高层建筑外爬式脚手架稳定性分析

文/王学荣 青建集团股份公司 山东青岛 266000

高层建筑施工中，外爬式脚手架是临时性结构物，在建筑施工中起到了重要的支撑作用，给施工带来了方便。特别是高空作业的时候，使用这种脚手架可以满足特殊的施工需求。目前的高层建筑结构复杂化，不仅跨距大，而且建筑结构面积也大，使得施工的危险系数增加。架设这种外爬式脚手架不仅方便施工，而且还可以在一定程度上保证施工安全。

1、安全互锁式电动脚手架的基本构成

安全互锁式电动脚手架的基本构成包括四个部分，即脚手架的框架体系、脚手架的承力结构、脚手架的电气控制系统以及脚手架的安全保险装置。

1.1 脚手架的框架体系

脚手架的框架体系是用于建筑施工当中的外围防护作用，也可以在施工中作为平台使用。脚手架的竖向主框架组合情况来看，槽钢、钢管与角钢之间用m24丝杆穿墙丝穿墙螺栓联接。脚手架的水平支撑框架是标准模数定型组合，用m24丝杆穿墙丝穿墙螺栓联接。

1.2 脚手架的承力结构

从受力结构上来看，所采用的是升降架悬空的方式发返回支撑作用，用于承重的滑轮和导轮不仅稳定，而且具有很大的承载力。垫板的规格为80毫米×80毫米×5毫米，螺栓为m24丝杆穿墙丝穿墙螺栓，连接到主体结构上。导轨槽中安装有端头双导轮，可以实现纵向升降，不会产生倾覆的现象。

1.3 脚手架的电气控制体系

脚手架是自动化运行的，通过电动葫芦正向运转和反向运转进行升降运动，所有的这些都是在电缆电柜的控制下完成的。电动葫芦在架体吊点上悬挂，升降都是自动随着架体运行的。施工的过程中，无须搬移电动葫芦，电气控制系统可以安全稳定地运行。

1.4 脚手架的安全保险装置

从脚手架的安全保险装置设计情况来看，所采用的是双防坠连锁机构，设置有三道导向梁，防坠器就安装在最下面的导向梁上，两者连接为一体，共同发挥作用。滑轮与电动葫芦相互联接，滑轮镶套滚针轴承提升，使得提升滑轮与轮轴之间不会产生很大的摩擦力。安全保险装置中的挂绳棒用弹簧弹起，启动杠杆机构，摩擦轮就会进入到刹车区域中，就可以避免架体出现坠落的现象。

2、SAPZO00软件的稳定性分析

SAPZO00软件的新功能是用于分析结构的非线性时程反应，还可以对材料所具备的特性进行分析，诸如阻尼构材、减震器以及Gap构材等等，对于局部结构的非线性予以分析。SA2P00O软件不仅具有分析功能，还可以应用于建模、编辑文本，还具备荷载功能、设计功能等等。

2.1 SA2P00O软件所具备的建模功能

SA2P00O软件是用于分析有限元结构的软件，一般的软件程序无法实现的模型以及结构复杂的模型都可以提供。从建模的界面来看，是非常简单的图形化界面，在模块库有也预设的模型，修改对应的数据就可以使用了，非常方便。SAZPO00建模中，要对材料的性质定义，之后将对应的几何分布图画出来，将材料的属性和荷载类型确定下来，将构件的模型建立起来。SA2P00O软件建模中，所包含的对象类型主要为4种：第一种为点对象；第二种为线对象、第三种为面对象、第四种为实体对象。

使用SAPZ000软件建模，所需要遵循的原则是，建模对象的几何特性要对应于研究的实际构件，采用这种方式可以将模型简化，而且在进行模型分析的时候会更容易一些。

SAPZ000软件的图形界面中上为建模提供了各种可以利用的工具，可以对基本的模型进行修改，也可以根据自己的需要对模型进行修正，以优化设计。

2.2 SA2P00O软件所具备的分析功能

SAPZ000软件与其他的有限元分析软件有所不同，其最大的特点就是在分析的过程中，可以将所有的分析方法都充分利用起来。其分析功能之强大，除了时程分析之外，包括动力分析、模态分析、静力分析、反应谱分析以及静力弹塑性分析等等都可以使用SA2P00O软件完成。分析方法不同，却可以在运行程序的过程中同时进行，而且所获得的分析结果经过综合后传输出来。

3、外爬式脚手架主要承重部件进行有限元分析

3.1 外爬式脚手架的轮滑受力情况分析

外爬式脚手架的轮滑处于脚手架框架的下方，连接在导轨上，主要包括6个组成部分，即侧板、销轴、加强筋、滑轮、挡板和顶板。

当外爬式脚手架处于运行状态时，整体架体的荷载以及施工的荷载都是采用钢丝绳穿过滑轮的方法承担，这样可以将荷载减轻。计算脚手架的承重部件，就可以明确滑轮部分要低于屈服应力，在槽钢肢尖位置为滑轮轴、底板连接到双槽钢的位置，这里会存在滑轮部分承重超过屈服应力的现象。而存在这种现象的主要原因是这个位置的应力比较集中。

外爬式脚手架的轮滑受力情况进行优化处理，可以采用两种方法。

其一，给滑轮轴位置施加力，此为使用脚手架的时候的最大力，在具体的工作中，就会相应地干山受力情况，通常不会超过最大的屈服应力，这就意味着滑轮部分承重符合要求。在施工中还要对这个位置的变形情况进行检查，以及时发现问题及时处理。

其二，肢尖处也会出现应力集中的问题。对于这个位置的受力情况进行处理，就可以使用顶板厚度加厚的方法。如果用这种方法依然不奏效，还可以在肢尖处倒角处理，这样就可以缓解应力集中的问题。

3.2 外爬式脚手架的承力梁受力情况分析

脚手架的支撑需要承力梁发挥作用。底板与主体结构使用m24丝杆穿墙丝穿墙螺栓联接，架体与钢丝绳使用支撑板连接，导轨槽中安装有端头双导轮，确保架体可以纵向升起和降落，这样可以避免出现倾覆的问题。承力梁的应力要低于屈服应力，支撑板轴孔处的应力要相对集中一些，会出现超过屈服应力的问题。

外爬式脚手架的承力梁受力情况进行优化处理，可以采用的方法是，将底板的宽度增加，轴孔处的集中应力问题就会有所缓解，会大大低于屈服应力。

结语：

综上所述，本文针对高层建筑外爬式脚手架的稳定性进行分析，可以明确，要使得这种脚手架的作用得以充分发挥，就要严格按照要求使用规范，还要根据工程施工实际需要做好脚手架的架体稳定性分析工作，对脚手架不断完善，以切实地发挥其安全性作用。

参考文献：

[1]张劼，叶中豹，费家仓，等.扣件式满堂脚手架稳定性非线性分析[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2014(01)：87-88.