QC成果附着式升降脚手架防倾覆装置的改造.doc

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

课题

附着式升降脚手架防倾覆装置的改造
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
安全
性能高
三、选题理由：

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
施工
难度大

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
质量
要求高

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
机位数（个）
165
165
167
167
159
161
160
160
158
161
1623
架体平均偏差（mm)
70
72
73
60
75
60
77
72
75
77
71．1
平均垂直度（‰）
5.8
6
6.1
5
6.3
5
6.4
6
6.3
6.4
6
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
垂直度偏差大于5‰和60mm

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
40
40
43.5
2
导向轮结构不合理
35
75
81.5
3
架体搭设不规范
8
83
90.2
4
导轨布置不正确
7
90
97.8
5
其它
2
92
100
合计
92
92
100
制表人：李文学 制表日期：2008.02.20

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。

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：
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

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

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
2008.3
2
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
2008.4
3
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
2008.4
4
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=2.06E5Mpa
3) 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
机位数（个）
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
650
架体平均偏差（mm)
59
58
59
55
59
58
58
57
57
57
57.7
平均垂直度（‰）
4.9
4.8
4.9
4.6
4.9
4.8
4.8
4.8
4.8
4.8
4.8
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。
增加连接点
连接点少

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
机位数（个）
65
64
64
69
64
65
65
75
68
63
662
平均变形值（mm)
1
2
1.5
2.3
1.6
1.4
1.4
2.1
2
1.8
1.71
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
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（㎡）
0.04
0.16
平均偏差（mm)
71.1
57.7
平均垂直度（‰）
6
4.8
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，增大受力面积可以保证垂直度和偏差小于5‰和60mm。
十、总效果检查：
2008年7月10日至2008年9月20日在QC小组对防倾系统进行改造和设计后运用于石狮百德康桥30#楼外架项目中（导轨长度12m）对机位垂直度偏差进行统计分析如下图：

表9
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
机位数（个）
68
65
68
70
68
72
69
69
67
70
686
架体平均偏差（mm）
49
47
45
47
45
48
48
52
46
52
48
平均垂直度（‰）
4.1
3.9
3.8
3.9
3.8
4
4
4.3
3.8
4.3
4
结论
附着式升降脚手架在作业过程中垂直度偏差为4‰和48mm，小于所设定的目标值5‰和60mm
制表人：李文学 制表日期：2008.08.28
经过小组成员的共同努力,我们按期保质、保量地完成了石狮百德康桥30#楼外架的施工任务，达到了活动的目标及目标值，对施工中的防倾覆装置进行检查，共检查50个点，合格点49个，垂直度达到4‰和48mm，小于目标值5‰和60mm，达到了预期目标,取得了非常好的效果。
垂直度偏差为4‰和48mm

图片17：石狮百德康桥30#楼爬架

图片18：活动前后垂直度对比图

效益确认：
○技术效益：纳入《ZJ02-01附着式升降脚手架构件加工图集》，定为标准推广于今后项目中使用，提高了附着式升降脚手架的安全性、稳定性、经济性。

○管理效益：提高小组成员的团队精神与创新能力，形成了科研攻关的良好风趣。
○社会效益：该项技术革新在施工过程中赢得甲方及施工单位的高度好评，为拓宽我公司的爬架市场打下良好的基础，展示了“中国建筑”的强大技术力量。
十一、 巩固措施：
1、标准化：小组活动后，对相关资料进行整理、归纳、总结后编制了《附着式升降脚手架防倾覆装置改造》作业指导书，已纳入企业作业指导书汇编（文号：Q/ZQS556082-2008）。小组于2008年9月1日将爬架防倾装置改造后的图纸、资料及相关参数申报公司技术质量部，9月3日获批后纳入我司《ZJ02-01附着式升降脚手架构件加工图集》，定为标准运用于今后附着式升降脚手架搭设项目中使用。
2、申请专利
小组于2008年9月25日在公司技术质量部的帮助下将该成果整理申请专利，申请专利名称为《升降架防倾装置》，申请号为20081008060.5。
3、巩固期效果验证：小组在以后2个月的时间内对石狮百德·康桥31#楼进行跟踪调查，附着式升降脚手架的垂直度和最大偏差保持在4‰和48mm，保证了架体的垂直度。

巩固期效果验证表 表10
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合计
机位数（个）
63
63
58
68
68
65
58
59
67
69
638
架体平均偏差（mm）
47
49
47
45
45
46
46
48
46
48
47
平均垂直度（‰）
3.9
4.1
3.9
3.8
3.8
3.8
3.8
4
3.8
4
3.9
结论
附着式升降脚手架在作业过程中垂直度偏差为3.9‰和47mm，小于所设定的目标值4.5‰和54mm。
制表人：李文学 制表日期：2008.09.05
十二、 总结及今后打算
本次QC小组活动使小组成员的全面质量管理能力得到了进一步的提升，提高了小组成员创新能力和团队精神，为后续活动展开奠定了坚实的基础。通过对附着式升降脚手架的防倾覆装置的改造后，完善了其自身结构，针对离墙间距控制必须保证加长节的稳定性，我们将对下一个活动课题《提升系统加长节进行结构创新》作为重点、难点继续开展QC活动。
合理化建议一览表 表11
序号
建议内容
建议人
是否采纳
1
在附着升降脚手架提升过程中应当采用双根槽钢和双导向轮。
何文林
被采纳
2
加强提升梁的结构
魏炜
被采纳
3
应当将防倾覆装置的新加工工艺纳入公司标准，推广运用。
李文学
被采纳
制表人：李文学 制表日期：2008.09.11

QC小组活动一览表 表12
序号
活动内容
时间
参加人数
主持人
1
QC小组成立
2008.01.03
7
李文学
2
课题选择
2008.01.08
7
李文学
3
设定目标
2008.02.16
7
李文学
4
目标确定
2008.02.16
6
李文学
5
原因分析
2008.02.20
6
李文学
6
要因确认
2008.02.23
6
李文学
7
制定对策
2008.03.05
7
李文学
8
新导轨的设计与拼装
2008.03.08
6
于国松
9
新导向轮的设计与拼装
2008.03.10
6
杨峰
10
改进后的防倾装置实施效果检查
2008.07.10
3
于国松
11
落实实施效果总检查人员的工作安排
2008.07.20
7
魏炜
12
QC成果总结整理
2008.08.24
2
李文学
13
制定巩固措施及今后打算
2008.10.05
7
李文学

制表人：李文学 制表日期：2008.10.05