铝合金附着式升降脚手架发展现状与趋势探究

辛钰林

(甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000)

附着式升降脚手架作为建筑施工过程中的一种辅助性施工工具，在现代施工过程中，扮演着非常重要的角色[1]。附着式升降脚手架作为一种工具式脚手架，相比传统脚手架，其本身最大的特点就是架体结构稳定、统一，不需重复进行搭设工作，能够随建筑物主体施工进度和施工工艺要求实现架体结构整体升降工作。附着式升降脚手架由于其具有操作简单、施工速度快、劳动强度低、机械化程度高、美观程度高等特点，符合国家循环利用、安全施工的发展要求。

目前，附着式升降脚手架在房屋建设、高空施工、桥梁施工等领域应用较为广泛。但是随着经济社会及人文社会不断的进步，现代建筑正朝着安全、绿色、低碳的方向发展，建筑施工装备的安全性，附着式升降脚手架在工作过程中的安全性、稳定性等提出了更高的要求。与此同时，国家中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中明确指出要推进社会发展全面绿色转型、深度调整产业结构、加快构建清洁低碳安全高效能源体系，坚决遏制高耗能高排放项目盲目发展，其中钢铁、水泥等高耗能高排放项目位列其中[2]。

本文首先介绍铝合金附着式升降脚手架的发展历程，随后重点介绍了其研发状况和应用情况，接着从技术和经济层面加以分析，论述其在建筑领域的应用前景。最后根据我国国情，探讨了铝合金脚手架未来的发展方向，同时指出对脚手架行业发展的重要影响。

1993年在成都召开了“全国建筑施工安全产品展示展销会”。会议上，曾绍强工程师老展示了由其研制的新型脚手架模型，引起了脚手架行业的强烈反响。经行业专家评定一致认为其产品是脚手架行业的一次重大变革，建议应积极推广应用。此阶段，此类脚手架产品统称为“曾氏鹰架”，附着式升降脚手架的概念也逐步进入大众视野，拉开了此类脚手架研发、应用的序幕。

1999年建设部发布JGJ 59-1999《建筑施工安全检查标准》中统一了此类架体的名称并明确了“附着式升降脚手架安全检查表”。同年5月，曾氏鹰架、北京星河等公司研制的附着式升降脚手架由建设部科技司组织，将其产品作为科技新产品进行鉴定评估工作并由建设部科技司颁发了“科技成果鉴定证书”[3]。自此，附着式升降脚手架登上了行业发展的历史舞台。自1999年至2022年，近30年的发展历程，目前已获得建设部科技司颁发的科技成果鉴定证书的单位已由4家发展到约100余家，但目前大多数附着式升降脚手架均为钢制脚手架。

2020年在绿色环保政策影响以及钢材价格持续走高的情况下，众多脚手架企业逐步向铝合金附着式升降脚手架行业转型。根据对多数铝合金附着式升降脚手架企业的调研，目前铝合金附着式升降脚手架主要由全铝式、铝钢式、钢铝式三种新型产品构成。其中全铝式占比18.9%，铝钢式占比29.6%，钢铝式占比51.5%。铝合金附着式升降脚手架占比情况，如图1所示。时至今日，已有部分企业获得了建设部科技司颁发的科技成果鉴定证书，进入了推广应用的快车道。

图1 铝合金附着式升降脚手架占比情况

铝合金材料抗震能力强，可承受较大的冲击载荷同时具有自重轻、密度低、硬度好、耐腐蚀、可回收率高、施工劳动强度小等特点，目前成为了附着式升降脚手架生产的热门材料。在铝合金附着式升降脚手架生产过程中由于切割和焊接工作时形成高温会影响铝合金材料的性能，因此铝合金附着式升降脚手架构配件生产方式主要采用挤压成型工艺进行制造[4]。

铝合金附着式升降脚手架制造中6061-T6型和6082-T6型铝合金、3003铝合金板是主要的材料，其材料使用壁厚范围为0.7～5.0mm。6061-T6型和6082-T6型铝合金主要用于附着式升降脚手架的结构件的生产制作，3003铝合金板冲压形成外封闭防护网。

2.1 6061-T6铝合金用途及性能

6061-T6为铝、镁、硅元素为主的高强度、高硬度合金，具有较好的热处理性、抗腐蚀性、均匀性、加工性能，是一种性价比较高的铝合金材料。表1为6061-T6铝合金化学成分；
表2为6061-T6铝合金力学性能。

表1 6061-T6铝合金化学成分

表2 6061-T6铝合金力学性能

6061-T6铝合金广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如塔式建筑、船舶、电车、家具机械零件、精密加工、模具等[4]。在附着式升降脚手架中主要用于立杆、脚手板、支撑杆件的制作。

2.2 6082-T6铝合金用途及性能

6082-T6铝合金是一种热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、抗腐蚀性、可机加工性。6082-T6铝合金和6061-T6铝合金机械性能基本相似，但其拥有更好的可成形性和阳极反应性能。可利用优越的阳极反应性能，在生产过程中进行去除杂质、染色和涂层等工作。表3为6082-T6铝合金化学成分；
表4为6082-T6铝合金力学性能。

表3 6068-T6铝合金化学成分

表4 6068-T6铝合金力学性能

6082-T6铝合金应用领域主要包括机械零部件、锻件、铁路结构件、造船等。在附着式升降脚手架中主要用于性能要求较高的导轨构件的制作。

2.3 3003铝合金板用途及性能

3003铝合金是一种AL-Mn系合金，具有良好的可塑性，强度不高，不能及进行热处理强化，通常以冷加工方式提高其自身强度。表5为3003铝合金化学成分；
表6为3003铝合金力学性能。

表5 3003铝合金化学成分

表6 3003铝合金力学性能

3003铝合金依靠其高塑性和良好的焊接性等特点，主要用于制造低载荷零件以及其他用深度拉伸制作的小负荷零件。在附着式升降脚手架中主要用于负荷较小的外封闭防护网网片，一次挤压成型。

3.1 全铝式附着式升降脚手架

全铝式附着式升降脚手架就是架体组件全部采用铝合金材料材料制作而成。导轨采用铝合金一次挤压成型，构件整体没有焊接点，总体性能更加稳定、牢固。施工脚手板主框架采用铝合金型材挤压而成，面层焊接3mm铝合金花纹板[6]。水平桁架、立杆、吊点等均采用铝合金材料挤压成型并在局部位置应用铝合金焊接技术进行了加强处理。

目前，全铝式产品在铝合金脚手架产品占比约为18.9%。全铝式产品主要是铝型材在附着式升降脚手架行业应用在初始阶段，总体应用实例较少对其整体性能还需进一步的研究；
其次，产品一次性投入较大，市场应用单价较低，铝型材价格持续上涨，企业资金压力较大，进而导致全铝式架体应用较少。应用主要分布在广东地区，广东领驭模架有限公司、深圳市特辰科技股份有限公司是全铝式附着式升降脚手架企业的主要代表，其产品均已应用于工程实际。图2为全铝式附着式升降脚手架在工程应用中的外立面图；
图3为全铝式附着式升降脚手架内部构件的实物图。

图2 全铝式附着式升降脚手架外立面图

图3 全铝式附着式升降脚手架内部图

3.2 铝钢式附着式升降脚手架

铝+钢附着式脚手架就是架体组件大部分采用铝合金材料制作而成，少量结构件采用钢制构件形成的一种混合材料的架体。此类附着式升降脚手架钢制的构件主要是导轨、外封闭防护网等。钢构件的应用，一是从安全角度考虑，主要受力构件仍采用钢构件保证使用的安全性；
二是从经济角度考虑，数量较多的构件采用钢制可降低成本，例如外封闭防护网。

铝+钢附着式脚手架产品较全铝式附着式升降脚手架占比略高，占比约为29.6%。铝钢式分布较为广，但由于东部地区铝合金产业链较为完整，产能较高，在东部地区应用较为集中。例如，深圳市中升建科科技发展有限公司等公司的产品施工脚手板、N字支承等构配件采用铝合金构件，其余的构配件均采用镀锌钢构件或者普通钢构件，整体铝合金构件的占比约可达60%。图4为铝钢式附着式升降脚手架安装构造图，可详细分辨不同材质构件。

图4 铝钢式附着式升降脚手架安装构造图

3.3 钢铝式附着式升降脚手架

钢+铝附着式脚手架与铝钢式相反，是架体组件大部分采用钢制构件制作而成，少量结构件采用铝合金材构件成的一种钢制、钢制镀锌构件为主，铝制构件为辅的架体。此类附着式升降脚手架铝合金构件以施工脚手板、立杆等尺寸固定、成品化的定型构件为主，铝合金构件在脚手架整体的占比可达30%。

钢铝式附着式升降脚手架是目前铝合金附着式升降脚手架占比最高的形式，约占总量的51.5%。钢铝式附着式升降脚手架占比较高主要原因：一是原有附着式升降脚手架企业钢制脚手架存量较大且尚未达到报废年限，转型升级成本较高；
二是设计研发能力不足，对新材料的应用尚在探知阶段，需进一步提升。

4.1 铝合金附着式升降脚手架特点

1)架体重量轻，降低了劳动强度。铝合金架体重量整体较轻，比传统的全钢脚手架重量降低约50%。施工过程中，单人即可进行操作，大幅度降低了劳动强度，提升了安装速率[7]。

2)构件标准化程度较高，通用性强。铝合金附着式升降脚手架主要构件均采用铝合金一次挤压成型，无需进行二次焊接加工，构配件模块化、标准化设计，标准化程度较高，规格型号较少，提高了构件加工精度和通用性，便于现场施工和管理。

3)构件全部免漆，节能环保。由于铝合金构件表面不用进行二次处理加工，采用免漆工艺，后期维护进行清洗即可，无需重复进行表面喷涂处理，更节能环保，进一步为企业创效增值。

4)抗腐性能好，产品残值高。铝合金附着式升降脚手架具有抗腐蚀的特性，较钢制脚手架相比材料自损较少。而且铝合金材料回收及价值高，可循环进行利用，较钢脚手架残值可提高40%。

4.2 效益预测

1)经济效益。铝合金附着式升降脚手架是采用新型铝合金材料加工、装配而成的新型脚手架体系，构配杆件一次挤压成型，生产过程中不在采用任何焊接工艺，因此加工焊接量与全钢架相比减少30%；
材料一次挤压成型，材料浪费少，人工费用与全钢架相比节省50%[8]。

铝合金材料体系自身具有轻量化、循环利用周期长等优越性，与全钢架相比循环利用周期长，构配杆件在不损坏的情况下可循环利用100余次以上，与全钢架相比架体自重减轻50%左右，提升重量减轻50%左右。由于架体的轻量化，运输成本减少50%左右；
现场安拆时劳动强度减少50%左右；
架体通用性达到95%。铝合金附着式升降脚手架是采用型铝合金材料加工、装配而成的集成化产品。生产加工方面，制造加工成本大大降低，后期维修只需要高压水枪进行冲洗，维修成本约可减少60%；
现场施工方面，由于其标准化程度进一步提高进而减少了现场进出场材料，劳动工人数量减少，而施工效益提高，这给管理工作也带来了极大的优势，管理工作量将减轻一半。材料占用场地少，粉尘减少，对环境污染大大减小。

2)社会效益。铝合金材料自身具有耐腐蚀，可回收循环使用，在不损害自身结构的情况下可循环使用100余次。据调查分析，把目前市场上的全钢脚手架一半替换成铝合金材料体系的话，每年将为国家带来34万吨的铝用量(每延米集成式铝合金附着式升降脚手架用铝量约190kg)，单从市场规模来看，未来可用量将达340万吨以上，这给铝资源带来了一定程度的开发和利用，在发展附着式升降脚手架行业的同时可以进一步推动铝产业及相关产业的发展，增加就业岗位，进而可以一定程度上推动社会经济发展。

从低碳环保方面来讲，铝合金附着式升降脚手架在施工时能形成一个封闭的空间区域，安全可靠、防火防尘、耐腐蚀性强，符合节能环保、低碳减排、绿色施工和健康职业等要求。同时，其产业化发展还能增加就业岗位，带动城市经济发展，刺激运输、酒店、餐饮、商业、服务业等为主的第三产业的发展，提高人民的生活水平，使区域经济得到快速发展，社会效益较为突出。

铝合金附着式升降脚手架作为钢制附着式升降脚手架的衍生品，主要是将主材进行了轻量化，进一步优化的结构形式，成为了免漆的产品，降低的维修的成本。但目前全面推广应用主要存在以下问题：

1)老牌附着式升降脚手架企业钢制脚手架存量较大且尚未达到报废年限，转型升级成本较高。

2)铝合金做为新材料应用于脚手架行业，当前还处在研发应用阶段，整体性能还需在实践中进一步完善和优化。

3)铝合金材料的价值较大，构配件模具为定型化产品，专业新要求高，一次性投入成本较高，投资的回收周期较长；

4)市场场动力不足，铝制和钢制脚手架市场租赁价格相当，利润较少，项目回收期较长，对企业投入刺激性较低。

虽然，目前钢铝式附着式升降脚手架是目前实际应用的主流，其整体产业的发展也存在着诸多问题。但是，铝合金附着式升降脚手架产品具有更高的低碳性、科研性、经济性、安全性、便捷性等显著特点，完全符合行业发展需要，也是低碳环保时代需要。目前，铝合金附着式升降脚手架产业的发展仍然是任重而道远，需要在现有基础上进一步完善铝合金材料的选择，优化各构件的结构形式，提高其整体性能，形成更加安全、稳定、轻质的结构构架。

以铝合金作为主要材料的附着式升降脚手架，是一种应用新型材料的脚手架具有一定的先进性和前瞻性，是建筑脚手架科技发展的必然趋势。随着铝合金材料在脚手架行业中应用的不断完善、老牌脚手架企业架体逐步向全铝式过渡、低碳环保政策的加持，预计未来5～10年铝合金附着式升降脚手架将会成为脚手架行业的主力军，成为脚手架行业的未来。