整體式智能爬架提升系統(tǒng)安全性研究

王遠兵

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東 珠海519000）

1 工程概況

中交南方總部基地建設(shè)工程位于廣州市海珠區(qū)，與珠江后航道相鄰。依據(jù)規(guī)劃要求，總建筑面積約5.5×105m2，設(shè)置有A、B、C 3 區(qū)，并構(gòu)成建筑群。項目建成后，將成為該區(qū)域的標志性建筑，有助于廣州經(jīng)濟與旅游事業(yè)的發(fā)展。

2 驗算內(nèi)容

本方案按照使用工況和提升工況分別進行驗算，驗算的主要內(nèi)容為附墻支座和提升掛座的螺栓受拉、受剪驗算，以及與其接連的混凝土構(gòu)件的承載力等。根據(jù)機位布置以及建筑結(jié)構(gòu)情況，選取機位間距較大的24#機位驗算，機位跨度5.5m。

本項目懸挑梁部位最不利機位跨度為5.5m，架體寬度為0.6m。

附著式升降腳手架對建筑結(jié)構(gòu)的附著力是否滿足建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求主要分為2 部分計算，首先計算升降工況下對建筑結(jié)構(gòu)的影響，作為附著式升降腳手架，最不利工況為升降工況提升荷載對建筑邊梁的影響，由于使用工況一般有3 道附墻支座附著在建筑結(jié)構(gòu)上，使用荷載由3 道附墻支座承擔，分攤到3 層樓的結(jié)構(gòu)上；而升降工況時，只有1 道提升掛座承擔全部的提升荷載，由1 層建筑結(jié)構(gòu)承擔全部荷載，所以升降工況是最危險工況，現(xiàn)提供升降工況提升荷載，由技術(shù)總工進行復核計算。

根據(jù)JGJ 202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》【1】4.1.5 條和4.1.8 條進行荷載組合。

按規(guī)范?。簞恿ο禂?shù)γb＝1.05，沖擊系數(shù)γc＝2.0，恒載分項系數(shù)γa＝1.2，活載分項系數(shù)γq＝1.4。

根據(jù)設(shè)計布置，最大跨度L=5.5m（取整6.0m），前后立桿距離H=0.60m。

靜載：P靜＝γa∑F靜＝1.2×24 731.8＝29 679N。

升降荷載：P升＝P靜＋300γaLH＝29 679＋300×1.2×6.0×0.60＝30 975N。

3 整體提升式腳手架布置情況

鋼桁架結(jié)構(gòu)外立面附著DMCL 整體電動升降腳手架，后續(xù)均將其稱為整體提升式腳手架。

立足于項目實際特點，僅對該腳手架采取立面圍擋措施，并未設(shè)置具體的提升工況，省去了安裝提升控制系統(tǒng)的麻煩。架體連接時，使用到斜拉桿、水平支座、置頂器，確保整體穩(wěn)定性。整體提升式腳手架拉結(jié)示意圖見圖1。

圖1 整體提升式腳手架拉結(jié)示意

水平拉桿和置頂器是重要的受力結(jié)構(gòu)，可有效承受來自整體提升式腳手架的所有豎向荷載，而在水平拉結(jié)構(gòu)件的作用下，可發(fā)揮出有效承受水平荷載的效果。

升降腳手架布置了48 個機位，分2 片進行升降，其中，第1片使用了28 個電動葫蘆，第2 片使用了20 個電動葫蘆，每個電動機額定功率0.5kW。

4 防火型全防護智能爬架平臺的提升

4.1 動力提升系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括提升掛座、穿墻螺栓、電動提升機、鋼絲繩、鋼絲繩過輪、上下承重梁。

4.2 提升原理

引入達蒙牌智能超欠載報警停機控制系統(tǒng)，在其支持下實現(xiàn)對爬架升降的靈活控制。該系統(tǒng)以中央電腦為核心，面向各機位做到實時監(jiān)控，捕獲的數(shù)據(jù)以即時傳輸?shù)姆绞竭M入電腦，呈現(xiàn)出機位的實際運行狀況。存在爬架體提升需求時，上鉤掛在上承重梁橫銷上，下鉤與傳力鋼絲繩鉤接，橫擔、承重鋼梁共同作用，形成穩(wěn)定性較好的承力骨架【2】。提升作業(yè)時要求設(shè)備具有穩(wěn)定性，因此利用穿墻螺栓將其固定，此構(gòu)件可發(fā)揮出荷載傳遞的作用，即架體荷載能夠被有效傳入結(jié)構(gòu)物。適配了環(huán)鏈電動葫蘆，其是實現(xiàn)提升的核心設(shè)備，為主要動力源，可根據(jù)需求順利完成提升作業(yè)。

4.3 附著導向和防墜卸荷系統(tǒng)

附著導向系統(tǒng)是實現(xiàn)升降的重要支持，沿架體高度方向設(shè)置導軌，增設(shè)3 套附墻件，在導輪組的作用下實現(xiàn)對導軌的有效約束，設(shè)置的導輪組與附墻支座共同作用，構(gòu)成完整的導向裝置，并利用穿墻螺栓實現(xiàn)與建筑的穩(wěn)定連接。導軌與架體平臺的運行機制相同，具有同步運動特點，此方式的優(yōu)勢在于有效避免架體發(fā)生傾斜。運行過程中，導軌在防墜擋桿等相關(guān)裝置的作用下實現(xiàn)與附墻支座的穩(wěn)定連接，并構(gòu)成高效的荷載傳遞途徑，可完成架體荷載的傳遞，使其有效到達附墻支座，再進一步傳給結(jié)構(gòu)物。附著導向系統(tǒng)見圖2。

圖2 附著導向系統(tǒng)效果圖

防墜卸荷系統(tǒng)構(gòu)成中，以可調(diào)式防墜卸荷限位支頂器尤為關(guān)鍵，該裝置采取高強螺栓連接方式，能夠被穩(wěn)定鉸接在附墻支座上。該裝置頂部設(shè)置有V 型叉頭，此部件支頂在防墜擋桿（安裝在導軌處）上，遵循“頂頭—調(diào)節(jié)螺桿—螺套—附墻支座”的連接順序，在連接螺栓的作用下，可完成荷載向附墻支架的傳遞，并進一步通過穿墻螺栓進行傳遞，最終到達建筑物。

4.4 防護系統(tǒng)

防護系統(tǒng)的構(gòu)成中，走道板被拼接為整體結(jié)構(gòu)（采用螺栓連接的方式，使用到適量豎向龍骨）；以實際防護需求為準，采取安裝內(nèi)挑板的方式有助于縮小架體與結(jié)構(gòu)的間距，設(shè)置鋼防護翻板，從而達到內(nèi)封閉的效果。防護網(wǎng)連接至立桿的脫扣上，此部分為銷軸連接，確定合適的防護網(wǎng)模數(shù)，以達到立面防護的效果。

4.5 防火型全防護智能爬架平臺提升工藝流程

為避免盲目提升，在正式施工之前要做好技術(shù)交底，嚴格按照檢查表中給出的內(nèi)容依次完成架體各部分的檢驗工作，主管面向所有操作人員交代操作要點，劃分為多個作業(yè)小組，有序完成如下操作：附墻支撐等相關(guān)裝置的安裝作業(yè)→全面檢查（含升降機構(gòu)、架體等與提升作業(yè)有關(guān)的部分）→檢查鋼絲繩，明確其所處位置→專業(yè)電工設(shè)置控制柜，接電纜線并試運行→拆除架體臨時連墻桿→正式提升作業(yè)→至指定位置后根據(jù)實際情況調(diào)整吊點→設(shè)置擰緊支頂器→處理離墻間隙，使其封閉→頂部剛性拉結(jié)→全面驗收。

5 JSJ-GL型爬架智能控制系統(tǒng)優(yōu)點

基于JSJ-GL 型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可發(fā)揮出計算機輔助集群控制技術(shù)的優(yōu)勢，具體做如下分析：

1）高度穩(wěn)定的安全智能監(jiān)控機制，以創(chuàng)造安全工作環(huán)境為基本目標，可實現(xiàn)對提升作業(yè)的全程監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異?？杉皶r停機并發(fā)出警報。

2）完善的信號采集機制，配備了單一雙絞屏蔽線，可實現(xiàn)與多個監(jiān)測點的對接，并與電腦端連接，具備遠距離傳輸、抗干擾的能力，全程穩(wěn)定、可靠，省去了現(xiàn)場多點多線連接的煩瑣環(huán)節(jié)。

3）可靠的控制線路布局形式，選擇的是并行連接方式。相較于傳統(tǒng)技術(shù)而言，分控線路工作異常的問題得到有效解決，控制信號可順暢地傳遞至總控。各分控獨立運行，對應(yīng)有單獨控制動作，內(nèi)置的單片微型計算機能夠感知工作狀況，若發(fā)現(xiàn)機位異常則隨即給出相應(yīng)動作，產(chǎn)生的信號可完整地傳給總控。通過機位集群控制的方式，提升了控制靈活性，具備更高的智能化水平【3】。

4）布線方式合理，均為插接件，對于操作者的技術(shù)水平未提出特定要求，無須專業(yè)人員也可完成，且具備的防反插功能提升了操作便捷性。

5）高效的防墜系統(tǒng)，其配置了可調(diào)式防墜卸荷限位支頂器，具體由頂頭、螺桿等相關(guān)構(gòu)件組成，通過“頂頭—調(diào)節(jié)螺桿—螺套—附墻支座”的連接途徑可增強系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，并實現(xiàn)荷載的有效傳遞，在連接螺栓等相關(guān)構(gòu)件作用下最終傳遞給建筑物，整個受力機制更為合理。

6 結(jié)語

本文從附著式腳手架提升工況和施工工況驗算為出發(fā)點，介紹整體提升式腳手架布置情況、防護智能爬架平臺的提升以及防墜卸荷系統(tǒng)原理，總結(jié)爬架智能提升系統(tǒng)的優(yōu)點，所得結(jié)論可為同行工作者提供相關(guān)參考。