1、附着升降脚手架应用技术建筑业 10项新技术（2010） 第 4大项“模板及脚手架技术 ” ，涵盖了 16小项，其中第 11项为“附着升降脚手架技术 ” 。附着升降脚手架是一种用于高层和超高层的外脚手架，只需搭设 4 5层脚手架，既可随主体结构逐层爬升，又可随装修作业逐层下降，具有节省材料、人工，保证工期、独立性强、防护到位、管理规范、专业操作、安全可靠、文明施工等特点。附着升降脚手架应用技术文/北京星河人施工技术有限责任公司姜传库一、附着升降脚手架应用技术的发展脚手架一直是建筑施工必不可少的施工装备，进入 20世纪 80年代中期以来，随着我国经济建设的高速发展，高层、超高层建筑越来越多，搭设传
2、统的落地式脚手架，不但不经济而且很不安全。针对这种高层建筑，广西一建研制了“整体提升脚手架” （见图 1a） ，上海和江苏地区推出了“套管” （见图 1b） 。这种脚手架仅需要搭设一定高度并附着于工程结构上，依靠自身的升降设备和装置，施工时可随结构施工逐层爬升，装修作业时再逐层下降。这种脚手架的出现提高了高层建筑外脚手架的施工技术水平，且具有巨大的经济效益，因此，此技术一经推出便得到迅速推广。上个世纪 90年代初高层、超高层建筑的急速增加，使这一新技术得到迅速发展，其结构形式和种类越来越多，名称也越来越杂，诸如“整体提、 （爬）升脚手架” “导轨式爬架”等，因其特点均是“附着”在建筑物的梁或墙
3、上，并且这种脚手架不仅能爬升而且能下降，因此，统称为附着升降脚手架（简称“爬架” ） 。不过，由于对此项技术的研究不够深入，也出现了不少安全事故。 1994年，北京星河人公司在建设部列项研究推出了导轨式爬架，有效解决了爬架的防倾覆问题和同步性控制。后经各公司和广大科研人员的不断研究，又增加了防坠落控制、荷载控制以及竖向主框架和底部承力桁架等，并且对爬架的设计计算进行了试验研究，确定了计算模式和计算系数等，爬架技术逐渐成熟，爬架种类也增至十余种。伴随中国经济的飞速发展，建筑施工的人工费也在逐年递增，施工机具自动化发展成为必然趋势，爬架的施工操作也要尽量节省人工。以往的爬架需要周转电动葫芦，现在有
4、些爬架公司已经开发出了无需周转电动葫芦的爬架，如北京星河人的双主框架动轨式爬架和深圳特辰的倒挂葫芦式爬架。早在 2000年建设部颁布的建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定 （建建字2000230号文） ，对爬架的设计计算、结构构造、生产、检测、施工操作、施工管理及监督检查等就进行了明确规定，保证了这一先进技术的健康发展。2010年 3月，住建部又颁布建筑施工工具式脚手架安全技术规范 JGJ202-2010，对附着升降脚手架的设计计算、结构构造、生产、检测、施工操作、施工管理及监督检查等进行了明确规定。对比国外，尤其是欧美一些发达国家近些年因修建的高层建筑很少，因此对爬架几乎没有研究，其研究主要集
5、中在爬模上，但也有部分公司将爬模改为爬架。由此可以说爬架是中国率先研究开发的一项新技术。二、附着升降脚手架主要技术内容附着升降脚手架主要由架体结构、附着支承结构、升降动力控制设备组成。其中架体结构是附着升降脚手架的主要组成结构，由架体构架、架体竖向主框架和架体水平桁架等三部分组成。架体构架一般采用普通脚手架杆件搭设的与竖向主框架和水平梁架连接的附着升降脚手架架体结构部分，竖向主框架是用于构造附着升降脚手架架体、垂直于建筑物外立面、与附着支撑结构连接、主要承受和传递竖向及水平荷载的竖向框架；架体水平桁架是用于构造附着升降脚手架架体、主要承受架体竖向荷载、并将竖向荷载传递到竖向主框架和附着支承结构
6、的水平结构。附着支承结构是直接与工程结构连接，承受并传递脚手架荷载的支承结构，是附着升降脚手架的关键结构，由升降机构及其承力结构、固定架体承力结构、防倾覆装置和防坠落装置组成。升降动力控制设备由升降动力设备及其控制系统组成，其中控制系统包括架体升降的同步性控制、荷载控制和动力设备的电器控制系统等。附着升降脚手架的安全与否、技术是否先进可靠，取决于 8项关键技术的解决程度。1）附着支承构造技术。附着升降脚手架赖以悬空附着的关键就是附着支承结构，是承受和传递架体荷载的最根本的支承结构。升降机构、提升设备、防倾、防坠等装置都是通过附着支承结构实现其功能。因此，其构造形式、设计性能对附着升降脚手架具有
7、全面影响。2）升降机构的设计技术。附着升降脚手架通过升降机构实现升降，因此，升降机构的设计直接关系到附着升降脚手架的操作方便性和安全性，体现了附着升降脚手架的技术水平。3）同步性及荷载控制技术。控制附着升降脚手架能够同步升降，并且控制升降的荷载在设计荷载范围内，是确保架体安全的重要环节，其同步性及荷载控制技术反映了附着升降脚手架的自动化水平。近几年，人们对爬架同步性及荷载控制技术的研究最为深入。同步性方面，相邻两机位的升降差可控制在10mm 以内，所有机位的最大升降差可以控制在 30mm 以内，并且实现了自动调平，调平后自动升降；在荷载控制方面，通过荷载传感器可以将提升荷载控制在设定的范围内，
8、做到超载自动停机，有些传感器还可以显示荷载大小，精度可达 100kg，甚至更精。4）防倾覆控制技术。附着升降脚手架是用于高空作业的脚手架，风荷载较大，同时由于施工荷载的变化，提升吊点很难保持在架体重心上，这就会使架体产生倾覆力，因此，设置防倾覆装置是附着升降脚手架所必需的。防倾覆不但要防外倾，而且还要防内倾，目前一般使用导轨导轮式刚性防倾覆装置，每个提升点位设置一套，导向间隙要求在 5mm 以内，即保证架体在升降过程中不能有太大的晃动。5）防坠落控制技术。防坠落是对附着升降脚手架的安全要求，防止架体发生意外坠落时可及时将架体制动在可靠结构上，是一种保险措施。对防坠落装置的研究也是百花齐放，有电
9、动式（通过荷载传感器控制信号）和机械式两类，而机械式又有通过速度和通过提升动力是否承力来控制信号两种。不过，对于整体爬架，由于各提升点不可能同时坠落，爬架坠落事故往往是缓慢的撕裂过程，因此通过控制速度获取控制信号的可靠度值得商榷。目前要求防坠制动距离整体式不大于 80mm，单片式不大于 150mm。6）防护构造技术。落物伤人是建筑施工安全事故中发生率最高的一项，防护已经成为附着升降脚手架最重要的一项功能，设置有效的防护以防止架体及其所覆盖范围内的物料和人员坠落尤为重要。爬架除了满足脚手架的一般防护要求外，还特别要求爬架最底层脚手板要铺严，并在爬架和建筑物之间设置严密的可折起的翻板，确保爬架所覆
10、盖的范围任何物体不得掉至架体以外。7）平面布置设计技术。附着升降脚手架各提升点的平面布置直接影响到架体的整体性和提升点的受力状况，平面布置不合理会导致受力不均，更易造成安全事故。平面布置的关键是提升点同架体重心相匹配。8）操作与管理控制技术。正确的操作和有效的管理是确保附着升降脚手架安全的重要环节。 “三分技术、七分管理”是附着升降脚手架对操作及管理重要性的客观评价。9）文明施工。爬架经专门设计、专业施工，且管理规范，极易满足文明施工的要求。三、附着升降脚手架的基本原理和特点附着升降脚手架的基本原理就是将专门设计的升降机构固定（附着）在建筑物上，将脚手架同步升降机构连接在一起，但可相对运动，通
11、过固定于升降机构上的动力设备将脚手架提升或下降，从而实现脚手架的爬升或下降。首先将脚手架和升降机构分别固定（附着）在建筑结构上，当建筑物已建混凝土的承载力达到一定要求时开始爬升，爬升前先将脚手架悬挂在升降机构上，解开脚手架同建筑物的连接，通过固定在升降机构上的升降动力设备将脚手架提升，提升到位（一般提升一层）后，再将脚手架固定在建筑物上，这时可进行上一层结构施工；当该层施工完毕新浇筑混凝土达到爬架要求的强度时，解除升降机构同下层建筑物的固定约束，将其安装在该层爬升所需的位置；再将脚手架悬挂其上准备下次爬升，这样通过脚手架和升降机构的相互支撑和交替附着即可实现爬架的爬升。爬架的下降作业同爬升基本
12、相同，只是每次下降前先将升降机构固定在下一层位置。图 2为导轨式爬架升降原理。附着升降脚手架的出现为高层建筑外脚手架施工提供了更多的选择，同其他类型的脚手架相比，附着升降脚手架具有如下特点：1）节省材料。仅需搭设 4 5倍楼层高度的脚手架，同落地式脚手架相比可节约大量的脚手架材料。2）节省人工。爬架是从地面或者较低的楼层开始一次性组装 4 5倍楼层高的脚手架，然后只需进行升降操作，中间不需要倒运材料，可节省大量的人工。3）独立性强。爬架组装完成后，依靠自身的升降设备进行升降，不需占用塔吊等垂直运输设备，升降操作具有很强的独立性。4）保证工期。由于爬架独立升降，可节省塔吊的吊次；爬架爬升后底部即
13、可进行回填作业；爬架爬升到顶后即可进行下降操作进行装修，屋面工程和装修可同时进行，不必像吊篮要等到屋面强度符合要求后才能安装进行装修作业。5）防护到位。爬架的高度一般为 4 5倍楼层高，这一高度刚好覆盖结构施工时支模绑筋和拆模拆支撑的施工范围，解决了挂架遇阳台、窗洞和框架结构时拆模拆支撑无防护的问题。6）安全可靠。爬架是在低处组装低处拆除，并配合防倾覆防坠落等安全装置，在架体防护内进行升降操作，施工安全可靠，而且避免了挑架反复搭拆可能造成的落物伤人和临空搭设带来的不安全隐患。7）管理规范。由于爬架设备化程度高，可以按设备进行管理，因其只有 4 5倍楼层高，附着支撑在固定位置，很规律，便于检查管
14、理，避免了落地式脚手架因检查不到连墙撑可能被拆而带来的安全隐患。8）专业操作。爬架不仅包含脚手架，还有机械、电器设备、起重设备等，这就要求操作者须经专门培训，操作专业化既可提高施工效率，又保证了施工质量和施工安全。四、附着升降脚手架适用范围和应用前景附着升降脚手架适用于外立面基本没有变化的高层和超高层建筑的结构施工和装修作业，一般对于 16层以上的建筑物经济效果比较显著，因附着升降脚手架的材料用量仅与建筑物的周长有关而与建筑物的层数无关，因此建筑物层数越多、高度越高，经济效益就越显著。由于土地资源的匮乏，各地的高层超高层建筑还会越来越多，附着升降脚手架的应用前景会更加广阔。五、典型工程中华文化会馆项目位于天津市滨海新区响螺湾商务区 A-03地块，该项目为框架剪力墙结构， 4 31层为标准层，标准层层高为 3.55m（其中第 7、18层层高为 3.8m） ，建筑总标高为 119.650m，总占地面积为 8364.4m2，地上建筑面积 67126m2，地下建筑面积 13168m2。该工程从地上 4层开始采用北京星河人导轨式爬架作为结构施工用外脚手架，爬升至 31层，防护到顶层。由于爬架爬升次数较多，具有较好的经济效益，为工程按期完工提供了有力保障。
