1  前言
        高層建筑施工中，采用整體提升式腳手架的用鋼量僅是整體固定式腳手架的10%-17%，使用整體提升式腳手架可以大大降低材料設備投資，減少運輸搭設費用，加快施工速度，提高效率。因此，采用整體提升式腳手架進行施工已是高層建筑施工的發展方向。具有很大的發展潛力和良好的社會效益。但是，由于目前國內整體提升式腳手架缺少可靠的防墜安全裝置，不可避免地存在著各種危險因素。據有關資料，國內已發生多起整體提升式腳手架在升降過程中因沒有可靠的防墜安全裝置，造成腳手架墜落致使人員傷亡的嚴重事故，因此我們研究設計了AQ4型提升式腳手架安全保護系統。
        2  整體提升式腳手架安全保護裝置現狀
        目前從全國范圍來看，尚未發現有加設測力傳感器，用電氣測量的方法控制腳手架防墜安全器的實例或報導，現有的少數幾種安全器都是純機械式的。從使用范圍來看，它們只能對提升腳手架使用的起重葫蘆的起重鏈斷裂進行保護。但即便如此，因為腳手架作為一整體結構桁架，剛度很大，即使其中某一其中鏈接斷裂，由于相鄰吊點起重葫蘆的支承，斷鏈處吊點下落的距離很小，據我們實驗，此距離僅在幾公分之內，而由于腳手架中的變形勢能轉化為動能，其下落速度卻很快（遠超過自由落體速度），這就要求在極短的時間內將僅發生幾公分下墜位移的腳手架制動住，即要求制動器有很高的靈敏度，對制動器的設計制作要求是很高的。事實上，到目前為止還沒有性能良好工作可靠的斷鏈安全保護器。
        3  整體提升式腳手架發生危險的原因
        據有關資料及對施工現場的調查，我們認為，對整體提升式腳手架的安全保護采用簡單的斷鏈保護方式是遠遠不夠的，整體提升腳手架在升降過程中發生危險的原因是多種多樣的，可以是起重鏈斷裂，附墻系統損壞，各起升機構的速度差異造成的不同步，起升機構電動機損壞，腳手架被建筑物外墻卡主等等。腳手架墜落時通常發生“散架”現象，即架體間在節點上的內力超過扣件強度，扣件被拉脫或拉斷，造成部分架體下墜。
        4  AQ4型提升式腳手架防墜安全系統的特色與創新
        經分析研究，我們認為：不管什么原因引起的腳手架系統發生危險，均會造成各提升機之間提升力的轉移與變化，腳手架各吊點受力不均是產生危險的更本原因，“散架”現象即可證明這一點。
        AQ4型腳手架防墜安全系統的特色就是通過對各提升機提升力的跟蹤與比較，自動診斷該腳手架系統是否處于安全狀態，各測力信號經控制器判別比較，若處于危險狀態，即發出指令，使安全制動器動作，起升或下降過程同時停止。AQ4型腳手架防墜安全系統的創新在于采用機電結合的方法全面地完整地排除各種不安全因素，使危險消除在“萌芽”狀態。
        5  AQ4型提升腳手架防墜安全保護系統工作原理
        5.1 整體提升式腳手架介紹
        沿建筑物外墻每隔一定距離（一般不超過6M）按需布置一承力架，每一承力架四角支承著四根腳手架豎向鋼管（見圖1），整個活動腳手架支承于許多承力架上，活動腳手架起吊葫蘆吊鉤與承力架吊耳相連，通過電動葫蘆升降腳手架，現有該類施工工藝大都如此，但因缺少可靠的安全裝置，較危險。
        5.2  AQ型提升式腳手架防墜安全保護系統工作原理
        本成果在建筑物固定橫桿上加設制動吊桿，在承力架底座上加設制動器，并在固定橫桿與電動葫蘆間安裝測力傳感器，電動葫蘆的提升力由測力傳感器經“信號控制器”中的微機比較判別（微機中存有各吊點正常提升力載荷值范圍）若在正常范圍內，則表明該點工作正常，“信號控制器”繼續讀入下一測點信號作比較，若讀入信號不在預定正常范圍內，表明各提升葫蘆的提升力發生了變化，系統處于危險狀態，微機即發出指令報警提示危險位置，并使所有制動器同時制動。電動葫蘆停止工作，系統程序框圖見圖2。
        5.3“信號控制器”原理
        本系統信號控制器由循回采樣，信號放大，模數轉換，（A/D轉換），微機處理，控制信號放大輸出等部分組成，電氣控制原理見圖3。
        5.4 制動器工作原理
        制動器由機架，偏心制動塊、轉軸、電磁鐵、復位彈簧、彈性杠桿，連鎖開關及防誤動作銷等組成，見圖4。
        由信號控制器發出的強電控制信號驅動電磁鐵，經彈性杠桿帶動偏心塊轉動實現對制動桿的單向制動，工作原理雖比較簡單，因設計時作了全面考慮，其機械制動部分也與國內現有產品不同。主要有：
        （1）增設連鎖開關，保證制動器作用后腳手架不得向下開動，確保安全，原國內純機械式斷鏈保護器無此連鎖開關。
        （2）增設防誤動作銷，本制動器特有的防誤動作銷使制動桿允許有較大角度偏擺。
        （3）制動桿上端改變國內現有產品直接與橫梁或建筑物固定的方法，制動桿采用“柔性鏈”與固定橫梁聯接，這樣制動桿上端允許有一定位移。通過上述（2）、（3）措施使該制動器在使用過程中若腳手架相對建筑物有100mm水平位移時仍能正常工作，這是非常重要的，而國內現有機械式安全器不能做到這一點。
        （4）彈性杠桿除將電磁鐵運動傳遞給偏心塊外，還起保護電磁鐵與降低制動桿直徑公差的作用，設計比較巧妙。
        （5）本系統制動器因偏心塊設計合理，只需用圓鋼通過復位窗輕輕敲擊數下即可使制動器復位。國內有些產品在制動器作用后復位比較麻煩，有的只能割除制動桿。
        6  應用效果
        本安全系統經多工地現場實際使用表明：具體線路連接簡單、動作靈敏保護范圍廣安全可靠，有訊號反饋，可防誤操作等特點。
        經上海市建設工程現場機械檢測中心測試證明：本系統制動器技術性能穩定可靠，制動距離小符合企業產品標準。
        上海專利商標事務所檢索證明：本成果在機電控制和制動器設計方面均有較獨特的創新，其試驗效果較同類產品優良，與國際建筑施工領域腳手架安全保護的發展方向相一致，達到國際先進級科技成果水平。