摘 要：一种可拆式导向支座设计成支座本体、导向轮系、支撑装置、防坠装置四大模块，其中支撑装置、防坠装置通过销轴连接在支座本体上，导向轮系是通过螺栓紧固在支座本体上，具有可拆装特点，解决现有导向支座安装困难、费时费力、维修不便连接的问题。
关键词：附着式升降脚手架、导向支座、可拆式、结构形式
前言：附着式升降脚手架是高层建筑施工中一种外附式脚手架，是近十年来建筑产业高速发展下诞生的一种绿色、节能、安全、经济产品，附着式升降脚手架依靠自身设备和装置，具有自动升降功能，在45m及以上高层建筑物中广泛应用，特别是在超过100m的高层建筑中，比传统的钢管脚手架综合节约成本30-60%，楼栋越高，综合成本越低。导向支座是一个实现附着式升降脚手架防倾翻、防坠落、导向定位功能的零部件，是附着式升降脚手架的关键结构件。因此，导向支座结构形式，对附着式升降脚手架使用功能具有重要意义。
1 导向支座结构现状
现有的附着式升降脚手架高度一般防护四层楼，架体高度约13-15m，其导轨架长度约10m，在附着式升降脚手架爬升或下降过程中，每个导轨架至少有3个导向支座支撑在使用，导向支座是支撑附着式升降脚手架在建筑物上主要的受力结构，也是附着式升降脚手架爬升下降的导向结构，导向支座结构构造，直接影响附着式升降脚手架的整体使用性能。如图1所示，现有的导向支座，其结构主要包括导向座体、支撑装置、防坠装置三大结构组成，为了便于制造，导向支座和导向轮系都是整体焊接制造。如图2所示，这样的结构，在安装导轨架和导向支座时，需要在地面先把导向支座绑扎在导轨架上（如图2所示），然后随着导轨架整体一起竖起立在墙上，通过螺栓螺母固定导向支座。为了防止导轨架上的导向支座在立起来过程中滑落，常常需要把导向支座用铁丝或绳索绑在导轨架上，因预先绑定的导向支座位置具有不确定性，竖起导轨架后，还需要把导向支座解绑，找准安装位置才能固定安装在建筑物上，这种导向支座的结构形式，安装过程操作困难，费时费力。在附着式升降脚手架爬升或下降时，必须遵循先进后出的顺序才能把导向支座从导轨架上拆下来，一旦其中一个支座需要维修，必须把导轨架提升或下降越过该导向支座才能拆下来维修，因此存在维修、拆卸不方便的缺点。
2 可拆式导向支座的结构特点
针对导向支座现存缺点，我们对导向支座的结构形式进行优化设计，在满足受力条件和使用要求下，我们把导向支座设计成可拆式，如图3所示，即将导向支座拆分为支座本体、导向轮系、支撑装置、防坠装置四大模块，其中支撑装置、防坠装置通过销轴连接在支座本体上，导向轮系是通过螺栓紧固在支座本体上，销轴、螺栓作为连接件，具有可拆、可装的特点，可有效解决导向支座现存装拆困难、维修不便捷的困难。
具体实施方式为：
如图4所示，支座本体是一种框架式结构模块，主要是以板材焊接组成，是由背板、筋板、耳板、上面板、L型板、下面板、防坠安装板以及U型板组成，其结构特点是上面板、下面板与背板垂直焊接，筋板焊接在上面板上方，并贴紧背板，耳板焊接在上面板上面，在上面板、下面板之间焊接了L型板，L型板即能起到连接上下面板作用又具备支撑受力功能。防坠安装板焊接在下面板下方，并贴紧背板，U型板横焊在下面板前方，U型口朝上。为了便于拆装，我们在上面板、下面板以及L型板均设计了螺栓孔，防坠安装板设计了导轮轴孔。
如图5所示，导向轮系设计为一个单独结构模块，是由弯板、夹板、C型管、导向轮、导轮轴组成，其结构特点，我们将夹板设计成U型口，并设计了螺栓孔，夹板固定焊接在C型管两端，并将夹板的U型口和C型管的C缺口对齐，两块夹板之间用弯板焊接连接，弯板的外立面与夹板端头齐平。我们将导向轮轴把导向轮连接安装在C型管里，只要拆下导向轮轴，就可以把导向轮取下，因此导向轮轴也是可拆的。
安装时，先在地面把支撑装置和防坠装置组装在支座本体上，其中支撑装置是通过销轴安装在的耳板的销轴孔上，防坠装置通过销轴连接在防坠安装板的导轮轴孔上。支撑装置可绕着销轴摆动，防坠装置是可以用重力摆块式也可以用行星棘轮式，可绕着销轴摆动或转动；然后把支座本体通过螺栓固定安装在建筑物上，再把导轨架竖起来，通过人工或辅助机械把导轨架放在支撑装置上，由支撑装置支撑着导轨架，最后用螺栓把导向轮系和支座本体连接起来，即可完成导轨和导向支座的安装。拆卸时，只需要将螺栓和销轴拆下来，即可以将四大结构模块拆解出来。
3 结构设计验算
3.1 模型参数设计
根据行业标准和规范，本导向支座模型参数如下：
附着式升降脚手架包括架体结构按两个机位跨度6m，高度内排12m，外排14m，脚手板宽度0.6m，立杆间距2m，脚手板每隔2m一道，共7道。架体底部安装副板、翻版，每步加脚手板底部安装一道外立杆连接，整体模型长10m，高14m，宽0.65m（主框架0.66m），设置2个机位。考虑单个机位计算模型为：架体高度14m，跨度6m，脚手板宽度0.6m，立杆间距2m，脚手板布设2m一道，楼层高度为3m。
3.2 主要受力参数取值及计算：
1.每榀架体重量为∑NGik=27.98KN。
2.结构施工按二层同时作业：使用工况时按每层3kN/m2计算，
3.升降及坠落状况时按每层0.5kN/m2计算；
4.装修施工按三层同时作业：使用状况时按每层2kN/m2计算，
5.升降及坠落状况时按每层0.5kN/m2计算。
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6.活荷载∑NQik取最大值为施工工况时：∑NQik=3×0.6×6×2=21.6 kN；
7.单个附着支座所承受的最大竖向载荷：
N1=r0r3（rG∑NGik+rQ∑NQik）=105.3kN：
r0—结构重要系数，应取1.1；
r3—结构重要系数冲击系数，应取1.5；
rG—永久载荷分项系数，应取1.2；
rQ—可变载荷分项系数，应取1.4.
8.单个附着支座所承受的的水平载荷设计值：
N's=r0rQ[φwwkLH1（0.625kH2+kH+0.375）+0.2∑NQik]+N1LZ/H1=142.52kN
φw—风荷载组合系数，取0.6；
wk—风荷载标准值，经计算为1.17kN/m2；
L—附着支座水平间距，为6m；
H1—附着支座竖向间距，取楼层高度为3m；
LZ—平台构架重心距附着支座支撑点的水平投影距离，为1m；
kH—悬臂高度系数，取=H2/H1=3/5=0.6；
H2—竖向主框架悬臂高度，为5m。
9.因施工原因产生的水平载荷设计值Ns=0.2r0rQΨcncqklalb=0.2×1.1×1.4×0.7×2×3×2×0.6=1.55kN。
其中：
Ψc—施工载荷组合值系数，应取0.7；
nc—施工时作业层数，应取2；
qk—施工载荷标准值，应取3kN/m2；
la—平台构架立杆纵向间距，为2m；
lb—竖向主框架宽度（内外立杆中心距离），为0.6m。
10.单根螺栓所承受的剪力设计值Nv’=N1/2=105.3kN/2=52650N；
11.单根螺栓所承受的拉力设计值Nt’=Ns/2=1.55kN/2=775N；
（三）设计及强度校核
1.导向轮系和支座本体采用两颗C级普通螺栓连接，C级普通螺栓主要受到导向支座的水平载荷作用的剪切力，C级普通螺栓抗剪应力δ=140N/mm2，螺栓直径d1的设计值满足：
δ＞ d1＞=12.73mm，取d1=16mm。
2.附墙支座最不利处在与建筑物紧贴背板处，背板螺栓孔内用直径d2=M30（螺旋螺纹处有效截面直径d2e=M28）穿墙螺杆，将附着支座与建筑物固定，Q235级钢的材质，其抗剪强度设计值fvb=140N/mm2，其抗拉强度设计值为ftb=170N/mm2，通过设计计算：
单根螺栓抗剪承载力设计值Nvb=лd22fvb=3.14×302×140=395640N
单根螺栓抗拉承载力设计值Ntb=лd2e2ftb=3.14×282×170=418499.2N
校核单根穿墙螺栓强度
==0.13＜1，符合要求。
结论
与现有的固定式导向支座相比，本文设计的一种可拆式导向支座，支撑装置和防坠装置是通过销轴连接到支座本体上，导向轮系与支座本体之间的连接采用螺栓连接，具备可拆可装的特点，在安装时，先固定支座本体到建筑物上，再树立起来导轨架，最后连接导向轮系，安装便捷，节约人力，节省工时。拆卸时将螺栓取出来，即把导向轮系从支座本体上分离；拆掉销轴，即可以将支撑装置、防坠装置拆下来，实现爬架在提升或下降过程可以可装拆导向支座的功能，便于拆卸以及维修。
参考文献
[1] JG/T543-2019,建筑施工用附着式升降作业安全防护平台
[2] JGJ202-2010,建筑施工工具式脚手架安全技术规程
论文作者:庞科文 杨开威
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：支座论文; 导向论文; 螺栓论文; 脚手架论文; 导轨论文; 装置论文; 本体论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;