张永红

[摘 要]附着升降脚手架是悬空升降的起重机械，是起重机械和施工脚手架交涉的边沿学科，是行业最前沿的科技产品，世界上均无专业的安全技术标准，是我国的自主创新产品，保证施工安全是附着升降脚手架应用的基本前提。

[关键词]附着升降脚手架；受力；防坠；同步控制；停层系统

中图分类号：P61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0068-02

1.引言

附着升降脚手架的特点是群机悬空升降、起重机和被起重物体的重心在起重机械着力点（建筑物外墙）的水平平面外，在理论和实践中突破了目前世界起重机械必须遵循的平衡原则：起重机械在起重时，起重机和被起重物体的重心必须在起重机械陆地表面着力点的水平平面内。

附着升降脚手架是世界装备制造业中国创造的典型，是节能减排的环保产业。其特点是搭设4-5层的楼高的脚手架架体，利用自身配制的起重系统、防坠系统、防倾斜系统、同步控制系统、停层系统，沿建筑物悬空升降满足施工要求。替代原来由地面一直搭设至顶的建筑物高度（22层至200层）的施工外脚手架，节省大量施工中的外脚手架钢材，节约资源、节约能源、减少二氧化碳的排放量。

2.产品简介

四川华山建筑有限公司研发的HS10型吊拉式附着整体升降脚手架是搭设一定高度的脚手架，通过附着支承结构利用电动环链提升机根据施工需要将脚手架进行升降的一种设备，具有操作方便、安全、快捷、综合施工成本低的优点（使用成本为传统悬挑双排脚手架的1/2到1/3）；由起重系统、防坠系统、防倾系统、同步控制系统、停层系统以及架体结构组成。其中架体结构由竖向主框架及水平桁架基础节、竖向主框架标准节、水平支承桁架标准节以及普通脚手架组成。

HS10型吊拉式附着整体升降脚手架的整体技术水平处于国内乃至世界领先地位，是全新的悬空升降学科在实践中的成功应用，已获得23项国家专利（其中发明专利11项）。已经通过四川省经信委、四川省财政厅重大技术装备首台套认定，入选中华人民共和国工信部、财政部、保监会的重大技术装备首台套推广目录，在使用过程中财政补贴保险费的80%。

3.工程概况

中铁八局集团有限公司的中鐵信托大厦项目使用了该重大技术装备。中铁信托大厦1、2号塔楼是 中铁嘉煜投资有限责任公司 开发建设，建设地点：成都市高新区。本工程地上30层，标准层层高4.15米，总高度136.00米。本工程1层到5层、15层、30层为非标准层，15楼为避难层，层高为4.50m；6层到14层、16层到29层为标准层，层高4.15米。本工程建筑物外形基本规则，但周围一圈外伸有550mm长的楼板，标准层层高很高，达到4.15米且层高有变化：15层避难层的层高达4.5米；因此，本工程附着升降脚手架设计、制作、施工难度很大。根据工程具体情况及总包方要求，中铁信托大厦1、2号塔楼外架服务范围为第6层到30层顶，采用分片附着升降脚手架，提供主体施工及建筑外立面施工防护。架体采用华山建筑有限公司HS10系列中的全钢结构附着升降脚手架并由华山建筑施工；起重设备采用定做的7.5T电动环链提升机，链条长度能保证8.5米以上，提升高度要保证一次连续提升5米以上，三相专用盘式电动机采用短时工作制的电动机、工作时间接近一个小时。

4.受力体系

建立底部空间六面体结构，吊点设在直角立面体框架结构底部平面内，作用力点在架体重心上，中心垂直起吊，不存在侧向分力或很小，架体升降过程安全平稳。

1）基础节承受平行于建筑物外立面和垂直于建筑物外立面的双向力。

2）提出双向受力的受力体系，为进一步发展悬空升降理论找到了研究方向。

双向受力基础节图如图1：

附着升降脚手架设置竖向主框架和水平支撑桁架，在竖向主框架和水平支撑桁架交叉部分即电动环链提升机的下吊点设置处设置双向受力基础节。吊点设在直角立面体框架结构底部平面内，作用力点在架体重心上。水平支撑桁架必须是六面体空间不可变结构，且设置斜杆（不相邻端点间连接斜向撑杆）能够左右、上下方向延伸，竖向、水平两个方向的连接构件（六面体结构横杆）设置缺口时，应在缺口部位设置加强构件。

中国原创的在高层建筑施工应用的附着升降脚手架，实现了附着升降脚手架由静止到运动的飞跃，其特点是悬空升降、群机作业，升降时，起重机和被起重物体总体的重心在起重机械着力点的水平平面外。通过对附着升降脚手架基本的受力体系的理论研究，发现附着升降脚手架与传统的起重机械完全不一样。与塔机、施工电梯不一样，附着升降脚手架不仅承受竖向方面的力还要承受水平方向的力，即：承受平行于建筑物外立面和垂直于建筑物外立面的双向力，因此，附着升降脚手架设置竖向主框架和水平支撑桁架，在竖向主框架和水平支撑桁架交叉部分即电动环链提升机的下吊点设置处必须设置双向受力基础节。这样，可以缩短电动环链提升机的拉力在水平方向的传递距离，同样的力产生的力矩变小，例如：双向受力基础节的水平宽度为600MM，吊点设在中间，左右两边的距离为300MM；如不设基础节，以立杆间距为1500MM，吊点距一边300MM，距另一边1200MM，后者产生的力矩为前者的4倍，加上系统性、稳定性方面因素如抖动、坠落等产生变形的破坏，起码5倍以上。

5.防坠系统

设计机械手启动防坠装置，将冲击制动防坠变为渐进的摩擦制动防坠。活块与圆锥体之间是斜圆锥面接触，接触面大、可靠，利用圆锥体中的防坠吊杆与活块、圆锥体之间的由小到大的变形，产生由小到大的摩擦力达到动态连锁防坠，从而有效的防止意外坠落。

1）本防坠装置将国家非常重视的机器人设计原理成功引入建筑业，实现防坠功能。

2）利用发生意外堕落时起重系统受力必然消失的特点，此时，始终处于有效保护的压簧推动机械手（含大手臂、小手臂、手指）推动专用夹具中的活块摩擦力制动防坠。

3）将竖直方向的压簧推动机械手推动运动转化为水平方向的机械手指的圆弧运动。系统防坠触发灵敏且防坠过程作用力为渐变模式，有效缓解冲击载荷形成的过载现象，防坠触发后形成自锁，必须在提升作用力重新达到一定程度并且架体有上升动作时才能解锁，能有效防止误动作所致防坠失效。

如图2，防坠系统由吊装激发装置⑦、摩擦锁紧装置（防坠座）⑨、防坠杆⑩、防坠挑梁⑥及防坠承力拉杆⑤组成。作用原理：当架体存在异常下坠时，起重吊钩没有力作用在下吊钩击发组件上，下吊钩击发组件在弹簧力作用下产生复位动作，通过连杆机构击发防坠活动舌片贴紧防坠杆，舌片在摩擦力作用下向上运动，在防坠座锥面侧面分力作用下形成水平平移动作，在防坠座螺纹圆柱面的共同作用下抱死防坠杆，通过防坠杆把架体下坠的力传递到防坠梁和防坠拉杆上最终把力卸载到建筑物上，在反作用力的作用下把架体重量承载住，形成防坠作用。

6.群机升降同步控制

让电动环链提升机和传感器的传力构件合二为一，解决了传感器不能适应复杂多变、环境恶劣的施工环境的问题，简单可靠，完成对各个起重机的承载力的动态监测，用独特的对群机升降的控制系统实现了在环境相对不变下、环境恶劣的施工自动升降，提高了建筑施工的科技水平。

7.停层系统

在超出停层时将销轴取出，等跨越了该附墙支承座后再将销轴置入，然后作下降，就实现了机械式自动停层。

1）实施自动停层。

2）停层后的误差只有附墙支座或预埋连接孔的误差。

3）销轴被附墙支座挡卡而因撞击、震动而减缓并承受坠落的冲击力，实现有效防坠。

如图3，停层系统系统由导向附墙支座、2个Ф25直径的停层销、导向工字钢组成。原理：导向工字钢开两孔，安装停层销，通过停层销把架体载荷传递给附墙支座，同时导向滚轮组件把销子挡死防止其串动，形成停止后自锁。工字钢停层销孔尺寸设计时为固定尺寸，停止后架体机位间的高度误差為预埋孔误差，实现自动停层高度。

8.结束语

外爬架的使用，在高层建筑中越来越受到重视，高层建筑中使用外爬架，具有明显的优点，可加快施工速度，缩短施工工期，降低操作人员的劳动强度，安全可靠，经济合理等。对外爬架施工技术的研究，让我们更深入的了解其施工特性，总结经验，促进外爬架行业的发展和设备的改进。

参考文献

[1] 《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011.

[2] 《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012.

[3] 《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-2010.