QC成果附着式升降脚手架防倾覆装置的改造

附着式升降脚手架防倾覆装置的改造中建七局第三建筑有限公司租赁分公司脚手架QC小组一、课题简介：随着经济的发展、综合国力的提升,民用建筑工程快速向超高超大发展。附着式升降脚手架由于成本低、组装方便、快捷，节省人力物力等优点，渐渐被广大施工单位所青睐，市场前景看好。而附着式升降脚手架的技术发展时间较短，并且随着南方建筑行业主体结构外形不断的多样化，因此附着式升降脚手架的各安全保障系统需不断的改进及完善。附着式升降脚手架安全作业的保障--防倾覆装置，成为急需解决的问题中的重中之重。由于附着式升降脚手架在以往施工中防倾覆系统结构限制无法有效保证其垂直度，公司成立了QC小组对其进行改进。图片1：附着式升降脚手架图附着式升降脚手架（简称爬架如图片1）由主框架、支撑框架和钢管连接的架体组成，架体内设有独立的承力系统、提升系统、防倾系统和防坠系统。防倾系统由导向轮与导向杆（图片2）、导向工字钢（图片3）等三个独立装置组成。图片2:导向轮与导向杆图图片3：导向工字钢图防倾系统的作用：附着式升降脚手架在升降过程中，架体的垂直度和离墙间距是通过防倾系统中的导轨和导向轮来控制，如果防倾系统中的导向工字钢与导向轮未安装或失效，必定导致整个架体向内倒或向外倾，同时还造成架体的左右偏移，发生严重的倒架事故，造成不可挽回的损失。因此，防倾装置是附着式升降脚手架在升降作业过程安全作业的保障。二、小组概况：表1课题名称附着式升降脚手架防倾覆装置的改造成立时间2008.1.3登记号ZQS：2008-012-012#活动时间2008.1.5--2008.10.5课题类型攻关型平均接受QC教育时间30小时以上小组名称材料设备租赁分公司脚手架QC小组小组人数9人活动频次4次/月活动出勤率98%小组成员简介序号成员姓名职务文化程度组内分工1组长何文林党支部书记本科策划组织、技术决策2副组长魏炜技术副经理本科策划组织、协调整理3组员杨峰工程科科长本科信息收集、对策实施4组员李文学工程科科员本科对策实施、信息反馈5组员于国松工程科科员本科信息分析、成果整理6组员唐亮子技师初中现场实施、活动记录7组员魏昌胜班组长初中现场实施8技术顾问周家透行政副经理本科策划指导、技术决策9技术顾问林霍明高级工程师本科策划监督、技术决策制表人：李文学制表日期：2008.01.18三、选题理由：四、现状调查：1、针对石狮百德康桥项目29#楼（如图片4）的施工（导向杆长度12m），影响附着式升降脚手架各机位垂直度偏差进行图表统计：机位垂直度偏差调查表表2次数12345678910合计机位数（个）1651651671671591611601601581611623架体平均偏差（mm)7072736075607772757771．1平均垂直度（‰）5.866.156.356.466.36.46备注附着式升降脚手架在升降作业过程中垂直度和最大偏差为6‰和71.1mm制表人：李文学制表日期：2008.02.15安全性能高为了保证附着式升降脚手架的安全可靠性，必须提高架体的安全性能施工难度大工程规模大、楼层结构复杂、防倾覆装置易变形不易安装，施工难度较高质量要求高我司自主研发的附着式升降脚手架技术含量高，施工安全质量要求高课题附着式升降脚手架防倾覆装置的改造图片4：石狮百德康桥项目29#楼爬架2、影响防倾系统结构不合理的主要因素与2007年度防倾装置相关检查记录的频数统计表及排列图：机位垂直度偏差问题统计表表3序号项目频数（次）累计频数（次）累计频率（％）1导轨结构不合理404043.52导向轮结构不合理357581.53架体搭设不规范88390.24导轨布置不正确79097.85其它292100合计9292100制表人：李文学制表日期：2008.02.20垂直度偏差大于5‰和60mm通过排列图可以看出影响机位垂直度偏差的两个主要问题“导轨结构不合理”和“导向轮结构不合理”为主要价值特性。五、目标确定：1、目标确定依据：建建〔2000〕230号建设部颁布的《建筑施工附着式升降脚手架管理暂行规定》第四十二条“附着升降脚手架的安装应符合以下规定”第二款竖向主框架和防倾导向装置的垂直偏差应不大于5‰和60mm。2、目标值：保证附着式升降脚手架在施工过程中对垂直度的要求，使其垂直度和最大偏差不大于5‰和60mm。3、实现目标理由：1）公司经过不断探索和革新，自主创新改造新型附着式升降脚手架。2）小组2008年获全国优秀质量管理称号，小组成员具有团结协作精神，有很强的技术攻关能力。3）公司各种设备、仪器齐全，经验丰富，有可靠技术保证。6‰5‰00.81.62.43.244.85.66.4现状目标值图片5：垂直度现状与目标值对比图六、原因分析：小组针对现状调查中“垂直度要求”的问题进行了讨论和分析，并绘制关联图如下：制图人：李文学日期：2008.02.25通过关联图我们得到以下10条末端因素：1、单根导轨刚度低2、建筑物结构复杂3、扣件强度不足4、钢材锈蚀5、连接点间距大6、为避开塔吊锚固人为破坏7、与架体连接点少8、导向轮受力点接触面积小9、加长节变形大10、工人技术不熟练导向轮结构不合理导轨结构不合理与架体连接点少导向轮不易布置防倾装置不稳定导轮杆易弯曲加长节变形大导向轮受力点接触面积小单个焊接点受力过大导轨弯曲变形为避开塔吊锚固人为破坏建筑物结构复杂导轨与导向轮错位安装不到位工人技术不熟练单根导轨刚度底搭设材料不合格连接点间距大钢材锈蚀扣件强度不足七、要因确认：小组通过调研，对全部末端因素确认，确认表如下：要因确认表表4序号末端因素确认方法确认过程负责人确认结果1单根导轨刚度低现场验证原单根槽钢导轨刚度为10号，当导轨受力时，容易导致弯曲变形，且需花大量人工对其进行加强何文林要因2建筑物结构复杂现场验证现场调查发现，复杂结构的建筑中，架体垂直度偏差可保持在5‰和60mm杨峰非要因3扣件强度不足调查分析查阅产品质量合格在现场抽样100个扣件中，扣件质量100%符合国家标准GB978-67《可锻铸铁分类及技术条件》于国松非要因4钢材锈蚀调查分析通过调查钢材锈蚀面积小约为5‰，且进场前有进行重新刷漆保养李文学非要因5连接点间距大现场验证原单根导轨只有两个连接点，且两个连接点的间距为6m，由于连接点过少，当架体垂直度偏差过大时导致导轨变形发生弯曲现象魏炜要因6为避开塔吊锚固人为破坏现场验证为满足塔吊铆固的需要，架体被断开，垂直度不受影响，根据实际情况在设计上进行变更唐亮子非要因7与架体连接点少现场验证连接点是导轨与架体主要受力点，以往设计中发现连接点只有两处，在施工过程中有被拉断的现象，有重大隐患于国松要因8导向轮受力点接触面积小现场验证通过现场验证导向轮与导轨接触面积小，在受力较大情况下，会产生集中受力，压坏导轨李文学要因9加长节变形大现场验证加长节为直线钢管式结构，当架体水平方向受力时容易弯曲杨峰非要因10工人技术不熟练调查分析工人受三级教育率100﹪，特种作业操作证持有率100﹪于国松非要因制表人：李文学制表日期：2008.02.24根据以上要因确认，我们确定以下四条主要原因：1.单根导轨刚度低2.连接点间距大3.与架体连接点少4.导向轮受力点接触面积小八、制定对策：小组通过技术研发对每条要因运用5W1H原则制定了相应的对策、目标措施、同时落实了责任人及完成时间。对策表表5序号要因对策目标措施地点责任人时间1单根导轨刚度过底建立应力应变模型，进行双导轨的设计当受力正常时，导轨刚度提高保证导轨在作业过程中变形值小于5mm采用8号双槽钢用十根圆钢管均匀焊接在主框架两侧，增加导轨刚度腓头仓库李文学2008.32连接点间距大增加连接点缩短连接间距使间距小于原间距的1/5，导轨受力状态不易变形将导轨和主框架直接焊接在一起，导轨强度增加腓头仓库杨峰2008.43与架体连接点过少改变导轨结构用两根8号槽钢替代原单根10号工字钢，增加导轨弯曲强度绘制新导轨加工图将导轨焊接在主框架的10个设计点上腓头仓库于国松2008.44导向轮受力点接触面积小利用新结构增大受力面积降低导向轮与导轨的相互作用力用双轮结构替换原结构腓头仓库李文学2008.4制表人：李文学制表日期：2008.03.05九、对策实施：实施一：建立应力应变模型，进行双导轨的设计，设计部分由林霍明、李文学负责。1、小组成员通过研讨提出加强方案，把原单导轨改为双导轨，在新设计的一批槽钢中，利用新的结构把两根槽钢用10根10cm长的圆钢管（Ф=48mm）背对背均匀焊接在一起，同时改变了分段导轨的长度（2m）,导轨改进后不仅增加了导轨的刚度，也使导轨的抗弯曲、变形能力大大增加。图片6：新加工的双槽钢图片7：变形的原单根工字钢2、根据施工现场升降脚手架的受力情况，利用完备的CAD系统建立导轨受力模型（如图片8）。图片8：导轨受力模型设计图1)查阅钢结构设计手册，查出8号槽钢的参数：腰厚d=5.0mm，截面面积A=10.248cm2，惯性距I=101cm4，2)抗弯模量Wx=25.3cm3，理论重量：8.045㎏/m。型钢的许用应力：［σ］=205N/mm2［τ］=140N/mm2弹性模量E=2.06E5Mpa3)钢材的抗弯强度公式：.双向弯曲：（Mx）/(rx)(Wx)+（My）/(ry)(Wy）≤f式中：Mx、My——绕x轴和y轴的弯矩；Wx、Wy——绕x轴和y轴的净截面抵抗矩；rx、ry——截面塑性发展系数（两个值均取1.05）f——钢材的抗弯强度设计值（Q235取235N/mm2）代入计算可知钢材的抗弯强度f≤235N/mm2，导轨刚度提高。效果检查：08.03.20，小组成员对新加工的双导轨进行加固，同时在新结构中抽查65个机位中垂直度偏差均小于5‰和60mm。垂直度效果检查表表6次数12345678910合计机位数（个）65656565656565656565650架体平均偏差（mm)5958595559585857575757.7平均垂直度（‰）4.94.84.94.64.94.84.84.84.84.84.8检查结果附着式升降脚手架在升降作业过程中垂直度和最大偏差为4.8‰和57.7mm制表人：于国松制表日期：2008.03.22实施二：改变导轨结构增加连接点，提高抗弯强度由于原导轨两端连接点间距过大，导致导轨弯曲变形，甚至被拉裂，小组通过讨论研究后，改变了导轨的结构，在原有主框架的一侧设置两根2m长的槽钢用10根圆钢管焊接在双导轨中间，增加连接点，导轨刚度增加，保证其稳定性。图片9：原单根工字钢图片10：加工后的双槽钢效果检查：08.03.28在导轨成功焊接后，利用一批新加工的导轨进行了可行性试验，试验证明大大地提高了导轨的抗弯强度。试验效果统计表表7次数12345678910合计机位数（个）65646469646565756863662平均变形值（mm)121.52.31.61.41.42.121.81.71结论导轨平均变形值为1.71mm小于5mm，导轨的抗弯强度增加制表人：杨峰制表日期：2008.03.30增加连接点连接点少实施三：根据实际情况我们将增加导轨与主框架的连接和增大受力点接触面积合并实施。1、改变导轨结构并绘制新导轨加工图小组成员对原导轨结构提出改进方案，采用双导轨焊接在2m长的主框架上，在槽钢中间每隔20cm设置一根圆钢管，增加导轨与主框架的连接。图片11：双槽钢设计图图片12：设计后的实物照片2、利用新结构增大受力面积采用双导向轮结构替代原单轮结构，降低导向轮与导轨的相互作用力，增大其受力面积。图片13：原导向轮图片14：原导向系统结构图片15：新双导向轮图片16：新导向系统结构效果检查：08.04.05日小组把第一批新加工的导轨和导向轮在石狮百德康桥30#楼运用，利用双导向轮增大受力面积，保证了架体的稳定性及可靠性，达到小组制定的目标。表8类型单导轨双槽钢受力面积（㎡）0.040.16平均偏差（mm)71.157.7平均垂直度（‰）64.8制表人：李文学制表日期：2008.04.15从图表中可以得出选择双导向轮和双槽钢，增大受