分體液壓升降爬架在建筑施工中的應(yīng)用探討

姚圣潔

(中鐵十一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，湖北襄陽 441057)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國民生活也迅速地提高，高樓大廈隨處可見。建筑行業(yè)、房地產(chǎn)行業(yè)都隨之火熱起來。同時(shí)我們也應(yīng)該充分意識(shí)到在建筑工程過程中的安全施工直接關(guān)系著個(gè)人生命問題、關(guān)系著工程質(zhì)量問題、關(guān)系著建筑企業(yè)的未來，不容忽視。而今年湖北某工地因腳手架出現(xiàn)倒塌的事故，也給我們所有的建筑企業(yè)敲響了警鐘，如今，尤其對(duì)于如此眾多的高層建筑，傳統(tǒng)的腳手架已然不能完全滿足安全施工要求，因此，近年來對(duì)于腳手架的研究也成為建筑行業(yè)的討論熱門之一，而在實(shí)際應(yīng)用中，分體式液壓升降爬架也逐步展示出其安全、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)。

1 分體液壓升降爬架構(gòu)造及設(shè)計(jì)

1．1 分體液壓升降爬架構(gòu)造

分體液壓升降爬架也叫附著式升降腳手架，它主要由四個(gè)部分構(gòu)成，即架體、升降系統(tǒng)、安全裝置以及附著支承。1)架體。架體是由三部分組成的即豎向主框架、底部桁架與架體板(見圖1)。主框架是和建筑物相互垂直的，把附著支承連接了起來，還是整個(gè)架體的邊緣架。還有一重要作用就是有轉(zhuǎn)移荷載的功能。所謂的底部桁架實(shí)際上也具有轉(zhuǎn)移承重的作用，就是把架體板傳遞過來的荷載量轉(zhuǎn)移到主框架，使得整個(gè)架體能完整地連接在一起并增加承受力、穩(wěn)定度等。架體板是指除了上述所說的兩種構(gòu)成外的所有部分，它與整體性的架體相互區(qū)別，也具有承受荷載，穩(wěn)固架體的作用。2)附著支承。與工程結(jié)構(gòu)關(guān)系最親密，直接相連的就是附著支承，是一種具有承受以及轉(zhuǎn)移腳手架荷載作用的支承構(gòu)件，其本身是由兩部分構(gòu)成，即板式支座和導(dǎo)向架。和工程結(jié)構(gòu)具備兩層以上的附著連接，才能保證整個(gè)架體上升過程的穩(wěn)定性和安全性，否則就會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)、傾斜等讓人擔(dān)心的不安全現(xiàn)象。3)升降系統(tǒng)。顧名思義，升降系統(tǒng)自然是一種控制整個(gè)架體升降的系統(tǒng)，筆者在這篇文章中主要研究的是分體液壓升降系統(tǒng)，系統(tǒng)中的液壓缸活塞桿可以根據(jù)需要進(jìn)行伸縮，導(dǎo)軌便隨之不同程度地升降起來，從而使架體得以升降運(yùn)行。4)安全裝置。該裝置主要是保證架體升降的安全進(jìn)行，使用雙保險(xiǎn)的防墜裝置來實(shí)現(xiàn)，防墜器一定要高質(zhì)量，防墜銷是每榻爬架都必需的。整體效果見圖2。

圖1 架體截面圖

圖2 架體整體構(gòu)造示意圖

1．2 分體液壓升降爬架設(shè)計(jì)原理

附著式升降腳手架之所以能和工程聯(lián)系起來，其連接點(diǎn)就是附著支承，爬架如果處在固定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)升降功能主要就是液壓升降設(shè)備的舉升力發(fā)揮作用，施工樓層增高，腳手架便適當(dāng)升降以滿足施工需要。爬架運(yùn)行時(shí)，經(jīng)由液壓升降系統(tǒng)以及附著支承將受力轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)。而液壓升降系統(tǒng)發(fā)揮作用主要是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，在此過程中使得電能轉(zhuǎn)化成液壓能，然后由控制閥驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞桿，在此過程主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化來的機(jī)械能可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)升降程序。

2 分體液壓升降爬架在建筑工程施工中的應(yīng)用

2．1 工程概況

該工程為西安市某高層，框架結(jié)構(gòu)。最大高度為92．5 m，樓層多，地下1層，地上23層，共24層，剪力墻厚300 mm，層標(biāo)準(zhǔn)高度3．6 m，建設(shè)總面積為35 000 m2以上。本工程1層～3層為裙房，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工單位對(duì)4層～23層的外圍護(hù)架，使用分體液壓爬架，共列15個(gè)升降單元、42個(gè)升降機(jī)位。主框架為骨架，搭設(shè)附有扣件鋼管，升降爬架高度接近15 m，架體自重3 t以上，腳手板0．7 t，以保證施工可靠安全(見圖3)。

圖3 分體液壓升降爬架施工應(yīng)用圖

2．2 分體液壓升降爬架計(jì)算

1)荷載計(jì)算。把恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定為Ak=0．35 kN/m2，施工活動(dòng)性荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定為Bk，其計(jì)算要依據(jù)具體情況來定，結(jié)構(gòu)施工按兩層同時(shí)作業(yè)來算Bjk=3 kN/m2，而裝修施工則按照三層同時(shí)作業(yè)來算Bzk=0．5 kN/m2，使用狀況和升降墜落狀況的計(jì)算值各不相同。把風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定為Ck，其計(jì)算公式為:Ck=aμsμzC0。其中，a為風(fēng)壓折減系數(shù);μs為爬架風(fēng)荷載體型系數(shù)，μs=1．0φ，全封閉，μs=1．3φ，半開;μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù);C0為基本風(fēng)壓，多半取0．25 kN/m2。根據(jù)本工程案例計(jì)算風(fēng)荷載:Ck=0．7 × μs× μz× C0=0．24 kN/m2。

2)大橫桿計(jì)算。關(guān)于大橫桿計(jì)算要注意兩個(gè)計(jì)算公式，一是關(guān)于其彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式:其中為大橫桿彎曲應(yīng)力;Tx為大橫桿最大彎矩;Rn為大橫桿截面抵抗矩;g為鋼管抗彎強(qiáng)度計(jì)算值。其中跨中最大彎矩值和支座處的最大彎矩值分別計(jì)算如下(q為等效均勻分布荷載，l為其跨度):T1max=0．08q1l2+0．101q2l2=0．472 kN·m。T2max= － 0．1q1l2－ 0．117q2l2=－0．55 kN·m。那么大橫桿的彎曲強(qiáng)度計(jì)算為:=205 N/mm2。即抗彎強(qiáng)度滿足要求。另一個(gè)是相關(guān)撓度計(jì)算公式，在此不作另外介紹。

3)小橫桿計(jì)算。和大橫桿一樣，小橫桿也要注意其彎曲強(qiáng)度和撓度兩方面的計(jì)算，那么小橫桿就主要介紹一下?lián)隙扔?jì)算，其計(jì)算公式為:λ其中，λ為小橫桿的撓度;q為等效均勻分布荷載;l為其跨度;E為鋼材彈性模量;I為其截面慣性矩;(λ)為受彎桿的允許撓度。根據(jù)工程概況計(jì)算如下:λmax==0．029+2．533=2．562 mm。小橫桿的最大撓度小于1 050．0/150與10 mm，滿足要求。

2．3 分體液壓升降爬架施工技術(shù)

1)施工工藝及施工流程。施工流程有兩部分，即:架體安裝流程(見圖4)，架體升降施工流程(見圖5)。

圖4 架體安裝流程

圖5 架體升降施工流程

2)施工技術(shù)關(guān)鍵要點(diǎn)。施工技術(shù)要點(diǎn)主要是在加工制作、安裝、使用、拆卸和預(yù)控措施這五個(gè)方面。在加工制作上，必須在具備完善管理體系公司的監(jiān)督下，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格制作，保證各種材料性能都符合要求，定期督檢產(chǎn)品質(zhì)量，各構(gòu)件定要嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)來，并不斷地進(jìn)行檢驗(yàn)，出廠合格證要名副其實(shí)。在安裝方面，先要做好安裝前的準(zhǔn)備工作，如人員任用等，施工人員安裝平臺(tái)上的安全措施要做好，平臺(tái)安裝要嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)。其次安裝水平梁架等都要有精確的度，不能多不能少。在爬架組裝完成后，要嚴(yán)格按要求驗(yàn)收，通過驗(yàn)證后便可以操作升降程序，在調(diào)試時(shí)要關(guān)注工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、各項(xiàng)安全保險(xiǎn)裝置等等，所有這些調(diào)試驗(yàn)收后方可進(jìn)入使用程序。使用前要編制相關(guān)組織設(shè)計(jì)，并再一次針對(duì)構(gòu)件的相關(guān)合格證做檢驗(yàn)，以防不合格產(chǎn)品投入使用。在每次升降使用時(shí)必須保證施工人員精通相關(guān)技術(shù)，各項(xiàng)操作行為均按照技術(shù)要求進(jìn)行，該拆開的裝置就要拆開，盡量避免人員上到架體上，并統(tǒng)一做好架體固定工作。使用過程中也要定期檢查，如有需要就立馬維修，即便沒有問題也應(yīng)每個(gè)月一次地對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。在使用完畢進(jìn)行拆卸時(shí)，也要遵循相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行，注意拆卸時(shí)可能出現(xiàn)的拋物危險(xiǎn)，如發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)構(gòu)件已不符合使用要求的，就立即予以報(bào)廢。施工人員要清楚哪些是質(zhì)量要點(diǎn)，并對(duì)這些要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)性質(zhì)量控制和預(yù)控。一般來說，要清楚加工和安裝中保證架體不出現(xiàn)傾斜，保證爬架的封閉性以提高安全系數(shù)，關(guān)注那些主要的受力構(gòu)件等等。

3)施工安全管理。在施工安全管理方面，一定要杜絕“以包代管”現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)管理規(guī)定，開誠布公，誠心接受相關(guān)部門的督查，及時(shí)整改。要不斷完善腳手架施工安全保證體系，掌握各項(xiàng)工作的關(guān)鍵點(diǎn)，一律實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，不斷提高管理水平。

3 分體液壓升降爬架的應(yīng)用效益

3．1 經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)踐證明分體液壓升降腳手架的經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。和其他類型相比，該類型腳手架所需的操作人員和使用材料都大為減少，人工費(fèi)、材料費(fèi)便大為節(jié)省。附著式腳手架每次爬升操作7人便可完成，而傳統(tǒng)腳手架需要17人左右來搭設(shè)，就本次工程來看，就節(jié)省了8 000多元的人工費(fèi)。另外該爬架在材料投入方面只要投入三四層的腳手架就行，和傳統(tǒng)的腳手架相比節(jié)省50%左右的材料，由此運(yùn)輸費(fèi)、拆卸費(fèi)等都相對(duì)地減少了。還有搭建兩種腳手架所需工時(shí)是不同的，附著式腳手架每層提升的時(shí)間約5 h，可節(jié)省19 h左右的時(shí)間，積少成多，最終本工程因節(jié)約工期所減少的費(fèi)用達(dá)20多萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

3．2 安全效益

現(xiàn)在多層建筑大量出現(xiàn)，傳統(tǒng)的腳手架的安全性已成為最大安全隱患，而附著式腳手架的安全性就大大地提高，因?yàn)榕兰芫哂蟹忾]性特點(diǎn)，可避免高空墜落事故的發(fā)生，安全系數(shù)高。

4 結(jié)語

目前進(jìn)入建筑工程投入使用的分體液壓升降爬架可操作性強(qiáng)，并且具有諸多傳統(tǒng)腳手架所沒有的優(yōu)點(diǎn)，比如安全性、靈活性、收益性等各方面。但是無論是在加工制作還是安裝使用，亦或是拆卸預(yù)控等各方面，工作都要做細(xì)做嚴(yán)，否則就完全不能體現(xiàn)其優(yōu)越性。隨著高層建筑的大量出現(xiàn)，分體液壓升降爬架定會(huì)大量投入工程實(shí)踐中，既提高了施工人員的安全度，又提高了投資商的經(jīng)濟(jì)效益，值得大大推廣。

［1］李會(huì)良．爬架在高層建筑施工中的應(yīng)用研究［D］．西安:長安大學(xué)，2010．

［2］李會(huì)良，談士兵，李明明．分體液壓升降爬架在一航大廈工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．中國港灣建設(shè)，2007(4):66-71．

［3］賈志峰，吳靈祥．爬架在高層建筑施工中的應(yīng)用［J］．建筑技術(shù)開發(fā)，1994(5):20-22．