高层建筑应急救援二维升降吊篮.docx
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高层建筑应急救援二维升降吊篮
高层建筑应急救援二维升降吊篮
随着高层建筑的迅速增加,火灾事故增多,消防救援装备与之严重失衡,受作业高度限制和楼内烟气影响,火灾时消防人员往往不能及时到达火源控制火势,无法快速解救被困人员脱险,延误最佳灭火救援时机,导致重大伤亡和经济损失。
为此,国内外开展了大量的消防救援技术研究,目前成熟的技术产品主要有救生绳、救生软梯、救生气垫、柔性救生滑道、高空缓降器等。
这些设备对救生高度有一定限制,并且要求使用者具有一定身体素质和高空训练基础,也无升高运送消防人员实施灭火。
如何降低救援装备成本,减少专用设施投资,同时兼顾逃生和灭火双重功能,在现有高层建筑上经济有效地施加救援手段是一项技术难题。
1吊篮技术高处作业吊篮是一种可以运送人员及器材,沿高层建筑外墙升降作业的设备,包括架设在建筑物顶部的悬挂机构、挂接在悬挂机构上的载荷钢丝绳及通过载荷钢丝绳上下升降的悬吊平台,已被广泛用于高层建筑外墙施工、装修、玻璃幕墙清洗、维护等高空作业领域。
然而,这种设备并不适合高层建筑消防救援,其原因一是吊篮的悬挂方式不能满足实时升降要求,悬挂机构及载荷钢丝绳限于耐腐蚀能力而不能长期置于露天环境,只能采用作业时安装、作业后拆除的方式,每次安装和拆除都需要人员到达楼顶,而且需要占用一定时间,发生高层建筑火灾时楼内通道往往无法通行,也没有足够时间进行设备安装;
二是吊篮的运行方式不能满足灭火救援作业需要,现有的吊篮都是采用垂直悬吊方式,作业时只能进行竖直方向的升降作业而不能进行水平方向的位移,无法到达所需楼层的指定窗口。
为此,有专家设计了一种可以水平移动的吊篮系统,其技术方案是事先在高层建筑楼顶边缘水平铺设导轨,530在导轨上安装能够水平行走的布绳机,在布绳机内装备救援钢丝绳,在消防车上装备升降吊篮等设备。
发生火灾时消防车到达楼下,先操控楼顶的布绳机,将其水平移动到楼顶的合适位置,然后释放救援钢丝绳,连接吊篮,再操控吊篮垂直升降进行灭火救援作业。
该技术实施与推广的困难:
(1)长期设置在楼顶的布绳机、救援钢丝绳均为载荷设施,安全性要求高,防腐、维护工作难度较大;(2)楼顶导轨等设施所需投资较大,难以形成社会共识。
2挂钩式悬挂机构挂钩式高处作业吊篮提出一种挂钩式悬挂机构,能够有效解决实时悬挂难题。
该机构由圆筒、拉绳和挂钩三部分组成,其结构如图1所示。
圆筒通过支架永久架设在高层建筑的楼顶,拉绳穿过圆筒通向地面,挂钩及载荷钢丝绳则装备在消防部门。
图1挂钩式悬挂机构发生火灾时消防人员携带升降设备包括挂钩和载荷钢丝绳到达失火现场,顺序连接拉绳、挂钩及载荷钢丝,操控拉绳牵引挂钩使之悬挂到圆筒上,如图1所示,操控升降设备即可在载荷钢丝绳上实施升降作业;完成作业任务后再通过拉绳将挂钩与圆筒分离,然后回收挂钩、载荷钢丝绳以及升降设备。
这种悬挂技术采用了挂钩原理,拆分了悬挂机构与载荷钢丝绳的固定连接,在需要升降作业时,利用拉绳从地面操控挂钩与楼顶的圆筒实现远距离挂接,载荷钢丝绳对升降设备形成I临时载体。
挂钩式悬挂机构可满足高层建筑火灾时升降设备的应急悬挂需求,避免了载荷钢丝绳长期置于露天环境遭受风雨侵蚀,楼顶的圆筒结构简单便于防腐,拉绳不承担载荷,即便发生锈蚀也不会对升降作业造成安全威胁,只FireScienceandTechnology。
April2015,Vol34,No.4万方数据要定期检查即可保障其牵引功效。
3二维升降吊篮建筑施工中起吊重物,都要求钢丝绳垂直于重物的重心,而避免采用斜拉斜吊方式,以防止可能出现的提升机超载或拉断钢丝绳,或发生重物摆动造成碰撞事故,禁止斜拉斜吊被列为起重安全操作规程。
现有技术的吊篮设计也秉承了这种常规理念,均采用了垂直悬吊方式,忽略或回避了斜吊的设计模式可能带来的益处。
深入研究可知,斜吊带来的并非都是弊端,其不利影响和危险及事故也不是必然的,只要遵循一定的运行规则,采取一定的技术措施,完全可以取利避弊。
为此,笔者提出了一种沿作业面进行二维运行的升降吊篮,能够满足高层建筑灭火救援的作业要求,该吊篮由双边悬挂机构、载荷钢丝绳和悬吊平台构成,其工作原理如图2所示。
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.图2二维作业吊篮工作原理双边悬挂机构分别架设在建筑物作业面的两个顶点A、B上,形成固定挂点而无需位移;在悬吊平台上设置龙门架,将双提升机所构成的两个吊点汇集至悬吊平台的顶部,尽量靠近重心垂线;两个挂点的间距远远大于两个吊点的间距,双边载荷钢丝绳从两个挂点斜拉至两个吊点,悬吊平台被平衡地悬吊在其间;作业时,操控双提升机分别改变两边钢丝绳的作用长度,即可驱动悬吊平台在作业面上二维运行,到达所需的楼层和指定位置。
该吊篮的结构具有如下特点:
(1)采用双边斜吊方式,吊点的汇集使悬吊平台自行平衡,双提升机非同步操控,运行方向灵活机动。
(2)设置的龙门架与楼面平行,龙门架上转弯处设置导向滑轮,龙门架的高度大于人的身高,同时满足悬吊平台的平衡与稳定。
(3)采用爬升式提升机,作业时依靠绳轮与钢丝绳间的摩擦力来改变钢丝绳的作用长度,驱动悬吊平台运行。
消防科学与技术2015年4月第34卷第4期(4)载荷钢丝绳还包括安全钢丝绳,其走向和路径与工作钢丝绳并列,在悬吊平台两端对应安装安全锁。
运行中工作钢丝绳一旦发生断裂,同一侧的安全锁可以自动锁定,避免坠落事故。
(5)设置提升机超载保护装置,防止提升机或钢丝绳超载运行,也可避免斜吊夹角过大造成事故。
(6)设置限位装置,包括在悬吊平台顶部安装行程开关和钢丝绳端部设置限位挡板,用于限制悬吊平台超过预设的极限高度。
(7)采用挂钩式悬挂机构,通过支架架设在高层建筑的楼顶,其结构满足吊篮的抗倾覆力矩。
高层建筑应急救援二维升降吊篮的尺寸和载荷能力可根据实际需要进行设计,图3为长2m、载质量300kg的二维升降吊篮。
该吊篮可同时搭载4人,包括老弱病残和儿童,该吊篮的供电电源采用消防电源或发电机组,这种吊篮的作业高度不受限制,可根据建筑物高度选择钢丝绳长度。
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r一一l_‖;图3二维升降吊篮4操控运行高层建筑应急救援二维升降吊篮的操控运行,采用电控按钮和无线遥控双重操控方式,可实现栏内操控和地面遥控,电控箱和遥控器的外形如图4所示。
图4电控箱和遥控器外形电控箱面板上包括两对上升、下降控制按钮,分别控制左、右提升机的正转和反转,对左、右提升机进行不同的操控可使二维吊篮分别向上、下、左、右、左上、右上、左下和右下8个大致方向运行,其控制逻辑如图5所示。
无线遥控器设置上、下、左、右和启动、停止6个按键,无53】虱鍪万方数据线遥控距离可达120m。
表1控制逻辑操控进行方向左提升机右提升机二维吊篮正转停止上左正转正转上停止正转上右正转反转左反转正转右停止反转下左反转反转下反转停止下右悬吊平台启动和停止运行时,应当遵循双边钢丝绳同时受力,或者单边钢丝绳受力而另一边钢丝绳保持松弛的操控规则,从而使悬吊平台垂直起降,避免摆动造成可能的碰撞。
斜吊的双边钢丝绳垂直倾角分别为a和口,如图5所示。
其产生的水平分力会增大提升机和钢丝绳的受力,当垂直倾角数值过大时容易造成提升机及钢丝绳超载甚至发生断裂事故。
…八川四“,}川机缃’,J图5作业禁区解决的方法是对提升机设置超载保护装置,限制提升机和钢丝绳的最大受力,当单边提升机或钢丝绳的受力超过悬吊平台总质量P的最大容许值时,切断提升机上升电路以制止其继续上行。
解决方法还有限制悬吊平台的运行轨迹。
分析表明,双边提升机及钢丝绳的受力大小与悬吊平台的运行位置相关,忽略钢丝绳的重力,根据静力平衡原理,若yX一0,可得式(1)。
●__一SIsina—S2si叩20(1)若yY一0,可得式(2)。
S】COSa-〕-S2CO昭一P一0(2)式中:
S。
为左侧钢丝绳受力;S:
为右侧钢丝绳受力;a为左侧钢丝绳的垂直倾角;口为右侧钢丝绳的垂直倾角;P为悬吊平台的总质量;X为S。
与S:
的水平投影合力;Y为S。
、S:
与P的垂直投影合力。
计算结果表明,当口和口均小于60。
时,双边提升机532或钢丝绳的受力S。
、S:
均不会超过悬吊平台的总质量P,即:
S,<P,且S:
<P。
当口和|8均为60。
时,双边提升机或钢丝绳的受力等于悬吊平台的总质量P,即:
S。
=P,且S:
一P。
当口或口有一个倾角大于60。
时,有可能出现单边提升机或钢丝绳的受力大于悬吊平台的总质量P,即:
口>60。
,或p>60。
时,有S。
>P,或S:
>P。
此时应注意控制另一个倾角的大小,这种危险区域(图5中的ABO阴影区域)须列为作业禁区,禁止操控悬吊平台进入该区域,以避免吊篮水平分力过大造成事故。
通过优选作业面的高宽比值,可以合理控制作业禁区的面积,保证吊篮具有足够的作业范围。
计算表明,作业面高宽比值为4~6时,可使作业范围达到95%以上,能够满足一般高层建筑救援作业的需要。
如果作业面过宽或高宽比值偏小,应当适当增加悬挂机构的架设数量,把作业面划分为多个相邻的作业区,从而满足需要的作业范围。
高宽比值过大时,将造成资源的浪费。
5结论(1)高层建筑的楼顶永久设置挂点,能够随时悬挂吊篮实时展开升降作业,挂钩及钢丝绳的悬挂时间为十几分钟,吊篮的升降速率为10m/min。
(2)二维升降吊篮可沿建筑物作业面上、下、左、右运行,能够直接到达所需楼层和指定窗口。
(3)建筑物的楼顶设施结构简单、成本低、便于维护,升降设备包括悬吊平台、载荷钢丝绳、挂钩等均在消防部门统一装备公用使用,最大程度地节约了社会资源。
(4)吊篮升降作业全过程均有安全钢丝绳保护,可以避免发生坠落事故,超载、限位多重保护装置进一步确保吊篮升降作业的安全。
参考文献:
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伍丽萍2一,田泽由4(1.江西省消防总队,江西南昌330009;2.江西省安全生产科学技术研究中心,江西南昌330030;3.江西省工业安全工程技术研究中心,江西南昌330030;4.江西省化学工业设计院,江西南昌330002)摘要:
结合以往化工园区火灾爆炸事故案例,根据事故范围和原因,构建化工园区火灾爆炸事故树分析模型,分析事故原因,如设备老化、人为操作不当、物料管线泄漏、管理制度不严谨、静电跨接接地不良等,并提出从预防、监督管理、应急救援等方面采取措施,以保障化工园区的消防安全。
关键词:
化工园区;消防安全;事故树分析;事故原因中图分类号:
X913.4,TU998.1文献标志码:
A文章编号:
1009—0029(2015)04一0530—03随着国家经济飞速增长,产业结构的优化整合,对化工产品的需求日益剧增,使得化工行业也得到了前所未有的发展。
随着化工园区的不断新建,其消防安全问题也El益突出,火灾形势非常严峻。
如何预防化工园区的火灾爆炸事故,改善化工园区的消防安全现状,建立合理Twodimensionlifthangingbasketforemergencyrescueonhigh—risebuildingWENJian(ShanxiTaiyuanLongyuanResearchCenterofPowerCo.I。
td.,ShanxiTaiyuan030001.China)Abstract:
Aimingatthelackofemergencyrescuemethodoffireonhigh—risebuilding,combinewiththe2patentsofhookhang—ingbasketworkinhighplaceandtWOdimensionoperationhangingbasket,anemergencyrescueequipmentwasputfor—ward.Itusedthetechnologyofhanginghookanddoublesideobliquehanging,solvedtheproblemsofemergencyhanging,brokethe1imitofhorizontalmovement,andcouldassemblequicklyormovemultidirectionduringthefireofhigh—risebuilding,arrivedthecertainfloororwindowneatly,todeliverthefire—fightersorthetrappedperson.Keywords:
firefightingandrescue;high—risebuilding;hangingbasketworkinhighplace;firefightingfacility作者简介:
温建(1954一),男,山西人,山西太原龙源电力有限公司研究中心主任,工程师,主要从事电力系统自动化研究,山西省太原市府东街28号,030001。
收稿日期:
2014—12—07基金项目:
江西省科技支撑计划项目消防科学与技术2015年4月第34卷第4期的风险评价体系,提出科学的防护措施,是科研工作者继续要解决的难题。
l化工园区火灾风险致灾分析化工园区内的企业主要以石油化工、精细化工、生物化工为主。
其原料和产品易燃、易爆,且有毒有害物质等特点。
化工园区主要火灾爆炸危险性为:
(1)原辅材料、产品及中间产品火灾危险性;(2)生产装置设备的火灾危险性;(3)生产工艺控制条件的火灾危险性;(4)储存及运输中的火灾危险性;(5)操作及管理疏漏的火灾危险性。
2化工园区火灾风险控制策略结合以往化工园区火灾爆炸安全事故,依据事故范围及起因类型的不同,构建化工园区火灾爆炸事故树分析图,如图1所示。
从化工园区火灾爆炸事故树分析图可知,化工园区的火灾主要可分为办公区火灾、生产厂区火灾、仓储库房火灾、运输车辆火灾、连锁火灾爆炸。
其中,生产厂区的储罐火灾具有危险性高、破坏性大的特点。
笔者以储罐火灾为例进行分析,见图2所示。
该事故树的最小割集为:
M—X1×M1一X1X2+X1X3+X1X4+X1X5+X1X6+X1X7+X1X8+X1X9事故树的最小割集表示系统的危险性,每一个最小割集都是顶上事件发生的一种可能途径。
如最小割集(X1,X2)是指当呼吸阀故障处于常开且有点火源时,则会发生储罐事故。
该系统最小割集共8个,分别为(X1,X2)、(X1,X3)、(Xl,X4)、(X1,X5)、(X1,X6)、(X1,X7)、(X1,X8)、(X1,X9)。
该事故树的最小径集为:
M’=X1’+M1’=X17+(X2’X3’X4’X5’X6’X7’X8’X9’)该系统最小径集共2个:
分别为(X1’)和(X2’X3’X4’X5’X6’X7’X8’X9’)。
结构重要度分析见式(1):
一1IO(i)一∑嘉(1)533万方数据高层建筑应急救援二维升降吊篮作者:
温建,WENJian作者单位:
山西太原龙源电力有限公司研究中心,山西太原,030001刊名:
消防科学与技术英文刊名:
FireScienceandTechnology年,卷(期):
2015(4)引用本文格式:
温建.WENJian高层建筑应急救援二维升降吊篮[期刊论文]-消防科学与技术2015(4)
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