导轨式爬架的安全性分析

导轨式爬架的安全性分析

年5月13

[字号：大中小]

导轨式爬架是一种以多层附着并相互约束的竖向导轨作为爬升机构，并具有防坠安全保障的附着升降脚手架。作为建设部重点推广产品之一，导轨式爬架已在国内外一百多项工程中应用，获得用户好评。

在爬架设计中，其安全性和适用性是产品的最基本的要求。爬架的安全性主要包括：爬架附着可靠性，在施工状态下对额定施工荷载及风载影响下的安全度；在升降状态下爬架运行的同步性、稳定性；在不安全因素发生时（如动力失效等），对运行中爬架的可监测和防倾防坠保障。爬架的适用性主要包括：产品对不同施工工艺使用要求的适应性，对不同建筑结构安装环境的适应性，主要构件的通用性和互换性等。

本文对导轨式爬架的安全性设计作一些简单的分析。

一、爬架的附着可靠性

1、导轨式爬架通过竖向连接的导轨与建筑结构多层连接，支架荷载可以均匀地传递到结构上，附着安全度大大提高；与挑梁式爬架相比，其仅上二层与建筑结构连接，附着点受力集中，且砼强度尚未达到设计强度，容易将边梁拉裂，甚至拉脱造成坠落事故。

2、导轨式爬架导轨离墙距离为300毫米—400毫米，支架荷载相对附着点来说，水平荷载很小，主要是垂直荷载；而挑梁式爬架提升点在支架中部，离墙距离约1000毫米，对上层附着点来说，水平荷载较大。

3、对于非承重边梁或较小边梁（300×500以下），集中受力情况下，受到破坏的是边梁而不是穿墙螺栓，故在一定环境条件下，增加穿墙螺栓安全度并不能提高爬架附着的安全度，而增加附着点则能有效解决上述矛盾，保证附着安全度。

4、附着安全度是其他所有安全措施的基础，附着安全度不够时，容易发生坠落事故。导轨式爬架在多项工程应用中也曾发生过葫芦吊钩断裂、断链、电机停转等情况，由于附着均匀牢固，在防坠装置将支架自锁后，未对该提升点及相邻提升点产生影响。

5、对附着点强度的要求：在施工状态时，能够承受支架自重施工荷载，风荷载及一定的冲击荷载（物料平台装卸，水平冲击）的使用要求。在升降状态时，承受支架坠落时防坠自锁的冲击荷载；在附着失效时，相邻点可分担该点所有支架荷载，而不致于发生连锁反应。

二、爬架升降运行的水平约束和垂直约束

爬架在施工状态时，由于有各种附墙卸荷措施，爬架与建筑结构连接牢固，不易发生支架坠落事故。在升降状态时，支架相对于建筑结构上下运动，其他卸荷措施已解除，如何保持支架在运动中的水平约束（防倾）、垂直约束（防坠），则是所有爬架需要解决的关键问题之一。

支架运动的水平约束（防倾装置）的作用是保证支架在荷载不平衡及水平荷载（风荷载、水平冲击荷载）作用下，不会发生倾斜倾覆事故。导轨式爬架主要采用安装在支架上部和下部各三组导轮来实现水平约束的，每个提升点的水平约束至少二组。

支架运动的垂直约束（防坠装置）的作用是保证在动力失效时，爬升机械可以自动发现并即时即地将支架自锁，防止支架坠落。

导轨式爬架防坠装置安装在支架底部，由敏感装置和自锁装置两部分组成。

从爬架使用环境来看，由于不同步因素客观存在，各提升点上的荷载是在一定范围内变化的，在产品设计原理选择上，摩擦型自锁装置比冲击型自锁装置更适用于爬架。摩擦型自锁装置可以提供足够的制动力。通过摩擦位移可以消耗支架坠落的动能，故自锁时平稳，不易损坏其他构件。而冲击型自锁装置，在能量消耗时，会对自锁装置的安装相关构件造成较大的破坏力，在超荷载情况下，还会破坏自锁机构，造成支架坠落事

故。

三、爬架升降运动同步性控制和安全性分析

引起导轨式爬架不同步的主要原因如下：

1、爬架整体提升前，各提升点钢丝绳预紧不一致而引起架体提升不同步；

2、架体提升初期，由于架体的相对柔性，使得各提升点瞬间自动调整荷载而引起架体提升不同步；

3、电机转速误差引起的架体提升不同步；

4、其他因素：上述引起的不同步的第1、2项原因，可以在架体整体提升300毫米后，通过参考导轨上的坐标孔，观察各提升点的同步性，并采用点动方式，使各提升点在一个水平位置上。电机的转速误差会引起架体升降不同步的误差积累。

另外，从管理上，我们要求做到每个工程使用同一个厂家生产，同一型电动葫芦，从而控制电机的制造转速误差。

爬架在多点同时升降时，保证升降的同步性对升降安全具有重要作用。支架在升降运动中，对某一提升点来说，其荷载分为该点支架静荷载和由于支架升降不同步造成相邻点支架荷载重新分布的动荷载。

支架静荷载为定值，支架动荷载主要与支架刚度、同步误差大小有关。支架刚度越大，对提升点影响越大。如果是刚性支架，在提升时最慢提升点或下降时最快点支架荷载为静荷载的50%.实际应用的大多数爬架支架采用钢管扣件脚手架，由于节点及钢管具有较大的弹性变化范围，在不同步误差为15毫米时，按相邻提升点间距6米计算，变形误差仅为0.0003%，变形夹角为0.14°。

支架在弹性范围内，不同步误差不会造成支架动态荷载发生很大的

变化。故支架设计中具有一定弹性对改善提升点荷载及受力状况具有重要作用。

尽管实际中的绝对同步无法做到，但应该努力将同步误差控制在一定范围内，以解除由不同步因素构成的安全隐患。

导轨式爬架控制方案设计时，考虑到同步性误差与支架刚度对提升荷载变化的影响，同步性误差控制在1.5%以内，支架刚度设计上保持一定弹性，同时在防坠装置设计时，敏感装置对提升点力的变化进行监测，一旦发现同步性超过规定值，安全装置即自动作用，将支架锁住，防止事故发生。

在应用中，通过设在导轨上的高度标尺，可以人工观测爬架整体运行的同步性，当最大误差超过50毫米时，可通过点控进行调整，实际应用表明，上述综合设计是非常实用和有效的。

四、爬架的其他安全技术措施

爬架的其他安全技术措施包括：外立面防护措施、水平防护措施、用电安全保护、现场照明条件、避雷措施、台风期加固措施等。

五、爬架施工安全管理

一般有资质的专业从事爬架安装施工服务的企业，有符合实际施工需要的一套适合爬架专项工程施工的管理体系，有一批具有一定专业水平的技术队伍和专业施工队伍，各项规章制度和安全保障体制相对较齐全且切合实际，特别是施工现场的安全技术管理。专业化施工单位与总包单位一起，充分交流，取长补短，互相配合，保证施工安全和施工质量。