外附着式电动爬升脚手架(外爬架)是一种新型脚手架。它具有安全、省材、轻便、自动、美观等特点,特别适用于高度在50m~m的高层、超高层建筑主体和外立面装饰施工中,作为安全的围护外架和工人作业架体。经过多年的发展换代，现已广泛应用。
在主体结构施工阶段,外爬架覆盖的楼层承担了密集的施工工序
外爬架施工中,普遍存在一个施工痛点:外爬架与施工电梯是各自独立运行的,外爬架安装在主体的上部,从作业层(顶层)向下覆盖4~5层,施工电梯安装在整个爬架的下部，电梯标准节的顶部或者最后一道固定附墙架往往离爬架底部有2~4层的距离,这种状态要保持到整个主体施工结束。施工人员进入顶部各楼层的施工作业位置时,往往需要攀爬6~8层楼梯。
存在哪些问题:
1.人员上下楼层费时费力
2.发生意外时不利于人员抢救
3.垃圾清理困难不利于文明施工
4.不利于二次结构施工穿插
施工电梯与外爬架一体化工作系统
针对爬架工程设计使用
以SC型施工电梯为基础进行改造设计
可以让施工电梯直接运行至爬架覆盖楼层，并直登顶部工作面
施工电梯与外爬架-体化工作系统基本组成
施工电梯标准组件
外爬架单元
高位附墙结构
外爬架单元
高位附墙结构
●高位附墙结构我们在课题研发中提出的电梯附墙结构
●它是电梯与外爬架重叠部分的附墙
●提供足够的刚度,满足电梯直登顶模附墙要求
●可以与外爬架进行同步提升
高位附墙结构的组成
◆主标准节
◆连接臂
◆片式标准节
◆滚动附墙架(三座)
◆辅助标准节
◆活动附墙座(二座)
◆斜拉杆(二道)
高位附墙结构
电梯翻板门结构
上部为推拉门
下部为翻板门
一体化系统的安装工艺
以在结构施工至5层时开始安装,先搭设支架,从第3层开始外爬架部分材料,搭设至9m高(3层高度),并安装2道附墙支座,完全卸荷至结构。组装过程中需临时加固架体。
结构主体继续向上施工，施工至6层时,再次组装外爬架部分材料,搭设至12m高(4层高度),并安装3道附墙支座,完全卸荷至结构。
开始组装电梯的辅助标准节,由下往上依次安装7.54m(2层半)高度,并且安装3道附墙件。安装外爬架与电梯辅助标准节之间的加固件,保证整体的稳定牢靠。
拆除落地架,安装电梯的梯笼、标准节。随后开始组装电梯高位附墙:从结构第3层位置开始依次向上安装连接臂、片式标准节等结构,并在3F、4F、5F上安装辅助标准节的附墙座并设置防坠卡管,随后在3F位置安装第一-座滚动附墙架，在距离第一道滚动附墙架3.0-3.5m距离时安装第二道滚动附墙架,通过两座滚动附墙架,将电梯标准节与辅助标准节连成一体,并且进行加固。
主体结构继续施工两层,随后组装外爬架至13.5m高度,并依次进行电梯标准节、片式标准节和辅助标准节进行加节。加节完成后安装电梯第三座滚动附墙架(第3E座与第二_座之间的净距为3.0~3.5m之间),并且安装好辅助标准节的刚性拉杆。安装外爬架的动力设备、密封翻板、爬架通道门等并加固部分杆件。
一体化系统的爬升工艺同步提升流程:
1-电梯梯笼降低到最低位置检查各部位动力链条持荷
2-解放电梯附墙和爬架顶杆
3-开始进行同步提升
4-提升一半楼层后,各底层附墙件进行周转
5-周转安装完成后,继续完成后续提升
6-提升到达位置后,固定所有附着装置,检查,动力链条卸荷,完成提升
一体化系统的安全性验证
MADIS有限元软件分析
组装原型测试机
同步升降试验
荷载试验
随机运行试验
对比试验
第三方机构检验
组装原型测试机
原型机安装在金茂府项目3#楼的西南侧1-16楼阳台位置,该项目为住宅项目,共24层,高度为85m。为不影响实体工程施工作业,原型机由一个爬架单元(双机位)和一台SC/型电梯组成,独立组装,不参与施工，仅作为试验测试使用。根据原型机的功能设计,爬架覆盖位置的最顶部-层位置,可以模拟为正常施工状态下的支模楼层,若施工电梯梯笼可以正常运行至该位置,就可实现电梯的登顶效果。
在原型机测试中,我们进行了大量测试试验。
同步升降实验
在提升过程中,通过观察提升机位上的荷载传感器数值,结合人员巡查,判断提升过程是否出现阻碍:提升时,由于摩擦力作用,提升过程各提升点荷载值存在一定程度的波动状态,当处于正常提升状态时,各点位不会出现大幅度激增现象。
在该项目中,进行了9次提升试验和1次下降试验,爬架机位最大荷载为2.1t,与初始状态相比，增加荷载0.62t,高位附墙.上的机位最大荷载1.65t，较初始状态增加0.15t荷载。上述三个机位所使用的电动葫芦单个最大荷载为6t，故运行时并不费劲。
在线监测实验
荷载实验
随机运行实验
对比实验
试验预警值
施工电梯部件材料为Q钢,根据材料特性,按照钢结构的许用应力值计算,应变报警值设为微应变,其中:钢材屈服强度取MPa、安全系数取1.5、钢材弹性模量取GPa,许用应力为MPa.
电梯在运动状态时,其最大自由端位移极限暂无规范确定,因此参照《塔式起重机》GB/T-8中5.2.3条塔吊在"空载,风速不大于3m/s状态下,独立状态塔身(或附着状态下最高附着点以上塔身)轴心线的侧向垂直度允差为4/"的要求进行设计。自由端高度约26.8m,则设计标准节最高自由端允许位移为mm26.8m*4/
荷载实验
第二种高位附墙结构是基于:最上面一道活动附墙座和斜拉杆可能因混凝土龄期较短,强度可能不足,担心锚固不牢,故提出此种状态下是否仍能够满足系统安全需要而进行的实验状态。
荷载实验
荷载实验现场采用袋装水泥来作为载重物。进行了5级荷载试验,施工电梯提笼的额定载重是2.0t分级荷载为:空载、50%荷载、75%荷载、%荷载、%荷载(即0t、1.0t、1.5t.2.0t.2.5t)
测试结果表明电梯的附墙结构应变监测值和自由端变形值均远低于预警值。
随机运行试验
第二种高位附墙状态(最不利状态)、满设计荷载(2t)状态下的随机运行试验,模拟电梯在正常施工工况下的运行试验。在随机运行试验中,以电梯梯笼从底部开始启动,完成10次随机位置停靠后,回到底部为一个试验周期。共进行了24组次运行试验,每试验组均采用随机函数,对每个梯笼的停靠楼层和停靠时间设计。在随机运行试验中,使用动态应变采集箱,按20Hz采样频率,对最大应变出现位置的4个通道应变采集点进行数据采集。
对比实验
该状态电梯梯笼运行在最后一道固定附墙至上，也是现行规范中施工电梯在常规附墙结构中能够悬挑运行的最大高度。对比测试组电梯在空载、满载(%额定载重)和超载(%额定载重)条件,进行三种运行状态下8F固定附墙的应变状态和主标准节端部位移情况监测。
测试结果(测试数据略)
(1)通过对不同工况、不同荷载状态、不同附墙结构下的电梯进行运行测试以及随机运行测试,其结构体系的最大应力应变状态、最大位移响应均未超过预警值。
(2)通过与常规附墙电梯相比,一体化系统电梯的最大位移响应测试结果均小于对比状态,大部分最大应力应变测试结果也小于对比状态,高位附墙结构可以提供足够的结构刚度,因此试验中采取的两种附墙结构均满足施工电梯与外爬架一体化升降系统安全运行的要求。
(3)试验表明,双笼同步升降工况时,其结构体系中的应力幅值和位移幅值最低,是试验电梯系统受力最稳定、最安全的状态;而单笼偏心运行时,试验电梯系统受力最大、变形最大,是电梯在运行过程中压力最大的工况。
(4)试验中使用的第一高位附墙状态较第=高位附墙状态,其运行过程中结构体系的最大应变幅值较低了20.59%,顶点最大位移幅值降低了29.23%。因此,即使第-高位附墙状态(最不利状态下)也能满足安全生产的需要。总之,一体化系统在最不利状态的试验证明是安全的,而实际使用时以最有利状态工作更加安全可靠。
第三方检验
使用效果
示范工程应用效果