1  前言
        高层建筑施工中，采用整体提升式脚手架的用钢量仅是整体固定式脚手架的10%-17%，使用整体提升式脚手架可以大大降低材料设备投资，减少运输搭设费用，加快施工速度，提高效率。因此，采用整体提升式脚手架进行施工已是高层建筑施工的发展方向。具有很大的发展潜力和良好的社会效益。但是，由于目前国内整体提升式脚手架缺少可靠的防坠安全装置，不可避免地存在着各种危险因素。据有关资料，国内已发生多起整体提升式脚手架在升降过程中因没有可靠的防坠安全装置，造成脚手架坠落致使人员伤亡的严重事故，因此我们研究设计了AQ4型提升式脚手架安全保护系统。
        2  整体提升式脚手架安全保护装置现状
        目前从全国范围来看，尚未发现有加设测力传感器，用电气测量的方法控制脚手架防坠安全器的实例或报导，现有的少数几种安全器都是纯机械式的。从使用范围来看，它们只能对提升脚手架使用的起重葫芦的起重链断裂进行保护。但即便如此，因为脚手架作为一整体结构桁架，刚度很大，即使其中某一其中链接断裂，由于相邻吊点起重葫芦的支承，断链处吊点下落的距离很小，据我们实验，此距离仅在几公分之内，而由于脚手架中的变形势能转化为动能，其下落速度却很快（远超过自由落体速度），这就要求在极短的时间内将仅发生几公分下坠位移的脚手架制动住，即要求制动器有很高的灵敏度，对制动器的设计制作要求是很高的。事实上，到目前为止还没有性能良好工作可靠的断链安全保护器。
        3  整体提升式脚手架发生危险的原因
        据有关资料及对施工现场的调查，我们认为，对整体提升式脚手架的安全保护采用简单的断链保护方式是远远不够的，整体提升脚手架在升降过程中发生危险的原因是多种多样的，可以是起重链断裂，附墙系统损坏，各起升机构的速度差异造成的不同步，起升机构电动机损坏，脚手架被建筑物外墙卡主等等。脚手架坠落时通常发生“散架”现象，即架体间在节点上的内力超过扣件强度，扣件被拉脱或拉断，造成部分架体下坠。
        4  AQ4型提升式脚手架防坠安全系统的特色与创新
        经分析研究，我们认为：不管什么原因引起的脚手架系统发生危险，均会造成各提升机之间提升力的转移与变化，脚手架各吊点受力不均是产生危险的更本原因，“散架”现象即可证明这一点。
        AQ4型脚手架防坠安全系统的特色就是通过对各提升机提升力的跟踪与比较，自动诊断该脚手架系统是否处于安全状态，各测力信号经控制器判别比较，若处于危险状态，即发出指令，使安全制动器动作，起升或下降过程同时停止。AQ4型脚手架防坠安全系统的创新在于采用机电结合的方法全面地完整地排除各种不安全因素，使危险消除在“萌芽”状态。
        5  AQ4型提升脚手架防坠安全保护系统工作原理
        5.1 整体提升式脚手架介绍
        沿建筑物外墙每隔一定距离（一般不超过6M）按需布置一承力架，每一承力架四角支承着四根脚手架竖向钢管（见图1），整个活动脚手架支承于许多承力架上，活动脚手架起吊葫芦吊钩与承力架吊耳相连，通过电动葫芦升降脚手架，现有该类施工工艺大都如此，但因缺少可靠的安全装置，较危险。
        5.2  AQ型提升式脚手架防坠安全保护系统工作原理
        本成果在建筑物固定横杆上加设制动吊杆，在承力架底座上加设制动器，并在固定横杆与电动葫芦间安装测力传感器，电动葫芦的提升力由测力传感器经“信号控制器”中的微机比较判别（微机中存有各吊点正常提升力载荷值范围）若在正常范围内，则表明该点工作正常，“信号控制器”继续读入下一测点信号作比较，若读入信号不在预定正常范围内，表明各提升葫芦的提升力发生了变化，系统处于危险状态，微机即发出指令报警提示危险位置，并使所有制动器同时制动。电动葫芦停止工作，系统程序框图见图2。
        5.3“信号控制器”原理
        本系统信号控制器由循回采样，信号放大，模数转换，（A/D转换），微机处理，控制信号放大输出等部分组成，电气控制原理见图3。
        5.4 制动器工作原理
        制动器由机架，偏心制动块、转轴、电磁铁、复位弹簧、弹性杠杆，连锁开关及防误动作销等组成，见图4。
        由信号控制器发出的强电控制信号驱动电磁铁，经弹性杠杆带动偏心块转动实现对制动杆的单向制动，工作原理虽比较简单，因设计时作了全面考虑，其机械制动部分也与国内现有产品不同。主要有：
        （1）增设连锁开关，保证制动器作用后脚手架不得向下开动，确保安全，原国内纯机械式断链保护器无此连锁开关。
        （2）增设防误动作销，本制动器特有的防误动作销使制动杆允许有较大角度偏摆。
        （3）制动杆上端改变国内现有产品直接与横梁或建筑物固定的方法，制动杆采用“柔性链”与固定横梁联接，这样制动杆上端允许有一定位移。通过上述（2）、（3）措施使该制动器在使用过程中若脚手架相对建筑物有100mm水平位移时仍能正常工作，这是非常重要的，而国内现有机械式安全器不能做到这一点。
        （4）弹性杠杆除将电磁铁运动传递给偏心块外，还起保护电磁铁与降低制动杆直径公差的作用，设计比较巧妙。
        （5）本系统制动器因偏心块设计合理，只需用圆钢通过复位窗轻轻敲击数下即可使制动器复位。国内有些产品在制动器作用后复位比较麻烦，有的只能割除制动杆。
        6  应用效果
        本安全系统经多工地现场实际使用表明：具体线路连接简单、动作灵敏保护范围广安全可靠，有讯号反馈，可防误操作等特点。
        经上海市建设工程现场机械检测中心测试证明：本系统制动器技术性能稳定可靠，制动距离小符合企业产品标准。
        上海专利商标事务所检索证明：本成果在机电控制和制动器设计方面均有较独特的创新，其试验效果较同类产品优良，与国际建筑施工领域脚手架安全保护的发展方向相一致，达到国际先进级科技成果水平。