集成式智能升降脚手架施工安全措施

林伟超

摘    要：近年来高层、超高层建筑施工中，传统脚手架大量使用的钢管、卡扣等周转材料存在壁厚不达标，质量难保证，过程中使用量大、使用周期长及搭设危险系数大等一系列问题，如今集成式智能升降脚手架使用逐渐普及，使用中也存在着诸多安全注意事项，本文介绍了全钢集成式智能升降脚手架的布置、特点、升降及应用过程中的安全措施，对集成式智能升降脚手架使用中的安全管理重点提供一些参考和借鉴。

关键词：集成式智能升降脚手架;布置;特点;升降;安全措施

1  引言

近年来高层建筑、超高层建筑逐年增多，城市市内工程增多，现场脚手架作为施工现场应用最为广泛、使用最为频繁的一种临时设施，对工程全面管理、展示企业形象方面起着重要作用。高层建筑施工需要脚手架满足安全可靠、承载性能稳定、周转方便及易于安拆等方面的要求，目前大量使用的落地式、悬挑式等传统脚手架存在安全系数低、材料投入大及安拆时间长等不利因素，集成式升降脚手架作为近年开发使用的新型脚手架，有效克服以上缺点，同时对企业形象展示、规范现场管理、节约现场费用等有着积极因素，被广泛利用，但架体在使用中也存在一些注意事项，以确保使用安全，现以天津诗景广场项目架体为例予以阐述。

2  工程概况

中国铁建天津诗景广场项目189.4m，设置38榀机位，架体在自5层开始搭设，架体全高为18.9m，宽0.7m，竖向共设10步半架体，每步架高1.8m，共覆盖5个操作层，架体与结构外沿距离0.5m，结构外观存在多处椭圆等异形机构。工程采用集成式升降脚手架可降低高处搭设架体危险，又节约钢管、卡扣等周转料，提高作业空间密闭性，确保施工进度，符合以人为本、科学发展和绿色节能的发展要求。

3  架体概况及特点

3.1  架体概况

集成式升降脚手架是一种附着于建筑物结构依靠架体独立的升降设备进行升降的悬空式脚手架，架体与建筑物外观一致，围绕建筑周围一圈形成整体。施工中根据施工进度需求进行整体或分组式升降，在架体升降至相应高度时，通过附着系统将架体加固后，即可在相应楼层开展施工。

爬架按工程实际情况为依据，划分若干组为提升单位，由标准脚手架单元、支承体系、提升系统、控制系统和防坠落装置等五部分组成：（1）标准单元主要由定型的内外立杆、斜撑等组成承力结构;（2）支撑系统由導轨、承载螺栓等构成;（3）控制系统包括总、分控箱等;（4）防坠落装置;（5）避免超载或失载过大的荷载同步控制系统。

3.2  平面布置原则

平面布置遵循以下原则：（1）架体任意两点间布置距离为：直线布置跨度不超5.4m;折线不超4.4m;（2）架体水平悬挑长度最大为2m，架体全高与最大支承跨度的乘积不大于96㎡;（3）架体外皮宜尽量布置成平面整体强化架体整体性，避免拐角出现;（4）架体附着等的布点尽量避开框架柱等特殊位置，有利于架体附着;（5）架体布点与分组时，以保证架体稳定性和便于施工为原则，充分考虑塔吊及塔吊附臂位置，在架体爬升时，仅将架体外防护网拆除，安装局部加固件，尽量不影响架体整体性。

3.3  立面布置原则

立面布置原则：（1）架体防护高度为四个标准层高度加半个护身栏杆，最低处脚手设置为密封翻版;（2）架体折叠单元：斜拉撑、立杆和脚手板使用螺栓组件有效连接，同时每个机位处竖向设置不少于3个防坠支座;（3）提升系统：使用电动葫芦等控制装置，每个机位均配置有提升正挂系统;（4）脚手板：使用螺栓组件与相关构件可靠连接;（5）密封翻板，各作业层翻板严密满铺，杜绝空洞。

3.4  架体特点

3.4.1  安全性能好，提升文明施工形象

一是架体底部及临边有效防护，减少了高空搭设的危险作业;二是架体底部防护封闭，有效杜绝了高空坠落和物体打击等安全隐患;三是采用全钢制结构，有效杜绝火灾;四是不再大量使用周转料，无废料产生，文明施工效果好，提升工程整体形象。

3.4.2  独立性强，智能化程度高

通过专用电气控制线路控制电动葫芦带动架体升降，并配有升降运行和安全监控装置，实现架体升降过程中的智能化管理及监控，独立性强，有效保证工期。

3.4.3  适应性强

操作平台可依据结构外观搭设成所需的形状，如圆弧形结构等异形结构，有效满足现场施工需求，同时可通过拆装部分架体，简便快捷的通过塔吊附臂，同时卸料平台料台位置始终在架体下一层，与架体不发生冲突。

4  架体安装及升降原理

4.1  架体安装

架体的组装严格按照预先编制的布置方案布置图进行，拼装时可借助塔式起重机等起重设备在结构外围直接进行搭设，也可将架体预先设计为相应的吊装模块，在地面拼装成完成后，借助垂直设备吊装至结构外围进行拼装，形成爬架。

4.2  架体升降原理

将架体升降附着支撑体系固定在建筑结构上，当结构砼强度满足承载力要求后，架体沿导轨进行升降。升降前将架体悬挂在附着提升系统上，解除架体与结构的刚性连接，通过电动葫芦将架体升降到位，在架体运行至相应高度后，将架体与结构重新进行刚性连接。通过架体与升降系统的相互作用和交替附着以实现架体的提升和下降。

5  架体主要承重部位荷载计算及架体安全控制要点

通过对架体特点、平立面布置原则等的介绍，能看出架体主要承重结构关键节点为导轨、支座等，现通过以下计算书对架体稳定性予以说明。

架体使用导轨等制作为成型框架，主要承受垂向荷载，该垂向荷载又分为里、外两个力作用导轨上（详见图1：导轨及成型框架受力示意图），且导轨外侧由三个导轨支架承载。具体受力详见计算书，并按“容许应力设计法”予以计算。

满足要求。

通过计算可看出，单个结构即可满足要求，导轨主框架内侧存有该种结构有十余个，完全满足承载要求。

5.2  导轨外侧导轨支架承载计算：

导轨支架材料：80×40×3.5方钢管，截面积：

AS2=791mm2

σ2L外=P2L外/AS2=81394.56/791=102.9 N/mm2<[f]=215N/mm2

满足要求。

5.3  导轨与架体连接螺栓抗剪验算

每个导轨通过10个M16螺栓与架体连接，螺栓抗剪截面积为201mm2，连接螺栓承载抗双剪验算为：

τ=P2L外/（2×10×201）=81394.56/（2×10×201）

=20.24N/mm2<[τ]=125N/mm2

满足使用要求。

5.4  支座反力计算

对于支座反力计算详见图2：支座反力计算示意图

架体相对于支座的正常偏心距离为400+330=730mm。

RA=-RB=F

使×0.73/支座纵距=81394.56×0.73/4.2=14147.15（N）

FA+FB=F使=81394.56（N）

考虑两个固定附着支座不是均匀承载的情况，取FA=2FB

则FA=81394.56×2/3=54263.04（N）

通过对架体介绍及架体计算书可以看出，正确选型，严格按照规范对搭设，架体整体安全平稳、可控，有利于施工生产安全，但应该做好对以下几点的检查和过程验收。

首先是架体材料进场验收方面，应重点做好以下检查①导轨材质是否达标，钢管接头焊缝质量是否合格;②焊药、焊接质量是否合格;③下吊点桁架、立杆及三角架的材料是否满足要求。

其次是架体在使用过程中的管理和验收，应重点做好导轨、主框架（内外立杆）、附着支座的检查和验收，其中导轨部分要重点做好对导轨垂直性和附着安全性的检查;附着支座主要做好对高强螺栓（主要检查螺栓露出长度，螺母及垫片数量）及防坠摆针等的检查，确保架体附着安全。

再次是动力系统检查，主要是做好电动葫芦、吊点桁架及电力系统的检查。电动葫芦主要检查吊钩是否灵活，葫芦是否带病、链条是否带伤等，要定期对电葫芦链条进行上油养护，保证供油充分，放油的方法：可以在放链条的时候，用矿泉水瓶装上机油开孔，然后顺着链条转动的方向均匀滴油，;桁架主要检查桁架是否变形及吊点钢丝绳是否有生锈、断骨等异常情况;电力系统重点做好无漏电、开关按钮灵活可靠等。

6  架体应用过程中的施工安全生产要求

6.1  材料的选型

架体一经组装完成投入使用后，需长时间悬挂使用，因此架体的标准单元、主要承重构件及提升装置等，必须均经过厂方及第三方检测合格，符合规范规定。

6.2  架体在使用过程绝对禁止的情形

（1）集中堆载材料或利用架体输送物料;在架体上集中堆载或利用架体输送物料，容易引起应力集中，造成架体变形影响施工进度，生成难以处理的安全隐患。

（2）随意拆卸架体零件及防护网。经调查分爬架类安全事故，八成以上是由零部件损坏或随意拆除引发的，施工生产中，工种多，人员素质差，为方便施工，容易发生对架体零件的拆毁行为，极易引发安全事故。

（3）架体运行装置碰撞。在爬架使用中，起吊装置、升降行程等禁止出现任何碰撞行为，否则极易引发提升故障，影响系统运行，延误工程进度。

6.3  架体遇异形处处理方式

结构多处出单元与单元之间连接、架体单元转角或圆弧段时，因架体组成单元为方形框架，无法保证完全密封，此时可通过补强措施予以完善，例如可采用2.5×200（300）×630mm花纹钢板，使用自攻钉钉在脚手板上弥补空洞。

6.4  升降前的检查工作

（1）升降前应确定上层需附着固定附着支座的墙体结构的砼强度必须达到或超过10MPa、吊挂件附着处墙体结构的砼强度必须达到或超过20MPa（砼强度以专项方案要求为准）方可进行升降。在冬季施工时，要尽快获得砼强度，避免冻害，确保安全。

（2）提升前清除架体上杂物，对架体各装置进行全面检查，确保各装置可靠;其次排除提升路径上障碍物;再次是检查提升装置和防坠装置是否正常。

6.5  升降时需在过程中加强监控、巡视并做好各项安全管理工作

架体升降过程中提升是否均匀，为确保架体升降均匀，可利用荷载同步控制系统、同步升降控制系统等予以实现，可通过显示、声光报警及自动停机等形式，保证架体升降平稳，主动预防不安全状态，在升降中要着重做好以下几点监控：

①升降是否同步。相邻提升点间的高差不得大于30mm，整体架体最大升降差不得大于80mm，当超出限定值时，应立即停止升降，通过点控将架子调平，进行同步升降。②支架是否出现明显变形。若变形明显，应立即停止架体，查因处理。③检查葫芦运行是否正常，预紧操作人员为指定一人操作，以保证电葫芦链条受力均匀，预警过程必须保证电葫芦不得有扭链、咬链和翻链现象。对电动葫芦预紧，必须单机单个依次预紧，不能几个同时进行。④升降控制系统选用降速度偏差较小的装置，避免运行中出现打滑现象，同时在架体布置时，各机位尽量调整其荷载范围，避免荷载不均，在点位及电动葫芦处均设置荷载探测装置及自动控制系统，确保架体升降过程均匀。⑤挂葫芦用的架体承重梁是否有明显变形。如发现钢梁明显变形无法继续提升，应立即停止提升，利用钢丝绳等进行临时负荷，及时将变形钢梁进行更换检查合格后方可再次提升。⑥架體升降过程中，架体操作区域及可能坠落范围均应设置警戒线，指定专人旁站监督，确保安全。

6.6  季节性措施及安全用电

冬雨季施工时，要特别注意对架体性能的检查，确保附着装置、升（降）系统、电控系统齐全有效。使用中架体组间、架体与结构间的拉接及各项防护措施必须齐全可靠;设备预留孔洞做好防雨措施。如设备已安装完毕，要采取防潮、防雨措施。电缆均应绝缘良好，绑扎悬挂，电箱必须位置固定，做好防雨、防砸措施，施工现场外露设备尤其是电气设备，应安装防护外壳并设防雨罩，保证雨季安全用电。

6.7  拆除架体注意事项

拆除前完善拆除施工方案，操作人员应持证上岗，对所有的操作人员进行安全教育、交底及考核，在考核合格后方可上岗作业。架体拆除安全技术交底，要明确拆除重点和注意事项，拆除前应先清除杂物。拆除施工首先拆除各机位电源线及提升装置，然后从上到下依次拆除安全网片、支持体系各项材料等。

7  结束语

随着建筑行业的飞速发展，高层、超高层建筑的建设以及城市中的旧城改造已成为建设主流，爬架因其较为稳定的封闭式安全防护特点，已逐渐成为高层、超高层建筑建筑施工及城市内新建建筑的首选，而架体在应用过程中，如何确保架体本身安全并确保项目整体的施工生产安全，是项目管理中需要注重的关键环节，本文介绍了爬架的特点和一些安全管理措施要求，可为相类似工程的施工提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]建筑施工手册.第五版编写组[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] JGJ 80—2016.建筑施工高处作业安全技术规范[S].