35-研制悬挑脚手架底部硬防护(4;3)

研制悬挑脚手架底部硬防护2023天元建设集团有限公司“长风破浪”SC小组二〇二三年六月发布人：丁忠才

目录CONTENT目录01课题简介02小组简介06制定对策07对策实施03选择课题08效果检查04设定目标及目标可行性论证09标准化05提出方案并确定最佳方案10总结和下一步打算PART01课题简介人工成本高安装速度缓慢（一）研究技术背景一、课题简介安全隐患大应用科学城二期亮点观摩工程山东省建筑施工安全文明标准化工地8.71万平方米3座单体6个月6天/层悬挑脚手架楼号建筑周长防护面积楼层数层高悬挑次数综合楼170m240㎡17层3.94次S2#楼200m280㎡22层4.26次S3#楼220m300㎡22层4.26次合计590m4440㎡61层/16次由以上统计结果得知，本工程合计16次悬挑,防护面积达到4440㎡。防护量较大。（二）依托的工程概况一、课题简介PART02小组简介SC活动小组概况小组名称天元建设集团有限公司“长风破浪”SC小组小组成立时间2022.01.01小组注册号TYJTSC02—207—2022小组注册时间2022.01.01课题名称研制悬挑脚手架底部硬防护小组人数10人课题类型创新型课题注册时间2022.02.16课题注册号TYJTSC-2022-2活动时间2022.02.16—2022.05.31出勤频率平均3次/周出勤率100%培训情况本小组成员平均接受TQM和ISO9001系列知识培训72学时SC活动小组成员及组内分工序号姓名年龄学历职称组内职务组内分工1王玉伟38本科高级工程师组长全面组织协调2陈博36本科高级工程师副组长SC活动指导3刘轩鸣37本科工程师副组长组织策划4李文迪27本科工程师组员活动实施5薛远龙30本科工程师组员现场负责6徐艳宾36本科工程师组员方案编制7陈祥君35本科工程师组员质量检查8丁忠才30本科工程师组员安全管理9徐进30本科工程师组员技术管理10朱春旭38专科高级技工组员现场操作（一）小组简介表二、小组简介

日期项目

2022.02.16—2022.05.312022年02月2022年03月2022年04月2022年05月选择课题

设定目标及目标可行性论证

提出方案并确定最佳方案

制定对策

对策实施

效果检查

标准化

总结和下一步打算

备

注计划时间线

实际时间线二、小组简介（二）小组活动计划PART03选

择

课题楼号建筑周长悬挑层硬防护面积人工用量人均日产量综合楼170m240㎡460㎡S2#楼200m280㎡70㎡S3#楼220m300㎡75㎡总结平均每人日产量（60+70+75）/3=68.33㎡，人均每平方安装用时6h*60min/h/68.33㎡=5.27min/㎡（每人以8×75%=6小时/日的有效工作时间计算，下同）序号需求方需求内容1内部需求（公司要求）传统脚手架底部硬防护安装较慢，项目要采取有效措施，提高工作效率，保证施工安全，确保脚手架悬挑1d内完成底部硬防护。2内部需求（项目要求）悬挑脚手架底部硬防护4人1d安装完成，人均安装用时应≤5.27min/㎡。3总结通过以上内外部顾客及相关方的需求分析，小组成员将需求明确为：“悬挑脚手架底部硬防护人均安装用时≤5.27min/㎡”（一）明确需求三、选择课题1、公司要求：为保证外架施工及时进行防护和施工安全，脚手架底部硬防护的安装时间为1d。2、项目要求：悬挑脚手架底部硬防护安装最多为4人三、选择课题测量实际尺寸检查模板配制拼装加固不合格合格节点封堵开始结束现有做法安装工序繁多，模板配制用时较多，安装速度缓慢。项目工人1工人2工人3平均值占比测量实际尺寸1.8min2.1min1.8min1.90min9.5%模板配置7.5min8.2min9.0min8.23min41.1%拼装加固6.2min5.8min5.7min5.9min29.5%节点封堵3.8min4.2min3.9min3.97min19.9%合计10.03min/㎡10.55min/㎡10.60min/㎡10.39min/㎡100%工程名称结构类型建筑物周长（m）防护面积（㎡）人工用量（工日）人均日产量（m）安装速度(min/㎡)河东区委党校框剪107028007636.849.77费县乡村振兴培训中心框剪120015804832.9210.94莒南妇幼保健院框剪132017505432.4111.11临沂知新小学框剪115015004434.0110.59临沂凤凰实验学校体育馆框剪84022006034.3810.47黑虎山医院框剪110015004235.7110.08平均值平均每人日产量（36.84+32.92+32.41+34.01+34.38+35.71）/6=34.38㎡，人均每平方安装用时6*60/34.38=10.47min。不满足需求！（二）现有做法与需求的对比分析类似工程悬挑脚手架底部硬防护安装速度统计创新需求能够提高悬挑脚手架底部硬防护安装速度的工艺方法查询方式网络查询查询时间2022年03月04日查询范围：中国知网国家科技图书文献中心国家科技成果网百度网中国专利数据库二、查询内容：关键词：“悬挑脚手架底部硬防护”、“定型化脚手架硬防护”、“硬防护快速安装”三、查询结论：中国知网、百度网、国家科技成果网、国家科技图书文献中心、中国专利数据库中未查到适合本工程的施工工艺用于借鉴。但小组通过创新灵感发现“爬架翻板”与“推拉窗”的工艺可以参考借鉴。爬架翻板车窗推拉玻璃（三）广泛借鉴三、选择课题三、选择课题爬架翻板借鉴原理实现硬防护采用钢板预制成型（三）广泛借鉴三、选择课题汽车推拉玻璃借鉴原理实现立杆及工字钢节点封堵（三）广泛借鉴三、选择课题（四）课题确定定型化翻板可调节开窗大小创新思路1、定型化硬防护，四周设置翻板。2、可调节立杆及工字钢节点防护板。悬挑脚手架底部硬防护研制悬挑脚手架底部硬防护PART04设

定

目

标

及

目标

可

行

性

论

证四、设定目标及目标可行性论证（一）定性目标研制一种可调节的定型化悬挑脚手架底部硬防护，提高施工效率。（二）定量目标悬挑脚手架底部硬防护人均安装用时≤5.27min/㎡。四、设定目标及目标可行性论证（三）目标可行性论证项目爬架翻板汽车推拉窗借鉴数据翻板工艺在爬架提升完成后，仅需1人4h即可完成防护的复位，比传统方式提升防护速度50%，且工人劳动量大大缩减

电动式和手摇式车窗平均开窗时间为3~5s，而推拉式车窗平均打开速度约1s，较之提升开窗速度80%，在车辆发生重大灾害时，大大提高了驾乘人员的逃生率分析论证借鉴数据类比分析借鉴数据类比分析爬架翻板采用定型化设计，节约了施工时现场搭设耗时，提升50%施工速度。采用定型化防护，省略现场配模用时，直接组装成型，节约施工用时约50%。推拉窗比手摇窗和电动窗提升80%的开关窗速度。立杆节点处采用推拉设计，施工时省略开孔过程，节约封堵用时80%以上。效果预算悬挑脚手架底部硬防护施工，配模安装占用80%时间，立杆及工字钢节点封堵占用20%时间，根据借鉴数据得出，采用定型化悬挑脚手架底部硬防护人均理论安装时间为：10.47*80%*（1-50%）+11.64*20%*（1-80%）=4.61min/㎡。结论由以上数据看出，通过借鉴爬架翻板及推拉车窗的相关数据和工作原理，制作定型化悬挑脚手架底部硬防护，综合施工效率为4.61min/㎡＜5.27min/㎡，目标可以实现。论证一：借鉴值与设计值对比分析论证二：模拟试验项目第一跨第二跨第三跨平均用时第一组4.7min/㎡4.7min/㎡5.3min/㎡4.9min/㎡第二组4.8min/㎡5.1min/㎡4.9min/㎡4.93min/㎡第三组5.2min/㎡5.3min/㎡4.6min/㎡5.03min/㎡平均值（4.9+4.93+5.03）/3=4.95min/㎡小组成员根据以上借鉴事物，制作简易制作了3跨简易定型化装置进行模拟实验，并对试验结果进行统计，统计结果如下：

目标可行PART05提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案（一）提出总体方案序号借鉴借鉴技术借鉴启发1一种全钢型附着式升降脚手架的翻板结构防护板预加工，一体化安装；连接处翻板连接，安装便捷。通过预制方式，实现硬防护快速安装。通过翻折处理，提高硬防护的适应性及安装效。2汽车推拉窗两块玻璃通过导轨滑动连接，可实现窗的快速打开与闭合。立杆节点处预留缺口，采用拼装封堵方式，适应不同节点，提升安装速度。1、根据借鉴思路确定总体方案小组成员对借鉴思路与启发点进行归纳整理，最终确定了“可调节组合式脚手架底部硬防护”的总体方案，确定了可调节组合式脚手架底部硬防护研制技术难点，并绘制了概念图：2、总体方案的创新性分析

通过对总体方案进行创新性分析，发现总体方案与现有做法在工艺原理上有极大差距，总体方案具有较好的创新性。项目现有做法的工艺原理可拼调节组合式悬挑脚手架底部硬防护工艺原理工艺原理现场配模，不可拼装。采用全钢结构提前预制，达到可调节效果，现场直接组装成型,立杆及工字钢节点采用拼装封堵方式以适应不同间距。概念图五、提出方案并确定最佳方案（二）方案分解

小组成员通过对总体方案的各项技术难点进行归纳总结，形成一级方案分解系统图可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护平面防护板固定方式立面防护板组合方式卡扣螺丝固定方管角铁固定垂直式折叠式倾斜式立杆与工字钢节点封堵方式卡槽抽拉封堵U型盖板封堵平面防护板固定方式方管角铁固定卡扣螺丝固定（三）分级方案分析五、提出方案并确定最佳方案方案一级分解——平面防护板固定方式选择备选方案方案一：方管角铁固定方案二：卡扣螺丝固定比选依据1、时间性：安装时间≤60s。2、可靠性：载重形变≤5mm。3、经济性：成本控制≤100元。可行性在钢板底焊接方钢，在方钢上焊接角铁挡板，卡在两平面杆中间。钢板上焊好螺丝头和定制卡扣，用螺丝固定拧紧。经济性材料费：30元，人工费30元，合计60元。材料费：40元，人工费：40元，合计80元。安全性试验试验时间：2022年03月26日

试验地点：施工现场试验内容：小组用量名壮工对两种固定方式进行踩踏试验，并记录其形变量；试验结果如下所示：安装时间试验试验时间：2022年03月26日

试验地点：施工现场试验内容：小组对两种固定方式进行5次现场试验，并对两者的安装时间进行统计，统计结果如下：形变量方管角铁固定卡扣螺丝固定第1组2mm12mm第2组3mm10mm第3组3mm13mm平均值2.67mm11.67结论方管角铁固定更稳定项目方管角铁固定螺丝固定第1组55s102s第2组48s75s第3组45s77s第4组62s60s第5组53s70s平均值52.6s76.8s结论使用螺丝固定方式，施工困难，安装时间长。选用立面防护板组合方式垂直式倾斜式折叠式（三）分级方案分析五、提出方案并确定最佳方案方案一级分解——立面防护板组合方式选择备选方案方案一：垂直式方案二：倾斜式方案三：折叠式比选依据1、时间性：安装时间≤60S。2、经济性：成本控制≤150元可行性加宽平面防护板超过小横杆，加宽部分与平面防护板连为一体。加宽立板，加宽部位与立板连为一体。交接折叠结构。经济性材料费：80元人工费50元，合计130元。材料费：110元人工费40元，合计150元。材料费：90元人工费：50元，合计140元。安装时间试验试验时间：2021年02月28日

试验地点：施工现场试验内容：小组用三种连接方式分三组进行拼装试验，其统计结果如下：结论方案二安装速度慢，方案一和方案三时间性、经济性差距较小，但在时间性试验中发现，当立杆间距不标准时，方案一加长部位会导致防护板无法安装，因此方案三更优。项目平面防护板加宽立面防护板倾斜增加活动翻板第1组60s75s43s第2组65s77s52s第3组52s60s35s平均值59s70.7s43s结论平面防护板加宽用时最短，增加翻板次之，立面防护板倾斜用时最长选用五、提出方案并确定最佳方案（三）分级方案分析立杆与工字钢节点封堵方式U型覆盖封堵卡槽抽拉封堵方案一级分解——立杆与工字钢节点封堵方式选择备选方案方案一：U型盖板封堵方案二：卡槽抽拉封堵比选依据1、时间性：封堵时间≤5s。2、可靠性：抗冲击脱落率0%可行性在平面防护板上与立杆交接位置开口方形洞口躲避立杆。在小钢板上开缺口，并焊接4根螺丝或钢筋，平面防护板板安装完成覆盖在预留洞口上。在平面防护板上与立杆交接位置开口方形洞口躲避立杆，洞口两侧焊接卡槽，卡槽内嵌入开好U型缺口的小钢板，安装时直接抽出。可靠性试验时间：2022年03月05日试验地点：施工现场试验内容：小组对两种封堵方式进行5组冲击试验，测试两种封堵方式的牢固性，测试结果如下安装时间试验试验时间：2022年03月06日

试验地点：施工现场试验内容：小组对两种封堵方式进行5组（选择一个壮工采取两种封堵方式开闭10次为一组）现场试验，并对两者的传动时间进行统计，统计结果如下：

结论方案一比方案二可靠性差，封堵用时长。故选择方案二：卡槽抽拉封堵。项目U型盖板封堵卡槽抽拉封堵第1组34s15s第2组32s18s第3组37s17s第4组35s14s第5组35s14s平均值34.6s15.6s结论卡槽抽拉封堵更快捷项目U型盖板封堵卡槽抽拉封堵第1组未脱落未脱落第2组脱落未脱落第3组未脱落未脱落第4组未脱落未脱落第5组未脱落未脱落平均脱落率20%脱落率0%结论卡槽抽拉封堵可靠性高选用方案二级分解系统图小组成员在确定了采用折叠式防护板后，对折叠翻板的连接方式进行讨论并做出二级方案系统图折叠式翻板连接方式轴销+轴销轴销+合页合页+合页五、提出方案并确定最佳方案（三）分级方案分析折叠式翻板连接方式轴销+轴销合页+合页轴销+合页五、提出方案并确定最佳方案（三）分级方案分析方案二级分解——折叠式翻板连接方式选择备选方案方案一：轴销+轴销方案二：合页+合页方案三：轴销+合页比选依据1、时间性：安装时间≤30S2、经济性：成本控制≤100元3、可靠性：抗震试验脱落率0%可行性在两块钢板的交接处各自焊接两个圆柱形中空插销，拼装后用轴承贯穿，拧螺丝固定。折叠防护板采用一体式合页连接，平面防护板与折叠防护板交接处采用分离式合页连接。折叠防护板采用一体式合页连接，平面防护板与折叠防护板交接处通过轴销连接经济性材料费：40元，人工费50元，合计90元。材料费：20元，人工费：50元，合计70元。材料费：30元，人工费50元，合计80元。可靠性试验时间：2022年03月01日试验地点：施工现场试验内容：小组成员将震动棒固定在防护板上并保持启动状态30min，分4组测试三种连接方式的稳定性，试验结果如下安装时间试验试验时间：2022年03月02日

试验地点：施工现场试验内容：小组将做好的翻板进行拼装试验，试验结果如下

结论

方案一安装时间略长，方案二连接不稳定。选择方案三：轴销+合页连接。项目轴销+轴销合页+合页轴销+合页第1组43s9s20s第2组52s9s22s第3组35s14s18s第4组48s11s17s平均值44.5s10.75s19.3s结论拼装速度较慢。拼装速度快拼装速度适中项目轴销+轴销合页+合页轴销+合页第1组未脱落脱落未脱落第2组未脱落脱落未脱落第3组未脱落未脱落未脱落第4组未脱落脱落未脱落结论脱落率0%脱落率75%脱落率0%选用组成员根据以上方案分析论证，绘制最优解决办法系统图如下：可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护平面防护板固定方式立面防护板组合方式方管角铁固定折叠翻板立杆与工型钢节点封堵方式抽拉卡槽封堵轴销+合页连接五、提出方案并确定最佳方案（四）绘制最佳方案系统图建筑物结构面定型化悬挑脚手架底部硬防护设计图五、提出方案并确定最佳方案（四）绘制最佳方案系统图PART06制

定

对

策六、制定对策序号对策目标措施地点时间责任人1方管角铁固定方管长度偏差≤5mm，角铁长度偏差≤5mm。钢板尺寸偏差≤3mm。固定点焊接位移≤20mm。1、设计图纸。市场及加工区2022.04.09徐启升2、方管、角铁下料及加工。李文迪3、方管角铁焊接。丁忠才2轴销+合页连接折叠式防护板钢板尺寸偏差≤5mm。焊接插销位置偏差≤5mm。焊接合页位置偏差≤5mm。1、防护板下料加工。加工区2022.04.12李文迪焊接插销及合页。丁忠才制作穿轴。朱春旭3抽拉卡槽封堵1、卡槽尺寸偏差≤5mm。2、抽拉平板尺寸偏差≤3mm。1、制作卡槽。加工区2022.04.15

李文迪2、制作抽拉平板。徐艳宾4现场组装调试1、固定位置偏差≤5mm。2、抗冲击形变≤5mm。现场组装。施工现场2022.04.17朱春旭抗冲击试验。陈祥君（一）制定对策措施表PART07对

策

实

施七、对策实施对策实施一：方管角铁加工与固定措施一：图纸设计小组成员徐启升根据最佳方案设计施工图纸，并对小组其他人员及操作工人进行详细交底。措施二：方管、角铁下料及加工小组成员在钢板上依据各需求合理排版，并在钢板上画出裁剪线，根据参考线用手持角磨机对钢板进行切割，根据设计长度用切割机对角铁和方管进行截取。七、对策实施对策实施一：方管角铁加工与固定措施三：方管角铁焊接由小组成员丁忠才旁站指导按照设计要求焊接制作平面防护板。七、对策实施对策实施一：方管角铁加工与固定名称设计值允许偏差实际值最大偏差钢板尺寸（mm）1500*750≤31503*7513角铁长度（mm）50≤10522方管长度（mm）740≤57411固定点位置（mm）距边300≤20距边3044符合要求效果检查：2022年04月09日，小组成员对焊接好的平面防护板进行尺寸检查，检查结果如下表：对策实施一：方管角铁加工与固定七、对策实施措施一：防护板下料加工2022年04月11日，由李文迪根据图纸截取钢板，尺寸为1350mm*200mm、1350mm*350mm。七、对策实施对策实施二：轴销+合页连接折叠式防护板措施二：焊接插销及合页根据设计位置在平面防护板及折叠式防护板上焊接插销及合页。对策实施二：轴销+合页连接折叠式防护板七、对策实施措施三：制作穿轴将插销边角料带至钢筋加工防护棚，使用钢筋制作穿轴。七、对策实施对策实施二：轴销+合页连接折叠式防护板名称设计值允许偏差实际值最大偏差钢板1尺寸（mm）1350*350≤513533钢板2尺寸（mm）1350*2002022插销位置（mm）距边3003022合页位置（mm）距边2002044效果检查：经现场检查，构件尺寸合格，拼缝最大处4mm，目标达成。符合要求七、对策实施对策实施二：轴销+合页连接折叠式防护板措施一：制作卡槽根据卡槽设计位置，在间隙防护板上焊接制作卡槽。七、对策实施对策实施三：抽拉卡槽封堵措施二：制作抽拉平板根据制作好的卡槽宽度，用钢板制作抽拉平板七、对策实施对策实施三：抽拉卡槽封堵名称设计值允许偏差实际值最大偏差卡槽1尺寸（mm）350*190≤5351*1922卡槽2尺寸（mm）350*340≤5351*3373抽拉平板1尺寸（mm）345*185≤3347*1842抽拉平板2尺寸（mm）345*335≤3348*3353卡槽1尺寸（mm）350*190允许偏差实际值最大偏差效果检查：经现场检查，构件尺寸合格，目标实现。符合要求七、对策实施对策实施三：抽拉卡槽封堵措施一：现场组装小组将悬挑脚手架底部硬防护各类构件进行拼接，并进行现场组装七、对策实施对策实施四：现场组装调试措施二：抗冲击试验小组成员在施工现场对组装好的悬挑脚手架底部硬防护做抗冲击试验。试验方法：20KG沙袋自3m高度自由坠落，测量其形变量及位移。对策实施四：现场组装调试七、对策实施试验内容固定点位置抗冲击位移抗冲击形变第1组11m2mm1mm第2组8mm3mm2mm第3组7mm3mm3mm第4组10mm4mm2mm第5组15mm2mm2mm平均值10.2mm2.8mm2mm符合要求效果检查：经现场检查，抗冲击形变2mm＜5mm，抗冲击位移2.8mm＜5mm，目标达成。七、对策实施对策实施四：现场组装调试七、对策实施PART08效

果

检

查项目综合楼六层S2#楼一层S3#楼一层防护面积（㎡）240280300人工用量（人）4安装用时（h）4.35.25.5人均安装速度（min/㎡）4.304.464.40平均值（min/㎡）4.3910.475.274.39本次课题目标实现！八、效果检查（一）目标完成情况楼号综合楼S2#楼S3#楼悬挑次数（次）466防护面积（㎡）240280300方木使用量（m）192033603600方木单价元/m2000元/m³÷1/（0.05m×0.08m）=8模板使用量（㎡）96016801800模板单价元/㎡59元/张÷（0.915m×1.83m）=35.23人工用量（工日）305256人工单价（元/工日）280防护成本（元）57580.8100626.4107894.0合计（元）57580.8+100626.4+107894.0=266101.2项目成本材料费钢板160/㎡，方钢7.4元/m×2米=14.8元/㎡，焊条、电费、合页、角铁等约15元。合计160+14.8+15=189.8元/㎡喷漆油漆180元/15L，稀释剂80元/12L，比例1:2，喷漆厚度0.2mm（180+80*2）/（12*2+15）×（0.02*10*10）×2面=8.72元/㎡人工费制作+喷漆：280/4=7元/㎡方案选择材料成本费用经济效益传统悬挑脚手架底部硬防护安装方木：（3600+3360+1920）*8=71040元模板：（960+1680+1800）*35.23=156421.2元人工费：（30+52+56）*280=38640元可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护安装材料：（240+280+300）*189.8+（960+1680+1800）*7=186716元人工费：4*16*280=17920节省费用：扣除1500小组活动经费，本次SC活动合计为本工程节约费用：266101.2-204636-1500=59965.2元八、效果检查（二）经济效益共节约6万元

本工程推广使用可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护，在节约成本及工人劳动量的前提下，还大大提高了观感质量，自应用以来受到甲方、监理、集团和社会各界的高度关注和认可。集团公司、市主管部门及山东省建筑安全与设备管理协会多次观摩交流，创造了良好的品牌形象，取得了较好的社会效益。

集团公司组织人员到现场参观学习

山东省建筑安全与设备管理协会组织观摩交流八、效果检查（三）社会效益PART09标

准

化

小组研制的创新成果不仅节省了悬挑脚手架底部硬防护的安装成本，还大大提高了安装速度，经集团公司总工办组织专家研讨评估认为：“本研究成果在行业内具有良好的推广应用价值。”评审结束后，形成评审意见。由科技管理部负责该成果在公司内的推广使用。九、标准化（一）推广价值评价九、标准化小组成员将悬挑脚手架底部硬防护在设计、制作、安装实施、实际应用、推广过程中获得的各类资料整理归档，并对活动实施方案加以总结，进行标准化巩固。然后编制《悬挑脚手架底部硬防护作业指导书》，纳入公司标准化管理体系之中进行大力推广并形成施工工法《可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护施工工法》。序号有效措施纳入标准批准日期1可调节组合式悬挑脚手架底部硬防护设计图纸TYJTJSTZ-2022-07图纸2可调节组合式悬挑脚