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建筑维护用载人升降设备:类型、工程考量与永久性通行解决方案

在建筑维护和施工中,载人升降设备是一种机械化通行系统,用于沿建筑外立面或结构垂直运送人员,使维护、检查、清洁和维修工作能够在高处安全进行。这些系统广泛应用于商业塔楼、综合用途开发项目、工业设施、机场、体育场、医疗园区以及其他在整个运营寿命期间需要定期进行外部通行作业的结构。需要将载人升降设备与乘客电梯和临时施工升降机区分开来。乘客电梯用于在建筑内部楼层之间运送人员,而施工升降机则在建筑施工阶段提供临时运输。用于幕墙通行的载人升降设备具有完全不同的用途。它们专门为受过培训的维护人员设计,用于在建筑外部、高架结构和幕墙系统上开展作业。

“载人升降设备”这一术语在行业中也被广泛使用,可指临时和永久性通行系统。临时设备包括常用于短期项目或施工阶段作业的臂式升降机、剪叉式升降机和桅柱爬升平台。永久性系统包括建筑维护单元(BMU)、吊臂悬挂平台、单轨导向吊篮以及直接集成到建筑基础设施中的自驱式悬挂平台。对于建筑业主、建筑师、幕墙顾问和结构工程师而言,选择合适的系统远不只是设备偏好的问题。结构荷载、幕墙几何形状、维护频率、规范合规性、运营效率以及长期生命周期成本都会影响合适方案的选择。由于不同地区的幕墙通行要求差异很大,本文也从全球角度讨论标准与合规。文中引用了北美、欧洲、中东和亚太市场中监管载人升降系统的主要框架,包括 OSHA 1910.66、ASME A120.1、EN 1808、CAN/CSA-Z271 和 AS/NZS 1418.13。

载人升降设备 vs MEWP vs BMU:快速定义

术语 含义 典型用途
载人升降设备 用于将工作人员提升至高处进行通行作业的设备的广义行业术语 可指临时或永久性通行系统
MEWP 移动式升降工作平台,例如臂式升降机和剪叉式升降机 短期通行、施工作业以及低层至中层建筑维护
BMU 建筑维护单元,一种安装在屋顶上的永久性幕墙通行系统 商业建筑、高层建筑及复杂建筑的长期幕墙维护

 

什么是载人升降设备?它与标准电梯和施工升降机有何不同?

载人升降设备是一种专门设计的机械化通行系统,用于提升执行建筑外部和高架结构维护、检查、清洁或维修任务的工作人员。在幕墙通行和建筑维护领域,该术语指一类专用设备,其工程标准、安全认证和操作规程与乘客电梯或临时施工升降机相互独立。乘客电梯在建筑内部楼层之间运送人员。施工升降机是在建筑施工阶段安装的临时系统,用于在整个施工过程中垂直运输工人和材料。用于幕墙通行的载人升降设备则承担完全不同的功能。它们专门用于通过临时或永久性系统,为建筑外部提供工作通行条件。

在幕墙通行应用中,载人升降设备设计用于少量受过培训的操作人员,通常为一至三人,并携带维护工具、清洁设备和维修材料。与乘客电梯不同,它们并不用于建筑内部公众的一般运输。对于永久性安装,载人升降系统本身成为建筑基础设施的一部分。BMU、吊臂支撑平台和单轨导向吊篮等系统会在设计阶段直接集成到屋顶结构、幕墙锚固系统和轨道布置中。这一区别非常重要,因为载人升降系统的规格制定、采购和维护所涉及的工程考量、安全义务、检查要求和生命周期成本与乘客电梯或施工升降机不同。

载人升降设备的主要组成部分

无论是临时还是永久性系统,所有载人升降设备都依赖核心机械、结构和电气部件,以实现安全的垂直人员运输以及高处受控幕墙通行。

• 底座、平台和悬挂系统

每套载人升降系统都围绕三个主要结构部件构建:底座或行走小车、工作平台或吊篮,以及悬挂或提升系统。底座或行走小车作为主要支撑和移动单元。在永久性 BMU 系统中,底座沿安装在屋顶上的轨道或集成到建筑结构中的混凝土行走道移动,使设备能够在屋顶水平移动并到达多个幕墙区域。工作平台通常称为吊篮,是操作人员进行幕墙维护作业时站立的悬挂区域。在永久性系统中,吊篮由专为人员提升用途设计的镀锌钢丝绳悬挂。双重悬挂系统通常采用四根独立钢丝绳,以实现运行冗余并满足安全合规要求。根据建筑几何形状和通行要求,悬挂系统可包括钢丝绳、导轨、伸缩臂、单轨或铰接机械臂。临时臂式升降机的工作方式不同,它使用放置在地面的轮式或履带式底盘,并通过液压铰接臂或伸缩臂提升平台。

• 动力源与驱动机构

永久性幕墙通行系统通常采用直接集成到建筑基础设施中的电力驱动系统。BMU 通常使用电动牵引提升机和横移驱动组件,以实现精确的升降和定位控制。先进系统还可采用齿轮齿条驱动机构,用于在不平整表面行走或攀爬倾斜屋顶结构。临时臂式升降机通常采用由柴油发动机或蓄电池电驱动配置提供动力的液压系统,具体取决于运行环境。电动剪叉式升降机常用于室内环境,因为其噪声较低且不会产生直接排放。由于永久性系统需要专用电气集成,因此在设计阶段必须统筹电源、线缆管理和防风雨措施。

• 控制系统与安全功能

现代载人升降系统集成多层操作和安全控制,用于保护人员并在幕墙维护活动中保持稳定运行。永久性系统通常设有位于屋顶层和平台层的双控制站,使操作人员可直接从吊篮控制提升、下降、横移和定位功能,同时维护人员可从屋顶管理维修作业。常见的安全关键功能包括:

  • 紧急停止系统
  • 自动超载停机保护
  • 超速调速器
  • 二级制动系统
  • 钢丝绳张力监测
  • 风速监测系统
  • 紧急下降功能
  • 防风暴夹具

超速调速器和二级制动系统有助于在异常运行条件下防止失控运动,而风速监测系统会在环境条件超过安全阈值时自动停止运行。现代 BMU 越来越多地采用基于 PLC 的诊断和远程监控系统。Facade Access Solutions 的 BMU 在每套 PLC 控制系统中均具备远程访问能力,以支持诊断、预测性维护规划和运行监控。

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建筑维护和施工中使用的载人升降设备类型

载人升降设备通常分为两类:针对特定任务部署的临时系统,以及集成到建筑中供长期运营使用的永久性系统。

• 臂式升降机

臂式升降机是一种移动式高空作业平台,采用安装在轮式或履带式底盘上的铰接臂或伸缩臂。伸缩臂式升降机提供更长的直线伸展距离,而铰接臂式升降机能够绕过建筑突出部分和障碍物。大多数臂式升降机的最大工作高度约为 55 m(180 ft),因此主要适用于低层至中层结构。由于臂式升降机从地面运行,其部署高度依赖现场通道、地形条件和建筑周边可用净空。这些系统常用于施工阶段的幕墙作业、标牌安装、外墙涂装、照明维护和短期检查活动。然而,对于约 18 层以上的建筑,它们通常并不实用,因为实现完整幕墙覆盖会越来越困难。

• 剪叉式升降机

剪叉式升降机通过位于工作平台下方的交叉机械连杆仅提供垂直运动。这些系统提供稳定的工作平台,平台面积通常大于许多其他临时通行系统,因此适用于需要工作人员、工具和材料在高处保持稳定位置的维护活动。与臂式升降机不同,剪叉式升降机不具备水平伸展能力。大多数系统可达到约 18 m(60 ft),使用时需要平整稳定的工作表面。电动剪叉式升降机常用于机场、医疗设施、仓库和商业建筑等室内环境,因为它们运行安静且无直接排放。

• 桅柱爬升平台

桅柱爬升平台是采用齿轮齿条驱动的平台,沿直接固定于建筑物的固定桅柱系统垂直运行。这些系统主要用于施工期间的幕墙安装、覆层作业、抹灰以及其他需要稳定高空工作平台的幕墙安装活动。由于桅柱爬升平台在运行期间始终与结构保持物理连接,因此需要沿幕墙按固定间距设置结构连接点。施工完成后,系统会被拆卸和移除。尽管在施工阶段非常有效,但桅柱爬升平台通常不用于永久性建筑维护。

• 建筑维护单元(BMU)

建筑维护单元是一种永久安装在屋顶上的幕墙通行设备,旨在建筑整个运营寿命期间提供全周边维护通行。典型 BMU 由横移行走小车、伸缩臂或变幅臂以及悬挂吊篮组成。设备沿屋顶边缘轨道或混凝土行走道运行,可服务从中层开发项目到超高层塔楼的各种结构。紧凑型 BMU 通常可服务高度约 150 m 的建筑,模块化系统可达约 300 m,而完全定制工程系统则用于超高层结构。

紧凑型 BMU 常用于约 150 m 高的建筑,而模块化和完全定制工程系统可支持更高、建筑形态更复杂的项目。先进配置可包括伸缩副臂、回转机构和铰接臂布置,用于绕过凹入立面、曲面幕墙和建筑挑檐。Facade Access Solutions 通过 CoxGomyl 和 Manntech 产品系列提供 BMU,包括:

  • CoxGomyl 1000 Series
  • CoxGomyl 3000 Series
  • CoxGomyl 5000 Series
  • Manntech Type 1 Series
  • Manntech Type 4 Series
  • Manntech Type 6 Series

永久性 BMU 的主要优势之一是持续的运行可用性。由于设备始终集成在建筑中,因此在每次维护周期中无需反复进行动员、索具安装或拆卸。这可提高运营效率,同时减少对建筑使用者和周边公共区域的干扰。

• 吊臂系统

吊臂系统是安装在屋顶或女儿墙上的支臂系统,用于支撑悬挂吊篮或座板。此类系统常用于无需完整 BMU 的低层至中层建筑,并且对于几何形状较简单的建筑,通常被视为最具成本效益的永久性幕墙通行解决方案之一。根据系统配置和当地规范要求,吊臂可支持高度约 100 m 的建筑。Facade Access Solutions 提供固定吊臂底座、便携式吊臂以及电动吊臂行走小车系统,用于支持多种商业建筑类型的永久性悬挂通行作业。

• 自驱式悬挂平台

自驱式悬挂平台是轻质铝制吊篮,配有集成牵引提升机,并悬挂于吊臂、单轨、门架或固定锚固系统上。这些平台通常由一至三名受过培训的人员操作,并携带维护工具和设备。Facade Access Solutions 提供多种长度的自驱式平台,根据项目要求和幕墙几何形状,长度约为 1 m 至 4 m。这些系统常与单轨、门架和吊臂系统集成,以便在具有退台、中庭和凹入立面的复杂建筑上形成分层幕墙通行覆盖。

推荐对比表:临时与永久性载人升降系统

系统类型 安装类型 典型最大高度 最佳用途 主要限制 永久集成到建筑
臂式升降机 临时 约 55 m(180 ft) 短期外部维护和施工作业 需要地面通道,在高层建筑上的幕墙覆盖有限
剪叉式升降机 临时 约 18 m(60 ft) 室内维护和低层通行 仅垂直移动,无水平伸展能力
桅柱爬升平台 临时 根据桅柱配置而异 施工阶段幕墙安装 需要结构连接点,并在施工后拆除
建筑维护单元(BMU) 永久 紧凑型约 150 m;模块化约 300 m;定制系统用于超高层结构 高层建筑全周边幕墙维护 前期资本成本较高
吊臂系统 永久 约 100 m(受当地法规限制) 中层建筑和较简单的幕墙几何形状 与 BMU 相比伸展能力有限
自驱式悬挂平台 永久 / 半永久 取决于支撑基础设施 针对性幕墙维护和复杂通行区域 需要兼容的悬挂基础设施

 

永久性载人升降系统的工程与设计考量

永久性幕墙通行系统并不是施工完成后再添加的独立设备。它们需要在设计阶段完成结构集成,而项目早期作出的决定会直接影响幕墙覆盖能力、长期维护效率和运行安全。

• 结构荷载与屋顶集成要求

永久性系统会对建筑产生显著的结构荷载要求。屋顶结构必须承受设备自重、悬挂平台荷载、动态运行力、风荷载以及人员和维护设备荷载。轨道系统、支撑结构和锚固组件都必须从项目最早的开发阶段开始集成到屋顶设计中。Manntech 系统采用大型横移轮组件,专为在混凝土行走道和自由铺设轨道系统上运行而设计。幕墙通行供应商、结构工程师和建筑师之间的早期协调,有助于避免昂贵的改造,同时改善屋顶集成和幕墙覆盖规划。

• 幕墙复杂性:曲面、退台与突出结构

现代建筑经常采用曲面幕墙、凹入立面、倾斜屋顶、深度退台和突出的建筑构件,从而带来复杂的维护通行挑战。除非针对这些情况进行专门工程设计,否则传统悬挂系统可能难以在这些不规则几何区域保持安全定位。先进 BMU 配置通过伸缩副臂、变幅臂、回转塔、齿轮齿条爬升系统和软绳稳定系统来应对这些挑战,从而改善平台在困难幕墙区域的定位。CoxGomyl 和 Manntech 系统已针对高度复杂的建筑轮廓开发,包括超高层塔楼和建筑形态不规则的结构。

• 隐藏设计与建筑美学集成

许多建筑业主和建筑师要求幕墙通行系统在不运行时尽量不影响视觉效果。因此,隐藏策略已成为永久性通行系统设计的重要组成部分。

• 停放坑与设备车库

BMU 可收纳在直接集成到屋顶结构中的停放坑内,也可隐藏在带可伸缩门的屋顶设备车库中。这些布置既能保持屋顶美观,也能保护设备免受环境影响。

• 集成式建筑设计解决方案

在地标性开发项目中,BMU 可作为建筑本身的一部分进行设计。轨道系统也可隐藏在女儿墙结构或屋顶轮廓内,以尽量减少从周边视角看到的视觉影响。由于这些方案会影响屋面板深度、排水协调和结构荷载,因此隐藏策略应始终在项目开发早期解决。

载人升降作业的全球安全标准与合规

载人升降系统受地区特定的工程和安全标准监管,这些标准规定了结构设计、悬挂系统、操作人员培训、检查程序和维护义务。

• OSHA 1910.66 和 ASME A120.1(北美)

OSHA 1910.66 规范美国用于建筑维护的动力平台。ASME A120.1 制定动力悬挂工作平台的工程和操作标准,而 CAN/CSA-Z271 则适用于加拿大的悬挂设备。常见的主要合规要求包括:

  • 年度检查
  • 操作人员培训
  • 荷载测试
  • 维护记录
  • 悬挂钢丝绳检查
  • 坠落防护集成

Facade Access Solutions 的 BMU 按照 OSHA 1910.66 和 ASME A120.1 要求,在 DIN EN ISO 9001 质量体系下进行工厂测试。

• EN 1808 和 EN 13374(欧洲和中东)

EN 1808 规定了悬挂通行设备的欧洲安全要求,包括 BMU、吊臂系统和悬挂平台。EN 13374 规范临时边缘防护系统,适用于施工阶段涉及高处作业的相关操作。阿联酋项目还可能根据主管机构和项目类型参考 OSHAD-SF 框架和 Dubai Municipality 要求。英国项目还可能根据悬挂通行设备类型和运行要求参考 BS 6037。

• AS 1418.13(澳大利亚和亚太)

AS 1418.13 规范澳大利亚的建筑维护单元和永久安装悬挂通行系统。Facade Access Solutions 服务亚太市场的系统在适用情况下按 AS 1418.13 进行工程设计。根据当地主管机构要求和高处作业法规,新加坡、马来西亚、香港和印度尼西亚还可能适用其他地区性框架。

• 地区规范差异

全球市场的幕墙通行法规持续发展,各司法管辖区的本地执法要求可能存在显著差异。由于这些地区差异,项目团队在设计和规格制定期间,应始终与合格的幕墙通行工程师及主管机构核实合规义务。Facade Access Solutions 在德国、西班牙、卢森堡、多伦多、迪拜和新加坡设有工程团队,为国际项目提供跨司法管辖区的合规协调支持。

推荐表格:永久性载人升降系统的主要全球标准

地区 主要标准 范围
美国 OSHA 1910.66, ASME A120.1 建筑维护动力平台和悬挂通行系统
加拿大 CAN/CSA-Z271 悬挂通行设备和运行安全
欧洲 EN 1808 悬挂通行设备工程和运行要求
欧洲 / 施工阶段 EN 13374 临时边缘防护系统
澳大利亚 AS 1418.13 建筑维护单元和悬挂通行系统
亚太市场 当地主管机构法规加国际标准 地区高处作业和幕墙通行合规

 

载人升降设备在不同建筑类型和行业中的应用

• 商业高层塔楼和综合用途开发项目

商业塔楼是永久性 BMU 系统的主要市场,因为这些建筑在整个运营寿命期间需要持续进行幕墙清洁、检查、玻璃更换和密封胶维护。综合用途开发项目通常还会因裙房结构、阶梯式立面、屋顶露台和多个屋面标高而带来额外通行挑战。这些项目往往需要结合 BMU、吊臂、单轨和悬挂平台的分层通行策略,才能覆盖所有建筑区域的完整幕墙。

• 酒店、医疗和机构建筑

酒店、医院、大学和机场都需要定期幕墙维护,但也存在影响系统选择的运营限制。患者安全要求、有限的维护时间窗口、屋顶美观、噪声限制以及使用者体验等因素都会影响维护作业的规划方式。这些环境通常采用永久性系统,因为它们可减少反复动员活动,同时支持在持续使用的设施中开展更可控、更可预测的维护作业。

• 工业基础设施:桥梁、体育场和能源设施

永久性通行系统也广泛用于桥梁、体育场、水坝、能源设施和通信塔,在这些场所,检查和维护工作必须在高处或难以到达的环境中进行。这些项目通常需要完全定制工程解决方案,而不是标准商业建筑配置。Facade Access Solutions 拥有支持基础设施项目的经验,可提供针对非标准结构定制的专用门架、单轨系统和悬挂维护通行解决方案。

何时使用各种通行系统

通行系统 最适合 高度 / 伸展范围 设置要求 主要限制
臂式升降机 短期外部作业和局部维修 最高约 55 m 地面通道和稳定地形 在高层或受阻建筑上的伸展范围有限
剪叉式升降机 室内或低层垂直通行 最高约 18 m 平整稳定的表面 无水平伸展
桅柱爬升平台 施工阶段幕墙作业 项目特定 沿幕墙设置结构连接点 通常不是永久维护系统
BMU 高层建筑定期幕墙维护 从紧凑型到超高层应用 集成式屋顶结构和轨道规划 前期资本成本较高
吊臂系统 中层建筑和较简单幕墙几何形状 通常最高约 100 m,受当地规范限制 屋顶或女儿墙安装底座 与 BMU 相比伸展能力有限
绳索作业 设备通行受限处的检查或针对性维修 项目特定 持证技术人员和获批准锚点 不适合频繁的大规模维护

 

如何为您的建筑选择合适的载人升降系统

选择载人升降系统不仅仅是比较设备规格。合适的解决方案取决于建筑高度、幕墙几何形状、屋顶配置、运行要求、地区规范义务以及长期生命周期成本。

• 关键规格因素:高度、伸展范围和幕墙覆盖

建筑高度是系统选择过程中最重要的决定因素之一。临时臂式升降机通常可达到约 55 m,而超过这一高度的建筑在施工阶段往往需要永久性幕墙通行系统或桅柱爬升平台。有效的幕墙覆盖还必须考虑退台、挑檐、凹入立面和不规则几何形状,而不能只考虑能否到达地面。许多现代开发项目需要多种通行系统协同工作,才能实现所有幕墙区域的完整维护覆盖。

• 生命周期成本与前期投资

永久性系统的前期资本成本较高,但在建筑生命周期内可消除反复动员、脚手架租赁、道路封闭费用和临时索具成本。对于需要数十年持续幕墙维护的结构,生命周期经济性通常明显更有利于永久性系统。临时通行方式还会在每次开展维护活动时反复干扰建筑使用者、行人和周边公共区域。评估建筑整个寿命周期的总拥有成本,通常比仅比较初始采购成本更准确。

• 改造项目与新建项目集成

新建项目可以在设计阶段集成屋顶轨道、电气基础设施、锚固系统和结构预留。这可改善幕墙覆盖规划,同时降低长期安装复杂性。改造项目同样可行,但在安装前需要详细评估屋面板承载能力、锚固系统、电力供应、防水状况和通行限制。Facade Access Solutions 拥有在已投入使用建筑中改造永久性通行系统的经验,并可尽量减少运营干扰。

为您的下一个项目选择合适的载人升降合作伙伴

每栋建筑都会因高度、几何形状、运营需求和地区规范要求而面临独特的幕墙通行挑战。因此,选择合适的项目合作伙伴与选择设备本身同样重要。Facade Access Solutions 提供涵盖以下内容的一体化服务:

  • 设计
  • 工程
  • 制造
  • 安装
  • 检查
  • 维护
  • 现代化改造

Facade Access Solutions 是 Alimak Group 的一部分,在北美、欧洲、中东和亚太地区提供永久性幕墙通行系统的一体化设计、工程、制造、安装、检查、维护和现代化改造服务。通过 Manntech、CoxGomyl 和 Tractel 等全球品牌,FAS 支持建筑业主和项目团队为复杂建筑选择安全、合规且长期有效的通行策略。如需讨论您的项目要求,请联系 Facade Access Solutions,探索最适合您建筑的永久性通行策略。

 

免责声明:所示图形仅供说明用途,并不代表实际产品、设备或真实情况。

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常见问题

载人升降设备与建筑维护单元(BMU)有什么区别?

载人升降设备是一个广义行业术语,可指用于高处通行作业的临时或永久性人员提升系统。建筑维护单元(BMU)是一种特定类型的永久性载人升降系统,专为商业和高层建筑的长期幕墙维护而设计。BMU 直接集成到建筑基础设施中,并设计用于建筑整个生命周期内的持续运行。

载人升降电梯可以安装在现有建筑上,还是只能用于新建项目?

永久性载人升降系统可以改造安装到现有建筑上,但这一过程需要详细的结构评估和工程审查。安装前必须评估屋顶承载能力、锚固条件、电力供应、幕墙几何形状和防水情况。虽然新建项目更便于集成,但当长期幕墙维护需求增加时,改造系统也常安装于已投入使用的建筑。

永久性载人升降系统应具备哪些安全认证?

适用认证取决于系统安装地区。在北美,系统通常符合 OSHA 1910.66、ASME A120.1 和 CAN/CSA 标准。欧洲项目通常遵循 EN 1808,而澳大利亚和部分亚太地区则参考 AS 1418.13 及相关当地法规。系统还应包含与适用司法管辖区一致的、形成文件的检查、荷载测试和操作人员培训程序。

与临时臂式升降机相比,永久性载人升降系统能达到多高?

临时臂式升降机的最大工作高度通常约为 55 m(180 ft)。建筑维护单元(BMU)等永久性系统可服务从中层结构到超高层塔楼的建筑。紧凑型 BMU 通常可服务高度约 150 m 的建筑,模块化系统可达约 300 m,而完全定制工程系统则用于超高层结构。由于永久性系统集成到建筑结构中,因此能够为高层建筑提供显著更大的幕墙覆盖范围和运行灵活性。

永久性载人升降系统安装后由谁负责维护和检查?

建筑业主和运营方通常负责确保永久性幕墙通行系统按照适用法规得到妥善维护、检查和操作。这包括年度检查、维护记录、操作人员培训和定期维修。许多建筑业主会与原幕墙通行供应商或授权服务合作伙伴合作,以管理持续的检查和维护要求。

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