高层建筑擦窗机的选型与建筑设计要求整理版.doc

高层建筑擦窗机的选型与建筑设计规定

擦窗机是高层建筑物外墙立面和采光屋面清洗、维护作业的常设专用设备。需根据建筑物的高度、立面及楼顶结构、承载、设备行走的有效空间，设计不同型式的擦窗机。即要考虑到安全、经济、实用，又要考虑到安装的擦窗机能与建筑物协调一致，不影响建筑物的美观。所以擦窗机的选型与建筑设计及施工等密切相关。擦窗机是室外高空载人设备，因此对擦窗机的安全性和可靠性规定非常高。
1 擦窗机产品的发展现状与安装的必要性
     擦窗机是在高处作业吊篮基础上发展起来的产品。国外发达国家的擦窗机产品发展较早，如德国、日本、比利时、挪威等国家，相继从60年代初就逐步形成了自己的产品系列。我国在80～90年代新建的一批高层高档建筑，大部分是由国外建筑师设计，在建筑设计时已考虑了擦窗机的安装，均选用了国外的擦窗机产品，为大厦以后外墙的清洗和维护等作业打下了良好的基础。
     1995年左右，国内开始进入兴建高层建筑热潮，国内专业擦窗机公司也相继发展起来。目前，擦窗机产品在我国已得到迅速发展，已成为一种高新技术含量的机电一体化设备。2023年，我国已颁布了GB19154—2023《擦窗机》国家标准。北京、上海、广州等大城市中的高档建筑，大部分都安装了擦窗机设备。但在国内也尚有相称一部分高层高档建筑，由于建筑设计时未考虑擦窗机的配套设计，无法安装擦窗机设备，给以后的清洗和维护带来了很大的不便。有些造型简朴的大楼，采用大绳吊板进行人工清洗，即不安全又不文明，也无法进行更换幕墙玻璃、补胶等作业；对于造型复杂的大楼，人工就无法清洗，更谈不上进行其它作业。随着我国法律、法规的不断健全，文明限度的提高，大厦物业管理的建立，对其外墙的定期安全清洗及检修维护，已越来越引起人们的高度重视。大绳吊板人工清洗终将被取缔，擦窗机则是完毕高空作业最安全、实用、高效的专用设备。安装擦窗机的必要性已得到了普遍认可。
2 产品的分类与选型考虑因素
      按照擦窗机标准，擦窗机可分为：屋面轨道式（简称轨道式）、轮载式、悬挂轨道式（简称悬挂式）、滑车式和插杆式、滑梯式。
      擦窗机最大的特点是非标准性机电设备。建筑物的高度、外观、立面结构形式、楼顶空间尺寸都不相同，因此也很难找到二台同样的擦窗机。针对每一栋大楼的独特建筑形式和功能，在选用擦窗机时，应从安全性、经济性、实用性这三大原则的基础上，按以下几点进行考虑：
（1）优先选用轨道式，自动化限度高，安全可靠；
（2）楼顶空间通道、立面结构等是否适合所选择的擦窗机型式；
（3）选用的擦窗机是否满足结构承载规定；
（4）选用的擦窗机尽量不影响建筑物的美观；
（5）擦窗机的造价业主能否承受；
（6）能否选用最少台数，完毕整个大厦的作业。
3 擦窗机的型式及其配置
3.1 轨道式擦窗机
      轨道式擦窗机使用最为广泛。这种型式的擦窗机可沿轨道电动行走。它具有行走平稳、就位准确、安全装置齐全、使用安全可靠、自动化限度高等特点。安装轨道式擦窗机必须满足楼面结构承载规定，预留出擦窗机的行走通道等。
重要技术参数：
额定载荷 200~300kg   升降速度 8m/min
行走速度 8m/min      变幅速度 2～3m/min
回转速度  180°/100s
该机型具体可分为以下几种：
（1）双臂动臂变幅型式  该机型是一种小型擦窗机设备，工作幅度相对较小，机重较轻，其重要机械结构型式、轨道布置情况、受力图以及产品重要尺寸变化范围和功能，见图1、表1和表2。

图1 双臂动臂变幅型式擦窗机

表1双臂动臂变幅型式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
r
R
≥250
800~1300
≤4500
~2023
≥350
800~1000
B＋r

表2 双臂动臂变幅型式擦窗机产品运营功能
工作幅度
C
（mm）
整机重量
W
(kg)
轨距
B
（mm）
轮距
F
(mm)
最大受力
(每点)
(kg)
预留通道
A+B+F
（mm）
1000~2500
≤3000
800~1200
~1200
W×40%
≥1200
2600 ~4500
3000 ~5000
1000~1300
1200~1500
W×40%
≥1200

（2）燕尾臂型式  该机型是轨道式中最常用的一种中型设备，合用范围广，一般复杂的建筑立面均可采用此机型。该擦窗机工作时，臂架垂直女儿墙时达成最大幅度；其他位置通过臂头回转，使吊船平行外墙立面进行工作。伸展吊船可清洗凹立面。
燕尾臂型式擦窗机又分水平臂型式和俯仰臂型式。这两种型式擦窗机的重要机械结构型式、产品重要尺寸变化范围和功能，见图2、表3和表4。

图2 燕尾臂型式擦窗机                        

表3 燕尾臂型式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
r
R
≥250
1200~2023
4000~15000
~2023
≥350
~1000
B+r

表4  燕尾臂型式擦窗机产品运营功能
工作幅度C
（mm）
整机重量W
（kg）
轨  距B
（mm）
轮  距F
（mm）
最大受力（每点）
（kg）
预留通道（距女儿墙内侧）
（mm）
4000~6000
~5000
1200~1500
1500~1800
W×40%
≥1600
6000~8000
8000~10000
1500~1800
1800~2200
W×40%
≥1800
8000~12023
10000~12023
1500~1800
2023~2500
W×40%
≥2023
12023~15000
12023~15000
1500~2500
2023~2500
W×40%
≥2023

（3）伸缩臂型式  该机型是一种大型的擦窗机设备，合用于楼顶面较多，多台擦窗机很难完毕整个大楼的作业时常采用伸缩臂擦窗机。
伸缩臂型式重要机械结构型式及产品重要尺寸变化范围和功能，见图3、表5和表6。

图3 伸缩臂型式擦窗机

表5 伸缩臂型式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
     r
R
≥300
2023~3500
≥10000
1500~2023
≥350
~1000
B+r

表6 伸缩臂型式擦窗机产品运营功能
工作幅度C
（mm）
整机重量W
（kg）
轨距B
（mm）
轮距F
（mm）
最大受力（每点）
（kg）
预留通道（距女儿墙内侧）
（mm）
10000~15000
~15000
1800~2023
~2500
W×40%
≥2500
15000~20230
15000~22023
2500~3500
2500~3200
W×40%
≥3000
20230~30000
18000~35000
3000~4000
3000~4000
W×40%
≥3500

（4）附墙轨道式  该机型为小型擦窗机设备。当楼顶擦窗机通道尺寸在500~1000mm时，其它轨道式不宜布置时可选择此机型。
附墙轨道式擦窗机重要机械结构型式、轨道布置情况、受力图以及产品重要尺寸变化范围和功能，见图4、表7和表8。

图4 附墙轨道式擦窗机

表7附墙轨道式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
     r
R
≥300
500~800
≥1000
1500~2023
≥250
~1000
B+r

表8附墙轨道式擦窗机产品运营功能
工作幅度C
（mm）
整机重量W
（kg）
轨距B
（mm）
轮距F
（mm）
最大受力（每点）（kg）
预留通道（距女儿墙内侧）
(mm)
水平力
垂直力（下轨）
1000~2023
2500~3000
500~800
~1500
~1000
W×50%
≥500
2023~3000
3000~3500
500~800
1500~1800
~1500
W×50%
≥500
3000~5000
3500~5000
~800
1800~2200
~2023
W×50%
≥500

3.2 轮载式擦窗机
      该机型为小型擦窗机设备，合用于楼顶布置花园平台、观光平台的场合，不影响楼顶布置的整体美观。重要技术参数同轨道式擦窗机。其重要机械结构型式、轨道布置情况以及产品重要尺寸变化范围和功能，见图5、表9和表10。
轮载式擦窗机的行走通道屋面必须为混凝土刚性屋面，坡度小于2%。

图5 轮载式擦窗机

表9轮载式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
F
R
≥150
≥1200
≥1000~3000
~1000
≤30
~150
~1000

表10 轮载式擦窗机产品运营功能
工作幅度C
(mm)
整机重量W (kg)
轮距
(mm)
最大受力
(每点) (kg)
预留通道（距女儿墙内侧）(mm)
1000~2023
2500~4000
~1500
W×40%
≥1500
2023~3000
4000~6500
1500~2023
W×40%
≥1500

3.3 滑车式、插杆式擦窗机
      该机型为小型擦窗机设备，由滑车（或插杆）、电动吊船组成。该电动吊船与轨道式吊船不同，它自身配置有升降的提高机、安全锁、收缆器等。该擦窗机就位操作麻烦、常布置于裙房和楼顶的局部位置。但其价格便宜，业主以造价为首选条件时，常采用此方案。重要技术参数：额定载荷200~300kg ，升降速度    8m/min。吊船自重约350 kg。
（1）滑车式擦窗机  滑车式擦窗机自重较轻，自重加额载≤1000kg，其受力重要为女儿墙承受弯矩，M=650×H×1.25 （kg·m）（1.25为动载系数）。其重要机械结构型式、轨道布置情况、受力图以及产品重要尺寸变化范围，见图6和表11。

图6 . 滑车式擦窗机

表11  滑车式擦窗机产品重要尺寸（mm）
A
B
C
D
E
F
H
R
~400
~700
≥350
≥180
≥250
1500~2023
≤2023
800~1000

（2）插杆式擦窗机  插杆式擦窗机的结构受力可参照滑车式擦窗机计算。其座地插杆、附墙插杆和插座布置图见图7，产品重要尺寸变化范围见表12。

图7插杆式擦窗机

表12 插杆式擦窗机产品重要尺寸变化范围
A
B
D
E
F
350
400
~2023
500~800
≥350

3.4悬挂式擦窗机
      此机型为小型擦窗机设备，由高强铝合金轨道、爬轨器、电动吊船等组成。该电动吊船与插杆式相同，它自身配置有升降的提高机、安全锁、收缆器等。合用于楼顶层面较多、或空间较小、建筑造型复杂、其它擦窗机不易安装的场合。
悬挂式擦窗机外立面布置和屋檐阴藏式布置情况，见图8，图中A＝750mm，B＝100mm。

图8 悬挂式擦窗机
重要技术参数：
额定载荷200~300kg，升降速度8m/min，行走速度4m/min。
悬挂式擦窗机的结构受力可参照滑车式擦窗机计算。
3.5 滑梯式擦窗机
此机型重要由电动行走机构、铝合金或钢结构滑梯等组成。用于清洗内外弧形、水平、倾斜的玻璃天幕等。
滑梯式擦窗重要机械结构型式、轨道布置情况以及产品重要尺寸变化范围，见图9和表13。

图9 滑梯式擦窗机
重要技术参数：额定载荷200~300kg ，行走速度4m/min。整机重量：铝合金按60kg/m计；钢结构按130kg/m计。

表13滑梯式擦窗机产品重要尺寸变化范围
A
B
C
≥300
~1000
~800

4 擦窗机的电源及总体布置

4.1 擦窗机电源布置
      擦窗机需要布置专用电源插座，采用三相五线制防水型插座（5kW、380V/50Hz）。插座一般布置于女儿墙上，距楼面高度≥500mm,布置间距一般15～20m。
4.2擦窗机总体布置
图10是本文介绍的几种擦窗机的布置方式示意。在一座大楼，很少布置多种型式的擦窗机，一般为1～2种擦窗机的组合，即可解决整座大楼的作业。

图10  擦窗机总体布置示意图

      高层建筑五彩滨纷，安装的擦窗机型式也不尽相同，高档高层建筑在建筑设计时就应考虑擦窗机的安装型式，结构设计的承载规定，楼顶的预留通道，与擦窗机专业公司、幕墙公司的配合设计等。高档高层建筑擦窗机的安装就好比电梯，已成为一个不可缺少的常设设备，得到了人们的普遍共识。