讲义总结建筑工程附着式升降脚手架施工技术总结.doc
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第一卷脚手架 2
第一卷脚手架
1 附着升降脚手架的发展概况
1.1 架体构造
附着升降脚手架的架体为一悬空设置的脚手架段,一般按3~4.5层楼高的施工需要设置,架体高度H为9~18m,宽度lb为0.8~1.0m,单体长度L取决于附着的水平支承跨度l和悬挑长度lx,l一般为4.5~7.5m。
架体种类按其设置位置可分为角部架体和中部架体2种;按其悬挑情况可分为一端悬挑架体、无悬挑架体和两端悬挑架体3种;按其是否组合导轨则可分为组合导轨架体和不组合导轨架体2种(见图1)。
图1 附着升降脚手架架体的类型
架体构造一般可分为竖向的架体主框架(可简称“架体主框架”或“竖向主框架”)、架底构造梁架(可简称“架底结构”或“架底框架”)和架体板3部分。
当架体附着的水平支承跨度小于4.5m时,可仅由架体主框架和架体板构成。
1.1.1 架体主框架设计的加强与合理化、定型化
由于架体主框架是构造架体和受力传力的主要构件,各研制单位根据加强其设计安全度、与架体和附着支承连接以及装设提升和防坠装置的要求着手进行改进和“推陈出新”,在构造形式及其合理化和定型化方面都取得了可喜的进展,其中主要有:
①出现了片式框架、格构柱式框架和导轨组合框架(图2)等多种构造形式;②采用了定型焊接段组合结构,在加强结构刚性设计要求的同时,也满足了便于安装、运输和存放的要求;③适应了装设附着连接、提升和安全装置的要求,在设计上已趋于合理。
图2 架体主框架的构造形式
1.1.2 进一步完善架体底部结构设计
架体底部结构的命名取决于其构造方式,当采用脚手杆件组装的桁架梁式构造并与架体板连结成一体时,称为“架底构造梁架”;当采用定型的焊接桁架构造时,可称为“架底桁架”或“架底框架”。
当附着支承的水平跨度小于4.5m时,亦可不设置架底结构,而由单设的水平梁件或脚手架体结构直接将架体荷载传给架体主框架和附着支承。
图3 架体底部结构形式
两年来在架底结构设计方面的主要进展为:
①架底构造梁架的构造已趋于定型;②开始试用定型焊接结构(杆件采用型钢或钢管)的架底桁(框)架;③解决悬挑段的拉吊问题,即在架体主框架上成组对称设置斜拉杆件(见图3)。
1.1.3 架体荷载试验取得可喜成果
为了解采用扣件式钢管脚手架杆件组装的架体在受载后的内力分布情况,上海建工集团八建公司组织进行了系列试验,已取得了一批可喜的成果,其中主要有:
①架体板结构的帮忙作用可使架底构造梁架提高约30%的承载力(但这一提高中应包括架体板结构可将架体荷载直接传给架体主框架的部分);②在组装架体的过程中有明显的安装应力存在;③架底梁架的内力分布情况与理想的桁架受力情况尚有一定差异;④在标定测试成果、消除或减小测试误差方面取得较为理想结果。
1.2 附着支承
附着装置是将架体可靠地附着于工程结构的装置(包括在升降状态和使用状态),并将架体荷载传递给工程结构承受,附着装置也是设置提升、防倾和防坠装置的所在之处。
因此,附着装置是附着升降脚手架中最重要的受力部分,形成并推动附着支承技术的发展。
1.2.1 附着支承形式的进展
图4 附着支承构造的形式
最早出现的附着支承采用悬挑支承构造,包括设置挑架、挑梁、挑桁架梁等(图4a);以后出现了吊拉式、套管(框)式和导轨式;近两年来,则又出现了导座式以及由上述5种基本方式分别组成的挑轨式、套轨式、吊套式和吊轨式(图4b~i)。
其中悬挑式已停止单独使用,目前在国内应用的为后8种形式。
从上述的类别归纳中可以看出,附着支承构造的形式已经齐全,并开始进入完善其设计与安装技术的阶段。
1.2.2 附着支承设计的进展
两年来,在完善附着支承的设计方面取得了以下进展:
①提高附着支承结构的设计安全度,采用刚度好的焊接结构,加大了杆件的设计截面,选用更为可靠的附着连接构造;②把附着与防倾、防坠要求结合起来,普遍地装设了防倾、防坠装置,并较好地解决了它们之间的连接组合问题;③采用留椭圆孔、上下固定位置可调节等措施,较好地解决了方便装拆的问题;④初步满足了在任何工况下,架体两侧沿竖向均有两个独立的附着支承点的要求;⑤初步解决了有阳台等情况下架子远离墙体的挑出支承问题;⑥在探索上部附着点因混凝土强度较低问题的解决措施方面取得进展。
1.3 提升设备和升降控制
1.3.1 3种升降方式
附着升降脚手架初期被称为“整体提升脚手架”,但采用周边架体整体升降只是其3种升降方式中的1种,另外两种为分段升降和互爬升降。
3种升降方式各有其特点:
整体升降可适应按整层流水的施工作业要求,周边一体也有利于保持升降时的整体稳定,但安全要求较高,控制同步升降要求的
难度也较大;分段升降可适应按分段流水的施工作业要求,升降易于控制,但用时较多;互爬升降除具有分段升降的特点外,其升降段在升降时具有3个方向(墙体和两侧固定架段)的附着支承,能较好地保持升降时的稳定。
1.3.2 提升设备和升降装置的技术进展
提升设备已出现4种:
手拉环链葫芦、电动环链葫芦、卷扬装置和液压提升装置。
手拉环链葫芦是沿用已久的起重机具产品,价格便宜、易于操作、使用方便。
因采用人工操作,当出现故障时,可及时发现、排除或予以更换。
但它原为单个使用的牵引和起重作业设计,并不完全适用于多节或整体提升附着升降脚手架时的群体高空作业要求。
电动环链葫芦为相应吨位手拉葫芦去掉手拉链轮和手拉链条等零部件,增加盘式制动电动机和行星减速器后改装而成,可实现群体使用时的电控操作。
但其设计仍以手拉葫芦为基础,仍存在着与手拉葫芦基本相同的问题,如绞链、翻链、断链和断轴等诸多难以消除的问题,成为引发事故的主要原因之一。
卷扬提升也是可以采用的提升动力之一。
桂林中鹰模板有限公司研制的将8500∶1减速器放入卷筒内的钢丝绳提升机,解决了现有卷场机笨重以及安装和操作方式等均不适于附着升降脚手架使用要求的问题,试用效果较好。
对液压提升设备和液压提升技术的研究也已获得重大进展,并开始在工程中应用。
目前已出现两种不同的液压设备和升降方式:
一种用于吊拉式附着升降脚手架,采用江都建筑专用设备厂生产的SJD-80型穿心式液压千斤顶,带动架体沿支承杆升降,可用于分段或整体提升(图5a);另一种为中国建筑六局形式(为套轨式附着升降脚手架),采用参考自升塔吊顶升装置设计的,可移装的液压千斤顶,由伸出缸体顶升架体,油缸行程为450mm,速度200mm/min,每走一个行程后,用穿销固定,使缸体恢复原位,然后开始另一个顶升行程。
可用于单体(段)或多段的提升。
完成提升后,拆移至另一段(节)架体(图5b)。
图5 液压提升装置
卷扬和液压提升设备的技术进展,为附着升降脚手架提升动力的多样化开启了新的发展之门。
1.3.3 限载和同步控制技术的进展
在多节、尤其是整体升降的情况下,如何实现升降的同步要求,是避免附着升降脚手架出现过大的超载,以确保安全的迫切课题。
为了满足对升降同步性的控制要求,提出了“三自”的目标,即:
自动显示、自动调整、遇故障自停。
这“三自”的控制要求,意味着需要引入高新控制技术,即升降技术参量(数)的测定、传输、显示、调控和因应动作技术,这是建筑施工脚手架工程向技术现代化迈进的重大突破。
两年来所取得的主要进展为:
①比尔特整体提升电动爬架(吊轨式附着升降脚手架)在每个提升机上设有保护装置,当出现障碍、超载或卡链等情况时,能将信息及时反馈到操作盒上,自动报警、显示故障位置并同时切断电源,使整架停止升降;②江都厂的液压升降控制台设有各机位运行状态显示系统,供操纵人员监控各千斤顶运行情况、及时排除故障,并依据大荷载需要高压力的原理,自动调节千斤顶的升速;③桂林圣安建筑外架技术开发部研制成功了“限载联动防坠器”,由限载联控装置和锁紧装置等组成,它根据弹簧钢的弹性变形与荷载的线性关系,调定限位开关的控制距离,将提升力的变化转化为限位开关的信号变化后,反馈到集群控制线路中,达到及时进行报警、显示、停机等自动控制的要求;④江苏省建筑科学研究院研制出了“电动整体升降脚手架预警安全保护系统”,为检测并显示各机位受力状态的多处理器微机自动检测控制系统,它由串联于电动葫芦机位上的机械式载荷传感器(见图6)、中继站和自动检
测显示仪组成,每4只传感器并联为一组并联至中继站,各中继站用1根电源线和信号线合一的电缆线串接至自动显示仪,将各机位的荷载限定在10~40kN的范围内,当机位荷载超出上述范围时,传感器立即向中央自动检测显示仪发出报警信号并指示异常机位及其情况类型,切断总电源并发出声、光报警信号。
图6 预警安全保护系统
整体提升的同步控制是难度极大的技术课题,就现在的进展来看,可望能较快地获得圆满的解决。
1.4 防坠装置等安全设施
1.4.1 防坠装置的进展
对防坠装置的设计要求为:
①应按不小于1.2倍可能出现的最大坠落荷载设计,并达到制动迅速、可靠和构造简单、实用的要求;②从架体发生坠落,防坠装置起动,到将架体停住的制动距离,应不超过架体所能承受的最大冲击力和变形的要求;③防坠装置应能经受使用期间可能达到的试验次数而不失效或降低其设计性能;④防坠装置必须设置在架体主框架部位,且每榀架体主框架处必须设置;⑤防坠装置必须具有确保其有效的检查规定和管理措施。
图7 防坠装置的制动类型示意
在《暂行规定》要求必须设置防坠装置以来,在工程中使用的各类附着升降脚手架基本上都加设了防坠装置。
根据其采用的机械制动原理和构造,可大致分为两大类8种。
如图7所示。
目前已出现的各种防坠装置一般都能达到及时制停的要求,并有几种防坠装置产品面市,如广西圣安的限载联动防坠装置,采用凸轮构造防坠器(见图8);广西第一建筑工程公司产品“FZ25型爬架防坠器”采用楔块套管构造(见图9)。
图8 采用凸轮构造的防坠器
图9 采用楔块套管构造的防坠器
但就总体来看,防坠装置仍处在发展和完善阶段。
即使已经初步定型者,也需继续改进和完善,以适应附着升降脚手架有关组成技术的发展和更好地满足可靠、长效、小型(化)和经济的要求。
1.4.2 不坠落技术研究的进展
两年来,在不断完善爬架设计与施工技术的可靠性和健全相应的限制控制措施方面已取得的主要进展为:
①加强附着支承和架体主框架的设计安全度,使其能有把握地承受在升降和使用工况下可能出现的最大荷载的作用,并及时将其传给工程结构;②增加附着支承点的数量,加强附着支承构造与工程结构之间的连接和传力构造设计,增大附墙螺栓直径和传力面积,提高混凝土的强度(采用早强措施等)或增加临时性的加强(固)措施;③提高提升设备的设计安全系数,加强产品质量控制和使用中的检查管理(包括维修、更换);④对附着升降脚手架可能出现的不利工作状态,如支承跨度、水平和竖向悬臂长度、跨越阳台等的大挑支状态等作出适当限制;⑤限制架体自重和使用荷载,用限载装置控制升降工况下可能出现的危险状态,及时停止架体升降作业,避免发生意外。
2 安全管理工作的进展和尚需抓紧解决的问题
2.1 设计规定
2.1.1 名称、型号和有关使用术语的标准化
为解决当前大量存在的命名和实用术语的混乱、不利于标准化管理要求的情
况,确定了该类脚手架应采用的标准名称和可以使用的俗称和简称。
一些原使用的名称,应予逐步更用标准名称。
还应标明其类别和型号,并不得超过该型号的性能指标,任意扩大其适用范围。
2.1.2 设计方法和计算模式的初步确定
由于各组成部分的材料、构造和设计要求不同,因此,其所采用的设计方法分别确定为:
用脚手杆件组装的架体部分采用脚手架的设计方法;附着支承、架体主框架等型钢结构,按《钢结构设计规范》(BGJ17—88)进行设计;提升设备、吊具索具、升降机构和防坠装置等按起重机械(具)进行设计,采用单一系数设计法,保证达到足够的设计安全系数。
以
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