè)計是安全的。

5 結(jié) 語

目前宜家購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。生命線系統(tǒng)是安全維護作業(yè)中一項重要的安全措施，必須重視，使其規(guī)范化和常態(tài)化才能切實有效地實現(xiàn)安全作業(yè)。