淺析附著式升降腳手架在裝配式建筑中的技術(shù)運(yùn)用

黃文天

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淺析附著式升降腳手架在裝配式建筑中的技術(shù)運(yùn)用

黃文天

（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024）

以山西省太原市上蘭村在建裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)附著式升降腳手架為研究對(duì)象，從其基本組成出發(fā)，論述了各大系統(tǒng)作為主要組成部分及在裝配式建筑施工過(guò)程中的運(yùn)用機(jī)理與問(wèn)題探究；從其工作原理及施工現(xiàn)場(chǎng)安裝情況方面分析了架體在裝配式建筑安裝過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題和誤差，提出技術(shù)改進(jìn)的方法并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。研究表明，主框架高差改進(jìn)之前的合格率為76.9%，其改進(jìn)后的合格率為93%；分析降低誤差后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)現(xiàn)，縮短了工期并節(jié)約了成本。為附著式升降腳手架在裝配式建筑中的技術(shù)應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)及實(shí)踐參考。

附著式升降腳手架；裝配式建筑；組成系統(tǒng)；工作原理

1 引言

附著式升降腳手架是指搭設(shè)一定高度并附著于工程結(jié)構(gòu)上，依靠自身的升降設(shè)備和裝置，可隨工程結(jié)構(gòu)逐層爬升或下降，有防傾覆、防墜落裝置的外腳手架；其主要由豎向主框架、水平支撐桁架、架體結(jié)構(gòu)、附著支撐結(jié)構(gòu)、防傾裝置、防墜裝置等組成。建筑周邊外防護(hù)架的使用是建筑施工非常重要的一項(xiàng)安全考核項(xiàng)目，本項(xiàng)目使用了附著式升降腳手架，屬于項(xiàng)目施工中的一項(xiàng)重難點(diǎn)，架體安裝及提升過(guò)程中的安全穩(wěn)定效果能有效體現(xiàn)出項(xiàng)目的施工質(zhì)量管理水平，也能作為項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)過(guò)程中的一個(gè)施工亮點(diǎn)進(jìn)行展示。架體提升過(guò)程中的高差對(duì)架體的安全性能有至關(guān)重要的影響，對(duì)架體安裝標(biāo)準(zhǔn)的提升是對(duì)自己的一項(xiàng)考驗(yàn)，也是對(duì)施工本身的一種負(fù)責(zé)態(tài)度。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，建造房屋可以像機(jī)器生產(chǎn)那樣，成批成套制造。只要把預(yù)制好的房屋構(gòu)件，運(yùn)到工地裝配起來(lái)就可以了。由于裝配式建筑的建造速度快，而且生產(chǎn)成本較低，近幾年得到迅速發(fā)展。按照推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展混凝土裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過(guò)剩產(chǎn)能等一舉多得之效。

本文以山西省太原市上蘭村施工現(xiàn)場(chǎng)附著式升降腳手架為研究對(duì)象，多方面分析附著式升降腳手架在裝配式建筑中的技術(shù)應(yīng)用，根據(jù)理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于附著式升降腳手架在建筑中的技術(shù)應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

2 附著式升降腳手架的系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 架體結(jié)構(gòu)

主框架由導(dǎo)軌、龍骨、加固件等組成。導(dǎo)軌由兩根8號(hào)槽鋼組合而成，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為6 m；龍骨選用80 mm×40 mm×3 mm矩形焊管加工制作，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為4.5 m、3 m兩種。導(dǎo)軌兩根槽鋼之間焊有防墜擋桿，與附墻裝置的可調(diào)式卸荷支頂器與防墜擺塊相互配合，起支撐與防墜的作用，導(dǎo)軌槽鋼翼緣板與附著件導(dǎo)向輪相互配合，起導(dǎo)向、防傾覆作用。導(dǎo)軌分別與每層走道板相連接，將其每層的荷載均勻地分散在主框架上；底部桁架以60 mm×30 mm×3 mm矩形焊管為橫桿，連接相鄰兩個(gè)主框架、主框架與副框架；以40 mm×40 mm×2 mm矩形焊管為立桿與斜腹桿；桁架直接承受相鄰主框架之間架體傳遞的荷載，并通過(guò)M16螺栓連接將其荷載直接傳遞給主框架。架體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 架體結(jié)構(gòu)框架圖

2.2 附墻防墜系統(tǒng)

附墻系統(tǒng)由10 mm厚鋼板、8#槽鋼、可調(diào)式卸荷防墜支頂器、導(dǎo)輪、防墜擺塊、彈簧組成。附墻支座通過(guò)穿墻螺栓與建筑物連接，使附著式升降腳手架附著在建筑物上；防墜裝置為單獨(dú)設(shè)計(jì)的防墜擺塊，架體提升時(shí)利用防墜裝置重心與銷孔不在同一豎向直線，且防墜裝置由于重力倒向升降架軌道一側(cè)，從而不妨礙架體提升。當(dāng)整體架發(fā)生意外墜落時(shí)，防墜落裝置由于支座角鋼限位塊不能向下擺動(dòng)，使得架體停止向下運(yùn)動(dòng)。架體意外下墜時(shí)擺塊被激活，導(dǎo)軌的防墜擋桿頂住防墜擺塊起到了防墜的作用，附墻支座上的導(dǎo)向輪與導(dǎo)軌上的滑槽卡在一起變滑動(dòng)為滾動(dòng)同時(shí)防止架體傾斜。附墻防墜系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 附墻防墜系統(tǒng)

2.3 動(dòng)力提升系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)采用特制電動(dòng)葫蘆，額定起重量為7.5 t，既可以手動(dòng)調(diào)節(jié)也可以遙控操控。手動(dòng)主要用于調(diào)節(jié)升降前葫蘆初始受力狀態(tài)，電動(dòng)遙控主要控制架體的自動(dòng)升降。動(dòng)力提升系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 動(dòng)力提升系統(tǒng)

2.4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括電控系統(tǒng)和荷載感應(yīng)系統(tǒng)。電控系統(tǒng)與每個(gè)機(jī)位的荷載感應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線連接，能夠?qū)Ω髦骺蚣艿觞c(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行信息采集、處理和程序控制，顯示各個(gè)點(diǎn)位承受實(shí)時(shí)荷載的數(shù)據(jù)，對(duì)架體同步升降進(jìn)行調(diào)整。如升降時(shí)任意點(diǎn)位的荷載達(dá)到提前設(shè)定好的規(guī)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷電源，停止整個(gè)架體的提升或下降，同時(shí)指示故障部位?？刂葡到y(tǒng)如圖4所示。

2.5 工作原理

附著式升降腳手架的升降原理為：提升鋼絲繩一端固定在建筑物的附著提升裝置上同時(shí)繞過(guò)底部提升滑輪組另一端同電動(dòng)葫蘆的掛鉤連接；啟動(dòng)電動(dòng)葫蘆后，拉結(jié)鋼絲繩使得架體主框架導(dǎo)軌順著附墻導(dǎo)向裝置上升或下降，實(shí)現(xiàn)架體整體同步升降。

圖4 控制系統(tǒng)

3 附著式升降腳手架在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

為了符合國(guó)家倡導(dǎo)的建筑施工機(jī)具機(jī)械化、裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，且符合國(guó)家以人為本的安全發(fā)展、科學(xué)發(fā)展理念，也符合國(guó)家低碳環(huán)保、節(jié)能減排要求，附著式腳手架在實(shí)際工程中被廣泛應(yīng)用和發(fā)展，不僅降低了安全管理成本，而且也降低了施工成本。

3.1 先進(jìn)性

傳統(tǒng)鋼管架都是人工搭設(shè)作業(yè)，而附著升降腳手架采用電控箱來(lái)進(jìn)行架體升降作業(yè)或安全控制，安裝搭建過(guò)程中散搭散拆，幾乎不占用施工場(chǎng)地，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面條件要求較小，省時(shí)省力。

3.2 經(jīng)濟(jì)性

一般18層（50 m高）以上建筑物就可適用，樓層越高經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)越明顯。據(jù)測(cè)算，每棟樓的外架綜合成本與其他類型腳手架相比，可節(jié)省鋼材用量70%，節(jié)省用電量90%，節(jié)省施工耗材30%，每棟樓可綜合節(jié)約30%～60%的成本。

3.3 安全性

附著式升降腳手架能把其他腳手架的室外作業(yè)變成車間作業(yè)；在現(xiàn)場(chǎng)地面或底層組裝，把高空作業(yè)變?yōu)榈涂兆鲎鳂I(yè)；另外能將高層施工懸空作業(yè)變?yōu)榧荏w內(nèi)部作業(yè)，將人工作業(yè)變?yōu)闄C(jī)電控制作業(yè)，極大限度避免了作業(yè)危險(xiǎn)；全鋼裝配架還能杜絕火種、避免火災(zāi)事故的發(fā)生，四周形成相對(duì)封閉的整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，能有效防止高空墜物，避免衍生傷害。

3.4 實(shí)用性

幾乎所有高層、超高層、筒式建筑和造型比較復(fù)雜的建筑均可采用。走道板上斜拉桿件很少，通透方便，人員通過(guò)無(wú)障礙。簡(jiǎn)便、簡(jiǎn)潔，有利于工地文明施工。

在使用功能上，上升能滿足各類主體施工（比如高層房屋建筑，煙囪等超高結(jié)構(gòu)的施工，且能做到上層支模澆筑、中層拆模轉(zhuǎn)料、下層邊墻砌磚）。下降能進(jìn)行外墻裝修（比如打底抹灰、安裝幕墻、貼瓷清洗等）。并且能適用于不同氣候地區(qū)、各種高層建筑物的外架施工需求，可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的建筑主體。

3.5 操作簡(jiǎn)單、使用方便

豎向主框架、附著支撐、底部桁架均定型定模數(shù)生產(chǎn)，運(yùn)輸方便、安裝簡(jiǎn)捷，3～5人即可徒手安拆和操作，無(wú)需使用大量作業(yè)機(jī)械，也不需要大批料具和大量人力。尤其是全鋼裝配式爬架和改進(jìn)的電葫蘆安裝工藝，省去了傳統(tǒng)爬架需要大量人工作業(yè)和電動(dòng)葫蘆重復(fù)安裝的煩瑣工藝及耗時(shí)用工，節(jié)省了大量勞動(dòng)力并減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還保護(hù)了產(chǎn)品，避免了電動(dòng)葫蘆因重復(fù)拆裝、搬運(yùn)造成的人員或機(jī)械損傷。

3.6 機(jī)械化作業(yè)，效率高，易管理

由于附著升降腳手架都是在車間加工，在現(xiàn)場(chǎng)組裝、低空或室內(nèi)作業(yè)、高層使用。除組裝外整個(gè)作業(yè)過(guò)程不占用塔吊時(shí)間，極大提高了施工效率，降低了安全管理難度，還有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工。

3.7 節(jié)能、低碳和環(huán)保

采用附著式升降腳手架有節(jié)能、低碳和環(huán)保作用，符合國(guó)家現(xiàn)在要求的綠色環(huán)保建筑理念。

4 附著式升降腳手架在裝配式建筑安裝中的技術(shù)控制分析

在附著式升降腳手架的安裝與應(yīng)用中，附墻支座的安裝是一項(xiàng)重難點(diǎn)。每個(gè)提升點(diǎn)位在每層上設(shè)置量組預(yù)埋孔，其中導(dǎo)軌對(duì)應(yīng)的預(yù)埋孔供安裝附墻裝置用，另一組預(yù)埋孔供安裝提升裝置使用。提升裝置與附墻裝置預(yù)埋孔中心間距250 mm，兩組孔均設(shè)置在板底下50～100 mm，剪力墻可適當(dāng)降低埋設(shè)高度；同一點(diǎn)位的孔在上下相鄰樓層水平位置偏差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)。預(yù)埋孔直徑應(yīng)以35 mm為宜，可采用外徑40 mm的PVC管埋設(shè)。

4.1 附著式腳手架安裝前的位置確定

附著式升降腳手架在安裝前應(yīng)通過(guò)放線確定其機(jī)位位置，附著式升降腳手架的第一道走道板應(yīng)鋪放在鋼管架搭建的水平平臺(tái)上。在施工現(xiàn)場(chǎng)，由于地面平整度較低，因此，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量不同位置的高度差，找準(zhǔn)水平點(diǎn)從而進(jìn)行搭建。架體安裝平臺(tái)水平是影響附著式升降腳手架安裝成功的關(guān)鍵因素，因此，安裝平臺(tái)的搭建必須由專業(yè)人員完成，在合理的范圍內(nèi)盡量縮小誤差以保證架體的準(zhǔn)確安裝。

4.2 不同裝配式建筑施工對(duì)附著式升降腳手架安裝的影響

部分建筑在施工時(shí)采用現(xiàn)澆樓層和預(yù)制樓層兩部分，下面樓層主體采用現(xiàn)澆混凝土澆筑，上面樓層主體采用預(yù)制裝配式建筑。如果在現(xiàn)澆樓層澆筑時(shí)出現(xiàn)高度不統(tǒng)一的情況，會(huì)造成預(yù)制樓層安裝誤差，從而影響機(jī)位與墻板的對(duì)接和架體的安裝。因此，在現(xiàn)澆樓層的澆筑時(shí)，應(yīng)保證澆筑完成后的主體處于水平高度，從而保證預(yù)制墻板的安裝，以達(dá)到架體順利安裝的目的。

4.3 預(yù)制樓層的制作和安裝

裝配式樓層的墻板在制作與安裝的過(guò)程中也可能存在誤差。相比于現(xiàn)澆混凝土，在裝配式建筑的應(yīng)用中，附墻支座預(yù)留的穿墻螺栓孔在工廠提前進(jìn)行預(yù)留，因此預(yù)制墻的穿墻螺栓孔與設(shè)計(jì)是否一致至關(guān)重要。如果出現(xiàn)不可調(diào)整的誤差，只能以改變機(jī)位的方法來(lái)重新設(shè)計(jì)安裝，造成了財(cái)力物力的浪費(fèi)，所以附著式升降腳手架的設(shè)計(jì)人員與預(yù)制工廠的前期溝通顯得尤為重要。

4.4 附著式升降腳手架技術(shù)研究改進(jìn)辦法

傳統(tǒng)的附墻支座背部連接孔為直徑為35 mm的圓孔，在裝配式建筑中我們采用將圓孔改為長(zhǎng)孔的方法，并且在受力允許的范圍內(nèi)將長(zhǎng)孔的長(zhǎng)徑增加到100 mm，可調(diào)節(jié)范圍變大，在一定的誤差內(nèi)有效提高了架體的安裝成功率。

5 全鋼附著式升降腳手架的安全性能分析

根據(jù)規(guī)范要求，附著式升降腳手架相鄰豎向主框架的高差小于等于30 mm、整個(gè)架體最大升降差小于等于80 mm時(shí)為最安全的高差范圍。根據(jù)爬架提升原理及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后，分析造成附著式升降腳手架安全性能減小的原因。

5.1 電動(dòng)葫蘆使用分析

由于現(xiàn)場(chǎng)使用混亂，同一棟樓使用不同種類電動(dòng)葫蘆的情況普遍存在。因?yàn)椴煌蔚碾妱?dòng)葫蘆提升速率不同，所以在提升的過(guò)程中勢(shì)必會(huì)造成主框架產(chǎn)生高差。如果把電動(dòng)葫蘆按編號(hào)分類碼放，確保同批次電動(dòng)葫蘆安裝至同一棟樓，這樣就會(huì)保證架體的提升速率相同，從而減少附著式腳手架在建筑運(yùn)用中的主框架高差。電動(dòng)葫蘆使用情況如圖5所示。

圖5 電動(dòng)葫蘆使用情況

5.2 鋼絲繩使用分析

架體提升前，不能保證鋼絲繩處于同時(shí)繃緊狀態(tài)，鋼絲繩的松緊不統(tǒng)一也成為主框架存在高差的成因之一。因此，在提升之前應(yīng)對(duì)鋼絲繩停機(jī)檢查，未繃緊的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆應(yīng)單獨(dú)打開提升繃緊，檢測(cè)到鋼絲繩處于繃緊狀態(tài)并且架體高差統(tǒng)一后再同時(shí)打開所有電動(dòng)葫蘆，使得提升后的架體也處于同一高度。鋼絲繩使用情況如圖6所示。

5.3 高空作業(yè)分析

架體的搭建要在空中完成，在安裝難度較大的情況下極易造成施工工藝的不規(guī)范，從而使整個(gè)架體在施工中產(chǎn)生誤差。如果在施工現(xiàn)場(chǎng)制作方便施工的移動(dòng)式操作平臺(tái)，統(tǒng)計(jì)好每部分使用材料數(shù)，減少倒料次數(shù)，就能在保證施工質(zhì)量的同時(shí)大大縮短施工時(shí)間。高空作業(yè)情況如圖7所示。

圖6 鋼絲繩使用情況

圖7 高空作業(yè)情況

6 效益分析

在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主框架高差改進(jìn)之前的合格率為76.9%，其改進(jìn)后的合格率為93%，極大提高了工程施工的質(zhì)量。

6.1 社會(huì)效益

經(jīng)過(guò)論證，避免了安全影患，展示了公司技術(shù)水平，提高了公司知名度，為后續(xù)技術(shù)創(chuàng)新積累了經(jīng)驗(yàn)和參考數(shù)據(jù)。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

嚴(yán)格按照分析結(jié)果安裝，提高了工效，提高了合格率，提升了安裝質(zhì)量，由于制定了行之有效的施工程序和科學(xué)合理的施工工藝，避免了因安裝不到位造成的材料重新倒運(yùn)及返工，縮短了工期（平均每棟樓可縮短工期2 d），節(jié)約了成本?？s短工期、一次施工合格直接經(jīng)濟(jì)效益分析如表1所示。

7 結(jié)論

附著式升降腳手架已經(jīng)成為建筑施工的發(fā)展趨勢(shì)，相比傳統(tǒng)腳手架具有低碳性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性、智能化、機(jī)械化、美觀性等優(yōu)點(diǎn)，但是處于發(fā)展中的全鋼式附著升降腳手架還存在許多問(wèn)題。本文以山西省太原市上蘭村施工現(xiàn)場(chǎng)的附著式升降腳手架為研究對(duì)象，分析了附著式升降腳手架的工作原理及在裝配式建筑中的安裝運(yùn)用，主要得到以下結(jié)論：①論述了附著式升降腳手架的基本組成及工作原理，具有經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用性等優(yōu)點(diǎn)，具有極高的推廣價(jià)值。②從附著式升降腳手架的工作原理及安裝經(jīng)驗(yàn)中分析其在裝配式建筑應(yīng)用中的存在的問(wèn)題，為其在安裝與提升過(guò)程中減少誤差提供了行之有效的理論依據(jù)及方法，降低安全影患的同時(shí)提高了安裝效率。③從附著式升降腳手架的使用及安裝方面分析其安全性能，探究其產(chǎn)生的原因并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為提高其安全性能提供了有效的方法。④分析附著式升降腳手架技術(shù)改進(jìn)后所產(chǎn)生的效益，為其生產(chǎn)及推廣提供了重要理論支持。

表1 縮短工期、一次施工合格直接經(jīng)濟(jì)效益分析表

項(xiàng)目?jī)?nèi)容費(fèi)用計(jì)算備注 人工費(fèi)8天×10人×200元/人=16 000元平均10人 材料重復(fù)倒運(yùn)費(fèi)4棟×300元/棟=1 200元 施工水電費(fèi)10天×100元=1 000元 總計(jì)18 200元

［1］秦春芳，張鎮(zhèn)華，魏忠澤，等.JGJ 202—2010 建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］《建筑施工手冊(cè)》編寫組.建筑施工手冊(cè)［M］.第4版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］陳斌.附著式升降腳手架控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)［D］.寧波：寧波大學(xué)，2016.

［4］遲紅.新型腳手架開發(fā)與設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究［J］.技術(shù)探討，2015（1）.

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2095－6835（2019）03－0045－04

TU731.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.045

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕