附着式升降脚手架附墙支座防倾力学性能试验研究

张 淼，温雪兵,2，韦 东,2，崔海波，罗 马,2

（1.中国建筑科学研究院有限公司 建筑机械化研究分院，河北 廊坊 065000；2.国家建筑工程质量监督检验中心，北京 100000）

附着式升降脚手架作为高层施工外立面施工装备，其抗风性能一方面取决于架体主框架和导轨的结构设计，另一方面取决于支座的防倾性能。本文就槽钢型导轨的附着式升降脚手架的附墙支座的防倾性能行了研究，并通过试验总结分析影响支座防倾性能的几点因素。

1 附墙支座的防倾结构形式

目前行业内的附墙支座的防倾结构常见为两种形式：单导轮和双导轮，如图1 所示。

图1 槽钢导轨附墙支座导轮形式

对比两种导轮形式：双导轮对于导轨槽钢有2 个约束点，导向性要优于单导轮结构，而单轮轮优于其约束点少，与导轨之间的摩擦力较小；对于导轨槽钢翼缘，由于双导轮接触点比单导轮多，在使用过程中双导轮能更好地保护导轨翼缘不变形。从安全性考虑，双导轮优于单导轮。

2 力学性能分析及试验方案制定

附墙支座在使用过程中，除了承受来自架体的竖向作用力，还承受水平方的作用力。附着式升降脚手架在使用过程中一般有3 个附墙支座，由上而下依次为A、B、C 3 个支座，其受力情况可简化如图2 所示。

A、B、C 3 个附墙支座均承受架体自重及荷载带来的竖向力FA2、FB2、FC2，以及架体偏心设计带来的水平力FA1、FB1、FC1，由于架体搭设在高空，风载比较大，风载引起的水平作用力F直接作用于A 支座，并使得B、C 支座承受与架体偏心水平力FB1、FC1反方向的压力，可见，架体中A、B、C 3个支座用顶部A 支座收到的水平作用力最大，是考验附墙支座防倾性能的关键位置。

图2 架体附墙支座受力简图

附墙支座防倾性能除了一部分架体的偏心水平力外，最主要是架体悬臂部分的风载。为了更好地验证附墙支座的防倾性能，利用杠杆原理，将A 支座承受的均布风载力简化为一种弯矩进行试验验证，其试验模型简化如图3 所示。

图3 附墙支座防倾性能试验方案图

将附墙支座模拟现场使用，安装在固定的有足够强度的钢立柱上，试验中通过加力点对导轨施加水平力，通过导轨传递到支座的导轮结构，通过杠杆原理不难分析出，其导轮所受的向外的水平力为加力点施加力的2 倍，由此可模拟出附墙支座的防倾受力特点，从而验证其防倾性能。

3 附墙支座防倾性能试验研究

依据上述分析制定的试验方法，笔者选取了10 家国内主流附着式升降脚手架企业的产品，进行了防倾性能试验，其中有5 家附墙支座为单导轮设计，5 家附墙支座为双导轮设计，其试验数据如表1 所示。

试验中未考虑型材厚度、安装尺寸等细节问题，只针对导轮形式和槽钢型号两项参数进行试验对比。通过以上数据，得出影响防倾性能主要因素。

1）导轮形式 双导轮形式的附墙支座防倾试验数据最大为102kN，最小值为67kN，单导轮形式附墙支座防倾试验数据最大值为75kN，最小值为52kN，双导轮形式附墙支座防倾性能优于单导轮。

2）导轨型材 由导轨试验数据对比，8#槽钢数据要好于6.3#槽钢，因此导轨槽钢型号对附墙支座防倾性能影响也比较大。

3）导轮及其安装结构但非决定因素 试验中分析支座失效形式后发现，大部分单导轮支座防倾试验中都存在着导轨槽钢翼缘变形失效的破坏形式，因此附墙支座防倾性能的决定因素不是导轨，而是导轮及其安装结构。

表1 附墙支座防倾性能试验数据及失效形式

4 影响附墙支座防倾性能的其他因素

影响附墙支座防倾性能除导轮形式和槽钢型材外，还应注意以下几点。

1）导轮设计锥度和直径 查阅手册，槽钢翼缘存在一定斜度，附墙支座的导向轮是配合导轨槽钢使用的，将导向轮安装槽钢型材的斜度设计一定的锥度，可以有效避免导轮与槽钢翼缘的点现象，尽量保证其线接触，从而可以有效增强防倾性能；导轮直径在设计时要根据槽钢的型号确定，直径过小会使得槽钢翼缘更容易变形，降低整体的防倾性能，一般标准要求导轮与槽钢的设计间隙不能大于5mm。

2）加强导轮安装结构 导轮安装结构一般采用板材或角钢型材，其自省抗弯性能差，设计时，适当增加加强筋板结构防止变形。

3）适当增加双导轮的间距 采用极限法考虑，如果2 个导轮无限接近，那么其作用就等同于一个导轮，所以适当的增加导轮间距来增强附墙支座防倾性能。但不易过大，一般在150～250mm，过大会导致架体摩擦阻力增大。

4）适当控制导轮与槽钢配合的横向间隙 导轮与槽钢的横向间隙直接影响两者有效接触尺寸，设计时为了方便解决支座预埋偏差问题，会适当的放大导轮与槽钢的横向间隙，但间隙过大会严重影响支座抗倾覆性能，一般建议不大于10mm。