1 前言
高層建筑施工中,采用整體提升式腳手架的用鋼量僅是整體固定式腳手架的10%-17%,使用整體提升式腳手架可以大大降低材料設(shè)備投資,減少運(yùn)輸搭設(shè)費(fèi)用,加快施工速度,提高效率。因此,采用整體提升式腳手架進(jìn)行施工已是高層建筑施工的發(fā)展方向。具有很大的發(fā)展?jié)摿土己玫纳鐣б?。但是,由于目前國?nèi)整體提升式腳手架缺少可靠的防墜安全裝置,不可避免地存在著各種危險因素。據(jù)有關(guān)資料,國內(nèi)已發(fā)生多起整體提升式腳手架在升降過程中因沒有可靠的防墜安全裝置,造成腳手架墜落致使人員傷亡的嚴(yán)重事故,因此我們研究設(shè)計了AQ4型提升式腳手架安全保護(hù)系統(tǒng)。
2 整體提升式腳手架安全保護(hù)裝置現(xiàn)狀
目前從全國范圍來看,尚未發(fā)現(xiàn)有加設(shè)測力傳感器,用電氣測量的方法控制腳手架防墜安全器的實例或報導(dǎo),現(xiàn)有的少數(shù)幾種安全器都是純機(jī)械式的。從使用范圍來看,它們只能對提升腳手架使用的起重葫蘆的起重鏈斷裂進(jìn)行保護(hù)。但即便如此,因為腳手架作為一整體結(jié)構(gòu)桁架,剛度很大,即使其中某一其中鏈接斷裂,由于相鄰吊點(diǎn)起重葫蘆的支承,斷鏈處吊點(diǎn)下落的距離很小,據(jù)我們實驗,此距離僅在幾公分之內(nèi),而由于腳手架中的變形勢能轉(zhuǎn)化為動能,其下落速度卻很快(遠(yuǎn)超過自由落體速度),這就要求在極短的時間內(nèi)將僅發(fā)生幾公分下墜位移的腳手架制動住,即要求制動器有很高的靈敏度,對制動器的設(shè)計制作要求是很高的。事實上,到目前為止還沒有性能良好工作可靠的斷鏈安全保護(hù)器。
3 整體提升式腳手架發(fā)生危險的原因
據(jù)有關(guān)資料及對施工現(xiàn)場的調(diào)查,我們認(rèn)為,對整體提升式腳手架的安全保護(hù)采用簡單的斷鏈保護(hù)方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,整體提升腳手架在升降過程中發(fā)生危險的原因是多種多樣的,可以是起重鏈斷裂,附墻系統(tǒng)損壞,各起升機(jī)構(gòu)的速度差異造成的不同步,起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)損壞,腳手架被建筑物外墻卡主等等。腳手架墜落時通常發(fā)生“散架”現(xiàn)象,即架體間在節(jié)點(diǎn)上的內(nèi)力超過扣件強(qiáng)度,扣件被拉脫或拉斷,造成部分架體下墜。
4 AQ4型提升式腳手架防墜安全系統(tǒng)的特色與創(chuàng)新
經(jīng)分析研究,我們認(rèn)為:不管什么原因引起的腳手架系統(tǒng)發(fā)生危險,均會造成各提升機(jī)之間提升力的轉(zhuǎn)移與變化,腳手架各吊點(diǎn)受力不均是產(chǎn)生危險的更本原因,“散架”現(xiàn)象即可證明這一點(diǎn)。
AQ4型腳手架防墜安全系統(tǒng)的特色就是通過對各提升機(jī)提升力的跟蹤與比較,自動診斷該腳手架系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài),各測力信號經(jīng)控制器判別比較,若處于危險狀態(tài),即發(fā)出指令,使安全制動器動作,起升或下降過程同時停止。AQ4型腳手架防墜安全系統(tǒng)的創(chuàng)新在于采用機(jī)電結(jié)合的方法全面地完整地排除各種不安全因素,使危險消除在“萌芽”狀態(tài)。
5 AQ4型提升腳手架防墜安全保護(hù)系統(tǒng)工作原理
5.1 整體提升式腳手架介紹
沿建筑物外墻每隔一定距離(一般不超過6M)按需布置一承力架,每一承力架四角支承著四根腳手架豎向鋼管(見圖1),整個活動腳手架支承于許多承力架上,活動腳手架起吊葫蘆吊鉤與承力架吊耳相連,通過電動葫蘆升降腳手架,現(xiàn)有該類施工工藝大都如此,但因缺少可靠的安全裝置,較危險。
5.2 AQ型提升式腳手架防墜安全保護(hù)系統(tǒng)工作原理
本成果在建筑物固定橫桿上加設(shè)制動吊桿,在承力架底座上加設(shè)制動器,并在固定橫桿與電動葫蘆間安裝測力傳感器,電動葫蘆的提升力由測力傳感器經(jīng)“信號控制器”中的微機(jī)比較判別(微機(jī)中存有各吊點(diǎn)正常提升力載荷值范圍)若在正常范圍內(nèi),則表明該點(diǎn)工作正常,“信號控制器”繼續(xù)讀入下一測點(diǎn)信號作比較,若讀入信號不在預(yù)定正常范圍內(nèi),表明各提升葫蘆的提升力發(fā)生了變化,系統(tǒng)處于危險狀態(tài),微機(jī)即發(fā)出指令報警提示危險位置,并使所有制動器同時制動。電動葫蘆停止工作,系統(tǒng)程序框圖見圖2。
5.3“信號控制器”原理
本系統(tǒng)信號控制器由循回采樣,信號放大,模數(shù)轉(zhuǎn)換,(A/D轉(zhuǎn)換),微機(jī)處理,控制信號放大輸出等部分組成,電氣控制原理見圖3。
5.4 制動器工作原理
制動器由機(jī)架,偏心制動塊、轉(zhuǎn)軸、電磁鐵、復(fù)位彈簧、彈性杠桿,連鎖開關(guān)及防誤動作銷等組成,見圖4。
由信號控制器發(fā)出的強(qiáng)電控制信號驅(qū)動電磁鐵,經(jīng)彈性杠桿帶動偏心塊轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對制動桿的單向制動,工作原理雖比較簡單,因設(shè)計時作了全面考慮,其機(jī)械制動部分也與國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品不同。主要有:
(1)增設(shè)連鎖開關(guān),保證制動器作用后腳手架不得向下開動,確保安全,原國內(nèi)純機(jī)械式斷鏈保護(hù)器無此連鎖開關(guān)。
(2)增設(shè)防誤動作銷,本制動器特有的防誤動作銷使制動桿允許有較大角度偏擺。
(3)制動桿上端改變國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品直接與橫梁或建筑物固定的方法,制動桿采用“柔性鏈”與固定橫梁聯(lián)接,這樣制動桿上端允許有一定位移。通過上述(2)、(3)措施使該制動器在使用過程中若腳手架相對建筑物有100mm水平位移時仍能正常工作,這是非常重要的,而國內(nèi)現(xiàn)有機(jī)械式安全器不能做到這一點(diǎn)。
(4)彈性杠桿除將電磁鐵運(yùn)動傳遞給偏心塊外,還起保護(hù)電磁鐵與降低制動桿直徑公差的作用,設(shè)計比較巧妙。
(5)本系統(tǒng)制動器因偏心塊設(shè)計合理,只需用圓鋼通過復(fù)位窗輕輕敲擊數(shù)下即可使制動器復(fù)位。國內(nèi)有些產(chǎn)品在制動器作用后復(fù)位比較麻煩,有的只能割除制動桿。
6 應(yīng)用效果
本安全系統(tǒng)經(jīng)多工地現(xiàn)場實際使用表明:具體線路連接簡單、動作靈敏保護(hù)范圍廣安全可靠,有訊號反饋,可防誤操作等特點(diǎn)。
經(jīng)上海市建設(shè)工程現(xiàn)場機(jī)械檢測中心測試證明:本系統(tǒng)制動器技術(shù)性能穩(wěn)定可靠,制動距離小符合企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
上海專利商標(biāo)事務(wù)所檢索證明:本成果在機(jī)電控制和制動器設(shè)計方面均有較獨(dú)特的創(chuàng)新,其試驗效果較同類產(chǎn)品優(yōu)良,與國際建筑施工領(lǐng)域腳手架安全保護(hù)的發(fā)展方向相一致,達(dá)到國際先進(jìn)級科技成果水平。