外附着式電動爬升腳手架(外爬架)是一種新型腳手架。它具有安全、省材、輕便、自動、美觀等特點,特别适用于高度在50m~ 300m的高層、超高層建築主體和外立面裝飾施工中,作為安全的圍護外架和工人作業架體。經過多年的發展換代，現已廣泛應用。

　　在主體結構施工階段,外爬架覆蓋的樓層承擔了密集的施工工序

　　外爬架施工中,普遍存在一個施工痛點:外爬架與施工電梯是各自獨立運行的,外爬架安裝在主體的上部,從作業層(頂層)向下覆蓋4~5層,施工電梯安裝在整個爬架的下部，電梯标準節的頂部或者最後一道固定附牆架往往離爬架底部有2 ~ 4層的距離,這種狀态要保持到整個主體施工結束。施工人員進入頂部各樓層的施工作業位置時,往往需要攀爬6~8層樓梯。

　　存在哪些問題:

　　1.人員上下樓層費時費力

　　2.發生意外時不利于人員搶救

　　3.垃圾清理困難不利于文明施工

　　4.不利于二次結構施工穿插

　　施工電梯與外爬架一體化工作系統

　　針對爬架工程設計使用

　　以SC型施工電梯為基礎進行改造設計

　　可以讓施工電梯直接運行至爬架覆蓋樓層，并直登頂部工作面

　　施工電梯與外爬架-體化工作系統基本組成

　　施工電梯标準組件

　　外爬架單元

　　高位附牆結構

　　外爬架單元

　　高位附牆結構

　　●高位附牆結構我們在課題研發中提出的電梯附牆結構

　　●它是電梯與外爬架重疊部分的附牆

　　●提供足夠的剛度,滿足電梯直登頂模附牆要求

　　●可以與外爬架進行同步提升

　　高位附牆結構的組成

　　◆主标準節

　　◆連接臂

　　◆片式标準節

　　◆滾動附牆架(三座)

　　◆輔助标準節

　　◆活動附牆座(二座)

　　◆斜拉杆(二道)

　　高位附牆結構

　　電梯翻闆門結構

　　上部為推拉門

　　下部為翻闆門

　　一體化系統的安裝工藝

　　以在結構施工至5層時開始安裝,先搭設支架,從第3層開始外爬架部分材料,搭設至9m高( 3層高度) ,并安裝2道附牆支座,完全卸荷至結構。組裝過程中需臨時加固架體。

　　結構主體繼續向上施工，施工至6層時,再次組裝外爬架部分材料,搭設至12m高(4層高度) ,并安裝3道附牆支座,完全卸荷至結構。

　　開始組裝電梯的輔助标準節,由下往上依次安裝7.54m( 2層半)高度,并且安裝3道附牆件。安裝外爬架與電梯輔助标準節之間的加固件,保證整體的穩定牢靠。

　　拆除落地架,安裝電梯的梯籠、标準節。随後開始組裝電梯高位附牆:從結構第3層位置開始依次向上安裝連接臂、片式标準節等結構,并在3F、 4F、5F上安裝輔助标準節的附牆座并設置防墜卡管,随後在3F位置安裝第一-座滾動附牆架，在距離第一道滾動附牆架3.0-3.5m距離時安裝第二道滾動附牆架,通過兩座滾動附牆架,将電梯标準節與輔助标準節連成一體,并且進行加固。

　　主體結構繼續施工兩層,随後組裝外爬架至13.5m高度,并依次進行電梯标準節、片式标準節和輔助标準節進行加節。加節完成後安裝電梯第三座滾動附牆架(第3 E座與第二_座之間的淨距為3.0~3.5m之間) , 并且安裝好輔助标準節的剛性拉杆。安裝外爬架的動力設備、密封翻闆、爬架通道門等并加固部分杆件。

　　一體化系統的爬升工藝同步提升流程:

　　1-電梯梯籠降低到最低位置檢查各部位動力鍊條持荷

　　2-解放電梯附牆和爬架頂杆

　　3-開始進行同步提升

　　4-提升一半樓層後,各底層附牆件進行周轉

　　5-周轉安裝完成後 ,繼續完成後續提升

　　6-提升到達位置後 ,固定所有附着裝置,檢查,動力鍊條卸荷,完成提升

　　一體化系統的安全性驗證

　　MADIS有限元軟件分析

　　組裝原型測試機

　　同步升降試驗

　　荷載試驗

　　随機運行試驗

　　對比試驗

　　第三方機構檢驗

　　組裝原型測試機

　　原型機安裝在金茂府項目3#樓的西南側1-16樓陽台位置,該項目為住宅項目,共24層,高度為85m。為不影響實體工程施工作業,原型機由一個爬架單元(雙機位)和一台SC200/200型電梯組成,獨立組裝,不參與施工，僅作為試驗測試使用。根據原型機的功能設計,爬架覆蓋位置的最頂部-層位置,可以模拟為正常施工狀态下的支模樓層,若施工電梯梯籠可以正常運行至該位置,就可實現電梯的登頂效果。

　　在原型機測試中,我們進行了大量測試試驗。

　　同步升降實驗

　　在提升過程中,通過觀察提升機位上的荷載傳感器數值,結合人員巡查,判斷提升過程是否出現阻礙:提升時,由于摩擦力作用,提升過程各提升點荷載值存在一定程度的波動狀态,當處于正常提升狀态時,各點位不會出現大幅度激增現象。

　　在該項目中,進行了9次提升試驗和1次下降試驗,爬架機位最大荷載為2.1t ,與初始狀态相比，增加荷載0.62t ,高位附牆.上的機位最大荷載1.65t，較初始狀态增加0.15t荷載。上述三個機位所使用的電動葫蘆單個最大荷載為6t，故運行時并不費勁。

　　在線監測實驗

　　荷載實驗

　　随機運行實驗

　　對比實驗

　　試驗預警值

　　施工電梯部件材料為Q235鋼,根據材料特性,按照鋼結構的許用應力值計算,應變報警值設為785微應變,其中:鋼材屈服強度取235MPa、安全系數取1.5、鋼材彈性模量取200GPa ,許用應力為157MPa.

　　電梯在運動狀态時,其最大自由端位移極限暫無規範确定,因此參照《塔式起重機》GB/T 5031-2008中5.2.3條塔吊在空載,風速不大于3m/s狀态下,獨立狀态塔身(或附着狀态下最高附着點以上塔身)軸心線的側向垂直度允差為4/1000的要求進行設計。自由端高度約26.8m ,則設計标準節最高自由端允許位移為100mm 26.8m*4/1000

　　荷載實驗

　　第二種高位附牆結構是基于:最上面一道活動附牆座和斜拉杆可能因混凝土齡期較短,強度可能不足,擔心錨固不牢,故提出此種狀态下是否仍能夠滿足系統安全需要而進行的實驗狀态。

　　荷載實驗

　　荷載實驗現場采用袋裝水泥來作為載重物。進行了5級荷載試驗,施工電梯提籠的額定載重是2.0t分級荷載為:空載、50%荷載、75%荷載、100%荷載、125%荷載(即0t、1.0t、 1.5t. 2.0t.2.5t )

　　測試結果表明電梯的附牆結構應變監測值和自由端變形值均遠低于預警值。

　　随機運行試驗

　　第二種高位附牆狀态(最不利狀态)、滿設計荷載( 2t )狀态下的随機運行試驗,模拟電梯在正常施工工況下的運行試驗。在随機運行試驗中,以電梯梯籠從底部開始啟動,完成10次随機位置停靠後,回到底部為一個試驗周期。共進行了24組次運行試驗,每試驗組均采用随機函數,對每個梯籠的停靠樓層和停靠時間設計。在随機運行試驗中,使用動态應變采集箱,按20Hz采樣頻率,對最大應變出現位置的4個通道應變采集點進行數據采集。

　　對比實驗

　　該狀态電梯梯籠運行在最後一道固定附牆至上，也是現行規範中施工電梯在常規附牆結構中能夠懸挑運行的最大高度。對比測試組電梯在空載、滿載( 100%額定載重)和超載( 125%額定載重)條件,進行三種運行狀态下8F固定附牆的應變狀态和主标準節端部位移情況監測。

　　測試結果(測試數據略)

　　( 1 )通過對不同工況、不同荷載狀态、不同附牆結構下的電梯進行運行測試以及随機運行測試,其結構體系的最大應力應變狀态、最大位移響應均未超過預警值。

　　( 2 )通過與常規附牆電梯相比, 一體化系統電梯的最大位移響應測試結果均小于對比狀态,大部分最大應力應變測試結果也小于對比狀态,高位附牆結構可以提供足夠的結構剛度,因此試驗中采取的兩種附牆結構均滿足施工電梯與外爬架一體化升降系統安全運行的要求。

　　( 3 )試驗表明,雙籠同步升降工況時,其結構體系中的應力幅值和位移幅值最低,是試驗電梯系統受力最穩定、最安全的狀态;而單籠偏心運行時,試驗電梯系統受力最大、變形最大,是電梯在運行過程中壓力最大的工況。

　　( 4 )試驗中使用的第一高位附牆狀态較第=高位附牆狀态,其運行過程中結構體系的最大應變幅值較低了20.59% ,頂點最大位移幅值降低了29.23%。因此,即使第-高位附牆狀态(最不利狀态下)也能滿足安全生産的需要。總之,一體化系統在最不利狀态的試驗證明是安全的,而實際使用時以最有利狀态工作更加安全可靠。

　　第三方檢驗

　　使用效果

　　示範工程應用效果

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