高层建筑施工中智能升降操作平台的应用

1研制目的

1．1与传统脚手架相比所具有的优点

(1)经济性能好，无论建筑物多高，使用升降脚手架只需要四五层的周转材料。

(2)安全性能好，由于升降脚手架是在建筑物第一个标准层处开始搭设，避免架体在高空中进行连续不断地搭拆，实现了安全生产。

(3)使用方便效率高，升降脚手架搭设完毕后，架体正常升级作业时，升降1层只需1～2h，实现施工的方便性及高效率。

(4)节约人工费，升降架在升降过程中，只需少量的工人，每栋楼2～3人即可实施升降，操作简单、劳动强度低。同类普通升降脚手架，在使用中存在较大的安全隐患，在升降过程中出现事故较多，事故的主要原因是升降过程中各机位荷载分配不均导致个别荷载大于设计荷载的极端破坏;其次就是缺少有效的防坠装置。这也正是在设计智能组合式升降操作平台中需要解决的问题。

1．2智能组合式升降操作平台的关键技术

(1)摸索架体主框架的合理刚度，在框架一定程度变形情况下不影响架体安全。

(2)利用控制系统，当出现不同步升降时，对各提升点荷载进行监控并在超荷载时自动停机。

(3)对架体设置有效的防坠装置。

(4)架体充分单元化，减少运输和安装程序。

(5)节约环保。

1．3与同类产品相比所具有的优点

(1)智能组合式升降操作平台采用预警安全装置，通过在架体上安装荷载控制系统，实现同步升降的目的，可保障架体在安全的荷载范围内运行，做到架体施工安全的事前控制。

(2)选用合理结构，加强竖向主框架的整体强度。采用轨道式、梁式结构与主框架一体设计，增大附着处架体承载能力，把所有受力都集中在结构的最大抗力截面上。

(3)采用轨道式导轨和多保防坠器增大架体抗倾覆抗坠落能力，保证了穿墙螺栓抗剪力、抗拉力，完全防止了架体的坠落。

2技术方案

开发智能组合式升降操作平台主要是为了满足高层施工外防护架的安全需要，做到结构简单、安装方便、提高施工机械化水平、节省材料，达到安全、便捷和节能环保的目的。

2．1项目的工作内容

2．1．1确定技术路线

技术路线如下:调研→初步方案→方案优化→试制→产品测试→工程应用。智能组合式升降操作平台设计前，我们首先对国内外外防护产品和附着式升降操作平台进行了调研，形成了初始方案;初始方案经过公司多次组织相关专家和技术人员进行优化选择。选择后进行产品试制，对产品进行了整体加载测试和同步性能测试及防坠测试，测试结果达到设计指标后，确定了设计方案。

2．1．2技术、经济目标

(1)设计结构满足安全使用的荷载要求。

(2)部件标准化程度高，满足周转使用的要求。

(3)架构简单，满足安装使用效率高、便捷的要求。

(4)防坠、防倾装置安全有效，安装简单。

(5)动力系统满足施工荷载的要求，相关部件重量符合人工操作的要求。

(6)智能控制系统能够起到荷载实时监控，保证各提升吊点荷载不超过设计荷载。

2．1．3技术参数

2．2主要功能设计

(1)智能升降操作平台采用的安全防护、允许施工荷载等使用功能及条件必须符合现行外墙脚手架相关使用规范。

(2)脚手架高度最高不超过5层楼高，在建筑结构施工时，逐层提升以满足上层扎筋、支模、浇筑混凝土，满足下层拆模等作业时的防护。结构封顶后，该脚手架可以一次性拆除，也可以根据施工需要逐层下降，使用于外墙装饰装修等作业。

(3)功能不但适用于框架、剪力墙结构，也能满足用于有阳台、挑板和凹凸变化较大的高层建筑结构施工。

(4)智能升降操作平台在升降过程中，必须保持水平约束，防止倾覆，具有可靠的防坠装置，防止坠落，具有同步监视控制功能。

(5)智能升降操作平台可以整体使用，也可分片使用。

3架体结构

智能升降操作平台搭设高度一般为5层楼高，主要由轨道式主框架、立杆、附墙支座(带防坠器)、上吊点和下吊挂构件、升降动力系统(电动葫芦、拉力传感器)、智能控制系统六部分组成。

3．1导轨式主框架

3．2防坠导座

防坠导座用2个M30的螺杆固定在建筑的剪力墙上，提升时用于引导主框架的运行，施工时通过置于其上的承重钩承载架体的重量，导座中安置的防坠器更能防止架体的意外坠落。

3．3升降系统

升降系统由上吊点、电动葫芦、拉力传感器和下吊点组成。

3．4智能控制系统

沿主体结构四周的智能升降操作平台安装了智能控制系统、传感器，进行实时监控(图7)。各机位提升力、下降力通过传感器将各机位载荷数据分别显示。主控制器采集应力信息，实施安全监控，同步均衡升降，各相邻机位水平能有效控制在30mm以内，集群控制。为有效解决异常情况，智能控制软件根据采集的具体数据，通过判断是否超荷载来控制机位运行。如果某机位荷载超过设定荷载，控制软件就会发出警报并停机。等处理完毕，恢复荷载后继续升降，能确保架体在整个工作过程中安全事故为“零”。

4新型升降操作平台与老式升降脚手架的比较

(1)升降操作平台装有智能控制系统，相对老式的升降脚手架能更有效地控制整个升降平台的工作，杜绝事故的发生。

(2)新型升降操作平台的结构采用的是矩形钢管，与老式所用的48×3．5钢管相比，减轻了重量，利于组合拼装，由于能在现场装配，所以也便于运输。

(3)新型升降操作平台采用了新一代的防坠装置，相比老式的虽然成本有所增加，但更安全可靠。

5升降操作平台的事故防范和预防措施

(1)升降操作平台升降时发生葫芦断链，造成升降操作平台局部下坠，由于升降操作平台有可靠的防坠装置，升降操作平台最多下坠200mm。该突发事故发生后，所有电动葫芦立即停机，并安装定位扣件，更换断链的电动葫芦。预防措施:每次升降前对电动葫芦进行全面维护保养。

(2)升降操作平台构件焊缝开裂、破坏。在使用过程中发现升降操作平台构配件焊缝开裂、破坏的能立即更换的应立即更换，不能更换的应加固并焊牢使之符合安全使用要求。预防措施:升降操作平台进场前对构配件进行全面检查，合格后方可使用。

6推广应用

智能升降操作平台在施工作业、人员培训、正确安装使用等方面严格控制到位的情况下，施工便利性、安全性能够充分发挥，从而可以确保不出安全事故，确保施工工期提前完成，这样既保证了施工时人员和财物的安全，又节约了工期。智能升降操作平台的技术应用、现场施工操作具有一定的技术含量，要求管理人员、作业人员具备相应的专业知识。

在解决相应人员就业的同时也培养训练了一批有相关技术的人员，为国家建筑行业培养了高素质的产业工人，带动行业的科技发展。智能升降操作平台科技含量高、实用性强、节约成本和人工，为附着升降脚手架在实际应用中创造更高的经济效益和社会效益。智能升降操作平台是适应目前建筑行业的现代化建设特点而开发研制的。由于避免了落地脚手架用材多、搭建量大的缺点，适合于高层建筑施工和各种不便搭设落地脚手架的工程使用，尤其在建筑高度80m以上的经济效益更加明显。

智能升降操作平台用于高层建筑的外围保护及外围操作，可大大提高高层建筑的建设速度和安全性能，为建筑行业的现代化建设提供了一种新型的、先进的、可靠的外围保护设备，对于现代化建设的安全、高速、节约、环保等方面都具有重要的意义。智能升降操作平台结构简单，制造工艺为二氧化碳气保焊、机械切割、机械加工、浇铸等方法，产品制造精度容易保证，而该产品经研发、试制、工艺性能试验、产品实际应用等过程检验，目前该产品已完全具备推广应用的条件，在国内外建筑行业的高速发展的大背景下，该产品具有广阔的应用前景。