不平衡懸空升降學(xué)科成果報(bào)告

四川華山建筑有限公司  蘇茂兵

摘要：不平衡懸空升降理論，附著升降腳手架的特點(diǎn)、難點(diǎn)和具體應(yīng)用

關(guān)鍵詞：不平衡懸空升降學(xué)科

目前，世界上起重機(jī)械的原理都是起重機(jī)將起重物體吊起后把物體重量傳遞到自己身上，然后傳給地面，其遵循的是起重機(jī)吊起物體時(shí)，起重機(jī)和起重物體一起必須到達(dá)平衡的原則，起重機(jī)和起重物體總體的重心在起重機(jī)械著力點(diǎn)的水平平面內(nèi)，否則**會(huì)機(jī)毀人亡。**是火箭發(fā)射時(shí)也遵守此原則。

世界上有沒有起重機(jī)械是懸空升降的？如果起重機(jī)自身都是懸空的且起重機(jī)和起重物體的重心在起重機(jī)械著力點(diǎn)的水平平面外，這樣的起重機(jī)械在起重時(shí)會(huì)不會(huì)機(jī)毀人亡？其有什么特殊的力的傳遞過程？其受力體系應(yīng)該怎樣建立？在工程應(yīng)用中應(yīng)設(shè)計(jì)什么系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)來適應(yīng)其特殊的要求？

如果這些起重機(jī)械還必須群機(jī)作業(yè)，那會(huì)帶來什么難以想象的問題？如果不僅是群機(jī)作業(yè)而且還是露天的施工環(huán)境、隨時(shí)有外力介入或有物體阻礙升降的升降環(huán)境，這樣的起重機(jī)械的懸空升降理論該怎樣建立？怎樣實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化控制？

附著升降腳手架是顛覆了目前世界起重機(jī)械的基本設(shè)計(jì)理論，還是目前世界起重機(jī)械的基本設(shè)計(jì)理論僅是起重機(jī)械在地球陸地上特殊的平衡關(guān)系時(shí)的一個(gè)特例？

世界起重機(jī)械的設(shè)計(jì)理論是不是該有個(gè)新的發(fā)展？在深海、航天方面，不平衡懸空升降學(xué)科是不是更急需建立，更需要應(yīng)用？

項(xiàng)目概況：附著升降腳手架是懸空升降的起重機(jī)械，是起重機(jī)械和施工腳手架交涉的邊沿學(xué)科,是行業(yè)**前沿的科技產(chǎn)品，世界上均無專業(yè)的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)的自主創(chuàng)新產(chǎn)品，****施工安全是附著升降腳手架應(yīng)用的基本前提。

附著升降腳手架的特點(diǎn)是群機(jī)懸空升降、起重機(jī)和起重物體的重心在起重機(jī)械著力點(diǎn)（建筑物外墻）的水平平面外。

HS10型吊拉式附著整體升降腳手架是搭設(shè)一定高度的腳手架，通過附著支承結(jié)構(gòu)利用電動(dòng)環(huán)鏈提升機(jī)根據(jù)施工需要將腳手架進(jìn)行升降的一種設(shè)備，具有操作方便、安全、快捷、綜合施工成本低的優(yōu)點(diǎn)；具有起重系統(tǒng)、防墜系統(tǒng)、防傾系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)、停層系統(tǒng)以及架體結(jié)構(gòu)。其中架體結(jié)構(gòu)由豎向主框架及水平桁架基礎(chǔ)節(jié)、豎向主框架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、水平支承桁架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)以及普通腳手架組成。

附著升降腳手架是世界裝備制造業(yè)中國(guó)創(chuàng)造的典型，是節(jié)能減排的環(huán)保產(chǎn)業(yè)。其特點(diǎn)是搭設(shè)4－5層的樓高的腳手架架體，利用自身配制的起重系統(tǒng)、防墜系統(tǒng)、防傾斜系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)、停層系統(tǒng)，沿建筑物懸空升降滿足施工要求。替代原來由地面一直搭設(shè)至頂?shù)慕ㄖ�物高度�?2層至200層）的施工外腳手架，節(jié)省大量施工中的外腳手架鋼材，節(jié)約資源、節(jié)約能源、減少二氧化碳的排放量。

（1）前景：由于可用于建筑的土地越來越少，地價(jià)越來越貴，以后的房屋建筑基本上是高層建筑，因此附著升降腳手架具有廣闊的發(fā)展前景。 2011年四川省建筑業(yè)總產(chǎn)值約4500億元，施工腳手架的費(fèi)用占6%，約270億元產(chǎn)值，20層以上的高層建筑物至少占50%左右，總產(chǎn)值約135億元，前景十分廣闊。僅四川省的產(chǎn)值**能迅速上億、十億甚至百億，還有其他國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)未算。

（2）社會(huì)效益：采用附著升降腳手架大量減少使用腳手架相關(guān)的鋼管、扣件、安全網(wǎng)、架板等材料，節(jié)約資源、節(jié)約能源、大量減少二氧化碳的排放量，保護(hù)了環(huán)境；在設(shè)計(jì)加工管理方面是節(jié)約型，進(jìn)入施工工地是密集性，但能解決大量技術(shù)工人**業(yè)。

（3）環(huán)境評(píng)價(jià)：該項(xiàng)目生產(chǎn)過程中無廢水、廢氣與污染物排放，符合環(huán)保要求；在施工生產(chǎn)中采用附著升降腳手架產(chǎn)品，能大量減少使用腳手架相關(guān)的鋼管、扣件、安全網(wǎng)、架板等材料，節(jié)約資源、節(jié)約能源、大量減少二氧化碳的排放量，保護(hù)了環(huán)境。附著升降腳手架是節(jié)能減排環(huán)保型產(chǎn)品。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：HS10型吊拉式附著整體升降腳手架主要性能參數(shù)：1、架體高度：覆蓋小于5倍樓層高；2、豎向主框架高度:大于等于4個(gè)樓層高度；3、架體寬度：大于等于800mm；4、架體步高：1.8m；5、相鄰機(jī)位間距≤7m；6、作業(yè)面平均荷載：3 KN／m2；；7、架體自重≤4.0 KN／m；8、提升機(jī)額定速度≤0.13 m／min；9、附墻支座：在豎向主框架覆蓋的面積上每個(gè)樓層處都設(shè)置一個(gè)；10、防墜裝置：穿心桿式防墜裝置與電動(dòng)環(huán)連提升機(jī)的上吊點(diǎn)分別掛在兩個(gè)附墻支座上，墜落時(shí)制動(dòng)距離≤80mm。

在受力體系方面：建立底部空間六面體結(jié)構(gòu)，吊點(diǎn)設(shè)在直角立面體框架結(jié)構(gòu)底部平面內(nèi)。

在防墜系統(tǒng)方面：1、本防墜裝置將國(guó)家非常重視的機(jī)器人設(shè)計(jì)原理成功引入建筑業(yè)，實(shí)現(xiàn)防墜功能。2、利用發(fā)生意外墮落時(shí)起重系統(tǒng)受力必然消失的特點(diǎn)，此時(shí)，始終處于有效保護(hù)的壓簧推動(dòng)機(jī)械手（含大手臂、小手臂、手指）推動(dòng)專用夾具中的活塊摩擦力制動(dòng)防墜。3、將豎直方向的壓簧推動(dòng)機(jī)械手推動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平方向的機(jī)械手指的圓弧運(yùn)動(dòng)。

在群機(jī)升降同步控制方面：讓電動(dòng)環(huán)鏈提升機(jī)和傳感器的傳力構(gòu)件合二為一，解決了傳感器不能適應(yīng)復(fù)雜多變、環(huán)境惡劣的施工環(huán)境的問題，簡(jiǎn)單****，完成對(duì)各個(gè)起重機(jī)的承載力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，用獨(dú)特的對(duì)群機(jī)升降的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在環(huán)境不變下的自動(dòng)升降。

在停層結(jié)構(gòu)方面：在附著升停層時(shí)將銷軸取出，等跨越了該附墻支承座后再將銷軸置入，然后作相應(yīng)升降，**實(shí)現(xiàn)了機(jī)械式自動(dòng)停層。

在架體結(jié)構(gòu)方面：采用上下雙橫桿，雙斜桿并在轉(zhuǎn)角形成定型水平桁架無法形成的井字形結(jié)構(gòu)，可靈活多變且取材方便地解決了附著升降腳手架在轉(zhuǎn)角處的整體性安全問題。

在附墻支承座方面：：1、多功能附墻支撐座在帶有附墻安裝孔的附墻鋼板上焊接工字鋼。2、工字鋼固連與防傾導(dǎo)軌配合的導(dǎo)輪。3、在建筑物不同樓層的處設(shè)置相同結(jié)構(gòu)的附墻承座，循環(huán)使用。

在起重、防墜系統(tǒng)設(shè)置方面：1、改造附著升降腳手架的堅(jiān)向主框架，使其承載能力加強(qiáng)；2、將防墜系統(tǒng)下降一個(gè)樓層設(shè)置；3、在建筑物墻體連續(xù)的三個(gè)結(jié)構(gòu)層設(shè)置起重和防墜系統(tǒng)的強(qiáng)埋孔及連接螺栓。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)：

HS10型吊拉式附著整體升降腳手架的整體技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)乃至********地位，是全新的不平衡懸空升降學(xué)科在實(shí)踐中的成功應(yīng)用，已獲得21項(xiàng)國(guó)家專利（其中發(fā)明專利9項(xiàng)）。

在受力體系方面：1、基礎(chǔ)節(jié)承受平行于建筑物外立面和垂直于建筑物外立面的雙向力。2、提出雙向受力的受力體系，為進(jìn)一步發(fā)展懸空升降理論找到了研究方向。

在防墜系統(tǒng)方面：設(shè)計(jì)機(jī)械手啟動(dòng)防墜裝置，將沖擊制動(dòng)防墜變?yōu)闈u進(jìn)的摩擦制動(dòng)防墜。活塊與圓錐體之間是斜圓錐面接觸，接觸面大、****，利用圓錐體中的防墜吊桿與活塊、圓錐體之間的由小到大的變形，產(chǎn)生由小到大的摩擦力達(dá)到動(dòng)態(tài)連鎖防墜，從而有效的防止意外墜落。

在群機(jī)升降同步控制方面：實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜多變、環(huán)境惡劣的施工環(huán)境中自動(dòng)升降，提高了世界建筑施工的科技水平。

在停層結(jié)構(gòu)方面：1、實(shí)施自動(dòng)停層。2、停層后的誤差只有附墻支座或預(yù)埋連接孔的誤差。 3、銷軸被附墻支座擋卡而因撞擊、震動(dòng)而減緩并承受墜落的沖擊力，實(shí)現(xiàn)有效防墜。

在架體結(jié)構(gòu)方面：1、提出整體性結(jié)構(gòu)安全理論，即：整體性結(jié)構(gòu)安全是附著升降腳手架應(yīng)用的基本前提，整體性結(jié)構(gòu)安全理論的提出是為附著升降腳手架行業(yè)做出的重要貢獻(xiàn)。解決了建筑物外形一圈高空懸空升降的附著升降腳手架在力矩、力偶集中的轉(zhuǎn)角處的結(jié)構(gòu)薄弱，難以承受應(yīng)力集中的問題。2、在附著升降腳手架轉(zhuǎn)角處分別由交叉的水平桿和豎直桿經(jīng)扣件連接而成的內(nèi)升兩排升降腳手架，在其水平定型桁架上方連接普通腳手架，加成上下雙橫桿、雙斜桿成井字型上下交叉用扣件緊固連接。消除了附著升降腳手架轉(zhuǎn)角處的安全隱患。

在附墻支承座方面：在附墻支撐座上加了自動(dòng)停層系統(tǒng)。

在起重、防墜系統(tǒng)設(shè)置方面：1、解決了方案中強(qiáng)埋孔及連接螺栓安裝空間狹小，安裝困難的局面；2、同時(shí)也避免了當(dāng)同一層樓梁鋼筋砼較大面積強(qiáng)度不能承載而造成起重、防墜系統(tǒng)同時(shí)失效的可能，即使是外形錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的建筑物也能保障施工安全。

   

綜上所述，附著升降腳手架從受力體系、防墜系統(tǒng)、群機(jī)升降同步控制、停層結(jié)構(gòu)、架體結(jié)構(gòu)、附墻支承座和起重、防墜系統(tǒng)設(shè)置等七個(gè)方面取得實(shí)質(zhì)性突破，解決了不平衡懸空升降的難題，指明了不平衡懸空升降理論的研究方向。

通過不平衡懸空升降理論的研究表明，世界起重機(jī)械的基本設(shè)計(jì)理論僅是起重機(jī)械在地球陸地上特殊的平衡關(guān)系時(shí)的一個(gè)特例。不平衡懸空升降可以理解為包含了在惡劣環(huán)境下（如施工、太空、深海），小物體附著在大物體上的做相對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)。建立不平衡懸空升降新學(xué)科，研究其規(guī)律性，對(duì)國(guó)家科技發(fā)展有重要意義，在實(shí)際工程中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

****是破壞性的，但錢學(xué)森提出的****力學(xué)，其原理卻是利用****的力量使特殊產(chǎn)品定型并達(dá)到很高的強(qiáng)度。建立不平衡懸空升降新學(xué)科也有這方面的價(jià)值和效果。

 

牛頓看著蘋果從樹上掉下來，發(fā)現(xiàn)了萬有引力。“蘋果從樹上掉下來”，是高科技嗎？在看似技術(shù)成熟的建筑業(yè)也隱藏著許多我們還沒有發(fā)現(xiàn)的深層次的科學(xué)，在我國(guó)城鎮(zhèn)化過程中的中后期，如果我們讓建筑業(yè)更新?lián)Q代；而且讓建筑業(yè)拉動(dòng)的近40個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代，讓建筑業(yè)成為這些相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的檢驗(yàn)者和督促者，那建筑業(yè)**會(huì)成為我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的集大成者，成為中華民族實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的功臣。

“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的****標(biāo)準(zhǔn)”，任何********不經(jīng)過足夠的實(shí)踐，那都是空中樓閣。建筑業(yè)拉動(dòng)的近40個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的科技成果都需要在建筑業(yè)得到應(yīng)用，如果讓建筑業(yè)不斷促進(jìn)這些相關(guān)產(chǎn)業(yè)的科技****，那將極大提升我國(guó)在世界上的競(jìng)爭(zhēng)力，在我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程結(jié)束后**不會(huì)形成泡沫經(jīng)濟(jì)，美國(guó)的次貸危機(jī)**不會(huì)在中國(guó)上演。房地產(chǎn)作為金融產(chǎn)品的特點(diǎn)**是我們今天用了未來二三十年的錢，我們以后必須償還今天用了的未來二三十年的錢，如果我們以后有競(jìng)爭(zhēng)力，能掙到這些錢，我們還會(huì)有次貸危機(jī)、還怕次貸危機(jī)嗎？！我們建筑業(yè)只要能深挖潛力，能成為國(guó)家實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的功臣而不是罪人啊。我國(guó)的城鎮(zhèn)化還未結(jié)束，西方發(fā)達(dá)國(guó)家**爆發(fā)了嚴(yán)重的次貸危機(jī)，進(jìn)一步形成了世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)。這是西方國(guó)家在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，過分貪婪，只想借，不想還的結(jié)果。中國(guó)有老話，凡毒物，七步之內(nèi)，必有解藥。我們建筑業(yè)的科技******是這場(chǎng)危機(jī)的解藥。

附：作者及單位簡(jiǎn)介

四川華山建筑有限公司是科技原創(chuàng)單位、國(guó)家********企業(yè)，是中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)機(jī)械管理與租賃分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位；是中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)附著升降腳手架研究組副組長(zhǎng)單位；是四川省建筑業(yè)協(xié)會(huì)設(shè)備材料和防水工程分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位，是四川省首批附著升降腳手架一級(jí)資質(zhì)的專業(yè)公司。公司的HS10型附著整體升降腳手架****通過JGJ202-2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》******科技成果產(chǎn)品驗(yàn)收，產(chǎn)品可以出口。2012年通過四川省重大技術(shù)裝備創(chuàng)新研制項(xiàng)目驗(yàn)收。已申請(qǐng)24項(xiàng)國(guó)家專利，其中12項(xiàng)發(fā)明專利；獲授權(quán)專利21項(xiàng)，其中9項(xiàng)發(fā)明專利。

四川華山建筑有限公司是世界上****個(gè)附著升降腳手架的******產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：“附著升降腳手架升降及同步控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”的主編單位。蘇茂兵同志為主編人。

 

作者簡(jiǎn)介

蘇茂兵同志  男   生于1969年7月

美國(guó)美聯(lián)大學(xué)工商管理專業(yè)碩士、四川理工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)工學(xué)學(xué)士   ****工程師   一級(jí)注冊(cè)建造師

現(xiàn)兼任：中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)機(jī)械管理與租賃分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)

中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)附著升降腳手架研究組副組長(zhǎng)

四川省建筑業(yè)協(xié)會(huì)設(shè)備材料和防水工程分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)

是世界上****個(gè)附著升降腳手架的******產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：“附著升降腳手架升降及同步控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”的主編人。

主持的HS10型附著整體升降腳手架率先通過JGJ202-2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》******科技成果產(chǎn)品驗(yàn)收，產(chǎn)品可以出口。2012年通過四川省重大技術(shù)裝備創(chuàng)新研制項(xiàng)目驗(yàn)收。已申請(qǐng)24項(xiàng)國(guó)家專利，其中12項(xiàng)發(fā)明專利；獲授權(quán)專利21項(xiàng)，其中9項(xiàng)發(fā)明專利。

主要發(fā)表論文：從房屋倒塌看中國(guó)建筑存在的問題

談附著升降腳手架架體的整體性安全及具體應(yīng)用

科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)升級(jí)與建筑業(yè)無關(guān)嗎？

談起重機(jī)管理規(guī)定的問題及建筑施工機(jī)械安全管理的現(xiàn)狀

淺談中國(guó)建筑的發(fā)展方向

四川省施工租賃企業(yè)現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告

改進(jìn)的附著升降腳手架的雙向受力基礎(chǔ)節(jié)

附著升降腳手架的自動(dòng)停層系統(tǒng)