高層建筑外爬式腳手架穩定性分析

文/王學榮 青建集團股份公司 山東青島 266000

高層建筑施工中，外爬式腳手架是臨時性結構物，在建筑施工中起到了重要的支撐作用，給施工帶來了方便。特別是高空作業的時候，使用這種腳手架可以滿足特殊的施工需求。目前的高層建筑結構復雜化，不僅跨距大，而且建筑結構面積也大，使得施工的危險系數增加。架設這種外爬式腳手架不僅方便施工，而且還可以在一定程度上保證施工安全。

1、安全互鎖式電動腳手架的基本構成

安全互鎖式電動腳手架的基本構成包括四個部分，即腳手架的框架體系、腳手架的承力結構、腳手架的電氣控制系統以及腳手架的安全保險裝置。

1.1 腳手架的框架體系

腳手架的框架體系是用于建筑施工當中的外圍防護作用，也可以在施工中作為平臺使用。腳手架的豎向主框架組合情況來看，槽鋼、鋼管與角鋼之間用m24絲桿穿墻絲穿墻螺栓聯接。腳手架的水平支撐框架是標準模數定型組合，用m24絲桿穿墻絲穿墻螺栓聯接。

1.2 腳手架的承力結構

從受力結構上來看，所采用的是升降架懸空的方式發返回支撐作用，用于承重的滑輪和導輪不僅穩定，而且具有很大的承載力。墊板的規格為80毫米×80毫米×5毫米，螺栓為m24絲桿穿墻絲穿墻螺栓，連接到主體結構上。導軌槽中安裝有端頭雙導輪，可以實現縱向升降，不會產生傾覆的現象。

1.3 腳手架的電氣控制體系

腳手架是自動化運行的，通過電動葫蘆正向運轉和反向運轉進行升降運動，所有的這些都是在電纜電柜的控制下完成的。電動葫蘆在架體吊點上懸掛，升降都是自動隨著架體運行的。施工的過程中，無須搬移電動葫蘆，電氣控制系統可以安全穩定地運行。

1.4 腳手架的安全保險裝置

從腳手架的安全保險裝置設計情況來看，所采用的是雙防墜連鎖機構，設置有三道導向梁，防墜器就安裝在最下面的導向梁上，兩者連接為一體，共同發揮作用。滑輪與電動葫蘆相互聯接，滑輪鑲套滾針軸承提升，使得提升滑輪與輪軸之間不會產生很大的摩擦力。安全保險裝置中的掛繩棒用彈簧彈起，啟動杠桿機構，摩擦輪就會進入到剎車區域中，就可以避免架體出現墜落的現象。

2、SAPZO00軟件的穩定性分析

SAPZO00軟件的新功能是用于分析結構的非線性時程反應，還可以對材料所具備的特性進行分析，諸如阻尼構材、減震器以及Gap構材等等，對于局部結構的非線性予以分析。SA2P00O軟件不僅具有分析功能，還可以應用于建模、編輯文本，還具備荷載功能、設計功能等等。

2.1 SA2P00O軟件所具備的建模功能

SA2P00O軟件是用于分析有限元結構的軟件，一般的軟件程序無法實現的模型以及結構復雜的模型都可以提供。從建模的界面來看，是非常簡單的圖形化界面，在模塊庫有也預設的模型，修改對應的數據就可以使用了，非常方便。SAZPO00建模中，要對材料的性質定義，之后將對應的幾何分布圖畫出來，將材料的屬性和荷載類型確定下來，將構件的模型建立起來。SA2P00O軟件建模中，所包含的對象類型主要為4種：第一種為點對象；第二種為線對象、第三種為面對象、第四種為實體對象。

使用SAPZ000軟件建模，所需要遵循的原則是，建模對象的幾何特性要對應于研究的實際構件，采用這種方式可以將模型簡化，而且在進行模型分析的時候會更容易一些。

SAPZ000軟件的圖形界面中上為建模提供了各種可以利用的工具，可以對基本的模型進行修改，也可以根據自己的需要對模型進行修正，以優化設計。

2.2 SA2P00O軟件所具備的分析功能

SAPZ000軟件與其他的有限元分析軟件有所不同，其最大的特點就是在分析的過程中，可以將所有的分析方法都充分利用起來。其分析功能之強大，除了時程分析之外，包括動力分析、模態分析、靜力分析、反應譜分析以及靜力彈塑性分析等等都可以使用SA2P00O軟件完成。分析方法不同，卻可以在運行程序的過程中同時進行，而且所獲得的分析結果經過綜合后傳輸出來。

3、外爬式腳手架主要承重部件進行有限元分析

3.1 外爬式腳手架的輪滑受力情況分析

外爬式腳手架的輪滑處于腳手架框架的下方，連接在導軌上，主要包括6個組成部分，即側板、銷軸、加強筋、滑輪、擋板和頂板。

當外爬式腳手架處于運行狀態時，整體架體的荷載以及施工的荷載都是采用鋼絲繩穿過滑輪的方法承擔，這樣可以將荷載減輕。計算腳手架的承重部件，就可以明確滑輪部分要低于屈服應力，在槽鋼肢尖位置為滑輪軸、底板連接到雙槽鋼的位置，這里會存在滑輪部分承重超過屈服應力的現象。而存在這種現象的主要原因是這個位置的應力比較集中。

外爬式腳手架的輪滑受力情況進行優化處理，可以采用兩種方法。

其一，給滑輪軸位置施加力，此為使用腳手架的時候的最大力，在具體的工作中，就會相應地干山受力情況，通常不會超過最大的屈服應力，這就意味著滑輪部分承重符合要求。在施工中還要對這個位置的變形情況進行檢查，以及時發現問題及時處理。

其二，肢尖處也會出現應力集中的問題。對于這個位置的受力情況進行處理，就可以使用頂板厚度加厚的方法。如果用這種方法依然不奏效，還可以在肢尖處倒角處理，這樣就可以緩解應力集中的問題。

3.2 外爬式腳手架的承力梁受力情況分析

腳手架的支撐需要承力梁發揮作用。底板與主體結構使用m24絲桿穿墻絲穿墻螺栓聯接，架體與鋼絲繩使用支撐板連接，導軌槽中安裝有端頭雙導輪，確保架體可以縱向升起和降落，這樣可以避免出現傾覆的問題。承力梁的應力要低于屈服應力，支撐板軸孔處的應力要相對集中一些，會出現超過屈服應力的問題。

外爬式腳手架的承力梁受力情況進行優化處理，可以采用的方法是，將底板的寬度增加，軸孔處的集中應力問題就會有所緩解，會大大低于屈服應力。

結語：

綜上所述，本文針對高層建筑外爬式腳手架的穩定性進行分析，可以明確，要使得這種腳手架的作用得以充分發揮，就要嚴格按照要求使用規范，還要根據工程施工實際需要做好腳手架的架體穩定性分析工作，對腳手架不斷完善，以切實地發揮其安全性作用。

參考文獻：

[1]張劼，葉中豹，費家倉，等.扣件式滿堂腳手架穩定性非線性分析[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2014(01)：87-88.