外墙脚手架施工方案.docx

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外墙脚手架施工方案

薛家岛南北庄安置居住区D区商业及住宅楼H标段工程

外

墙

悬

挑

脚

手

架

施

工

方

案

编制单位:

青岛金沙滩建设集团有限公司

编制人：

何荣燮编制日期：

2010年6月20日

审核人：

审核日期：

2010年月日

审批人：

审批日期：

2010年月日

一、编制依据：

1、本工程为薛家岛南北庄（造船区）安置楼工程H标段高层住宅及商业、车库项目，共4栋15层高层住宅楼，两段两层的商业网点和一处小型超市，一层地下停车库，本工程位于薛家岛北部，西北临黄岛区滨海大道，东南依凤凰山。

薛家岛南北庄（造船区）安置楼H标段为D1#、D2#、D3#、D4#楼，总建筑面积为51120.m2；其中地上建筑面积为43381.2m2；地下人防工程，总建筑面积为7739.2m2；其中住宅：

D1#建筑面积为7442.8m2；D2#-D4#建筑面积为7746.62m2层高为2.8m；三～顶层为住宅标准层，层高2.8m。

每栋建筑设楼梯两部、电梯两部并在底层设有门厅。

2、本工程耐久年限为二级，按6度抗震设防。

D1#、D2#、D3#、D4#为二类建筑，耐火等级为地下一级，地上二级。

脚手架计算书的编制依据

1.工程施工图纸及现场概况

2.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

3.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

4.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

5.《木结构设计规范》（GB50005-2003）

6.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

7.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

参数信息

1、脚手架搭设参数

脚手架搭设按本设计计算允许高度为66.2M，共分为三段，第一段为落地脚手架高度19.8m;第二段为悬挑脚手架高度22.4M，第三段为悬挑脚手架高度24M；

脚手架搭设高度步距1.8m;立杆纵距1.5m;横距1.05m;脚手架内排立杆离墙距离0.5m;小横杆间距1.5m;大小横杆的布置方法：

大横杆在小横杆上面;连墙件方式：

软拉硬撑，竖向间距4m，水平间距4m。

钢管按实际壁厚φ48×2.75计算。

2、永久荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值gk:

0.1248kN/m2；脚手板类别:

木脚手板；脚手板自重标准值QP1:

0.35kN/m2；脚手板铺设2层；栏杆挡板类别:

木脚手板；栏杆挡脚板自重标准值QP2:

0.14kN/m2；安全设施与安全网QP3:

0.005kN/m2

3、可变荷载与风荷载参数

施工均布活荷载标准值QK:

2kN/m2；脚手架用途:

装修脚手架；同时施工层数:

1层；本工程地处山东省青岛市，基本风压wO:

0.45kN/m2；

4、地基参数

地基土类型:

粘性土；地基承载力标准值:

120kN/m2；立杆垫板宽度:

0.3m，作用长度：

1.5m；地基承截力调整系数:

0.5。

大横杆的计算

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

均布荷载值计算

大横杆的自重标准值q11k=0.031kN/m

脚手板的荷载标准值q12k=0.35×1.05/4=0.092kN/m

静荷载标准值q1k=0.031+0.092=0.123kN/m

活荷载标准值q2k=2×1.05/4=0.525kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.123=0.148kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.525=0.735kN/m

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

抗弯强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2=0.08×0.148×1.52+0.10×0.735×1.52=0.192kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2=-0.10×0.148×1.52-0.117×0.735×1.52=-0.227kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算

Mmax=0.227kN.m

σ=

Mmax

=

0.227×106

=

54.306N/mm2<205N/mm2

W

4.18×103

满足要求!

挠度计算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

最大允许挠度为l/150=1500.0/150=10.0与10mm

Vmax=

0.677q1kl4

+

0.99q2kl4

100EI

100EI

Vmax=

0.677×0.123×1500.04

+

0.99×0.525×1500.04

=1.476mm<10.0mm

100×2.06×105×10.04×104

100×2.06×105×10.04×104

满足要求!

小横杆的计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.031×1.5=0.047kN

脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.05×1.5/4=0.138kN

活荷载标准值Q=2×1.05×1.5/4=0.788kN

荷载的计算值P=1.2×0.047+1.2×0.138+1.4×0.788=1.325kN

小横杆计算简图

抗弯强度计算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和。

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax=

qlb2

8

集中荷载最大弯矩计算公式如下：

Mpmax=

pl

2

Mmax=

1.2×0.031×1.052

+

1.325×1.05

=

0.701kN·m

8

2

计算抗弯强度：

σ=

Mmax

=

0.701×106

=

167.703N/mm2

<

205N/mm2

W

4.18×103

满足要求!

挠度计算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和。

最大允许挠度为l/150=1050.00/150=7.0与10mm

均布荷载最大挠度计算公式如下：

ν1=

5qlb4

384EI

集中荷载最大挠度计算公式如下：

ν2=

19Plb3

384EI

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

ν1=

5qlb4

=

5×0.031×1050.004

=

0.024mm

384EI

384×2.06×105×10.04×104

集中荷载标准值P=0.047+0.138+0.788=0.973kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

ν2=

19Plb3

=

19×973.000×1050.003

=

2.695mm

384EI

384×2.06×105×10.04×104

最大挠度和:

V=ν1+ν2=2.719mm<7.0mm

满足要求!

扣件抗滑力的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,当采用单扣件时,取8kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.031×1.05=0.033kN

脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN

活荷载标准值Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN

荷载的计算值R=1.2×0.033+1.2×0.276+1.4×1.575=2.576kN

扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）每米立杆承受的结构自重标准值（kN），若立杆间增设了大（小）横杆，需考虑此部分结构自重标准值。

上部单立杆结构自重标准值（kN）：

NG1=[0.1248+（1.5×3/2）×0.031/1.8]×（19.8-6）=2.252；

下部双立杆结构自重标准值（kN）：

NGL1=[0.1248+0.031+（1.5×3/2）×0.031/1.8]×6=1.163；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×2×1.5×（1.05+0.3）/2=0.709kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用木脚手板，标准值为0.14kN/m

NG3=0.14×2×1.5/2=0.210kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）,0.005kN/m2

NG4=0.005×19.8×1.5=0.149kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.320kN；

NGL=NGL1+NG1+NG2+NG3+NG4=4.483kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

经计算得到，活荷载标准值

NQ=2×1.5×1.05×1/2=1.575kN；

风荷载标准值按照以下公式计算：

ωk=0.7µz·µs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Wo=0.45kN/m2；

µz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Uz=0.84；

µs--风荷载体型系数：

取值为1.040；

经计算得到，风荷载标准值ωk=0.7×0.84×1.040×0.45=0.275kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

Ns=1.2NGL+1.4NQ=1.2×4.483+1.4×1.575=7.585kN；

Nd=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.320+1.4×1.575=6.189kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

Ns=1.2NGL+0.85×1.4NQ=1.2×4.483+0.85×1.4×1.575=7.254kN；

Nd=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.320+0.85×1.4×1.575=5.858kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4ωkLah2/10=0.850×1.4×0.275×1.5×1.82/10=0.159kN.m；

立杆稳定性计算

外脚手架采用双立杆搭设，按照均匀受力计算稳定性。

确定轴心受压立杆的稳定系数

立杆的截面回转半径i=1.6cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》5.3.3,k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3,立杆横距1.05,连墙件布置二步三跨,查表得μ=1.5；

立杆计算长度lo=k×μ×h=1.155×1.5×1.8=3.119m；

长细比Lo/i=195；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到φ=0.189；

立杆净截面面积：

A=3.91cm2；

6米以上立杆稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

σ=

N

≤[f]

A

立杆的轴向压力设计值N=6.189kN；

钢管立杆抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

σ=

N

=

6.189×103

=83.749N/mm2<[f]=205N/mm2

A

0.189×391.00

满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

σ=

N

+

Mw

≤[f]

A

W

立杆的轴心压力设计值N=5.858kN；

立杆截面模量W=4.18cm3；

σ=

N

+

Mw

=

5.858×103

+

0.159×106

=117.309N/mm2

A

W

0.189×391.00

4.18×103

满足要求!

6米以下立杆稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

σ=

N

≤[f]

A

立杆的轴向压力设计值N=3.793kN；

钢管立杆抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

σ=

N

=

3.793×103

=51.327N/mm2<[f]=205N/mm2

A

0.189×391.00

满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

σ=

N

+

Mw

≤[f]

A

W

立杆的轴心压力设计值N=3.627kN；

立杆截面模量W=4.18cm3；

σ=

N

+

Mw

=

3.627×103

+

0.159×106

=87.119N/mm2

A

W

0.189×391.00

4.18×103

满足要求!

连墙件计算

脚手架上水平风荷载标准值ωk

由规范公式4.2.3得ωk=0.7µz·µs·ω0

连墙件均匀布置，受风荷载最大的连墙件应在脚手架的最高部位，计算按19.8m考虑，地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

风压高度变化系数µz=0.84

脚手架风荷载体型系数

µs=1.3j=1.3×0.8=1.040

ωk=0.7×0.84×1.040×0.45=0.28kN/m2

求连墙件轴向力设计值Nl

每个连墙件作用面积Aw=4×6=24.00m2

Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4×0.28×24.00+5=14.41kN

Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，双排脚手架N0=5kN；

连墙件稳定计算

连墙杆采用钢管时，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加墙内外侧的短钢管上，因此连墙杆的计算长度可取脚手架的离墙距离，即lH=0.5m，因此长细比

λ=

lH

=

50.0

=31<[λ]=150

i

1.6

根据λ值，查规范附录表C，

=0.915,

Nl

=

14.41×103

=40.28N/mm2<205N/mm2

A

0.915×391

满足要求!

。

连墙件拉接部分柔性钢筋的面积按下式计算：

A=

N

=

14.41

=0.069mm2

fy

210

其中fy--为拉接柔性钢筋的抗拉强度取：

210N/mm2

A--拉接柔性钢筋的截面积,按照两个截面计算.

N--拉接柔性钢筋上承受的拉应力（kN）

拉接柔性钢筋的直径d（mm）接下式计算

d=

A×4

=

0.069×4

=

0.069mm

2π

2×3.1415

立杆地基承载力计算

1、计算立杆段轴力设计值N：

由已知条件可知，不组合风荷载时N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

由已知条件la=1.5m，h=1.8m查规范附录A表A-1得gk=0.1248kN/m

脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1k=Hsgk=19.8×0.1248=2.471kN

构配件自重标准值产生的轴向力NG2k=0.5（lb+a1）la∑Qp1+la∑Qp2+[H]Qp3la

=0.5（1.05+0.3）×1.5×2×0.35+0.14×1.5×2+1.5×19.8×0.005=1.277kN

施工荷载标准值产生的轴向力总和∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5（1.05+0.3）×1.5×1×2=2.025kN

N=1.2（2.471+1.277）+1.4×2.025=7.33kN

2、计算基础底面积A：

取垫板作用长度1.5m，A=0.3×1.5=0.45m2

3、确定地基承载力设计值fg：

粘性土承载力标准值：

fgk=120kPa=120kN/m2

由规范公式5.5.2，并取Kc=0.5，得fg=kcfgk=0.5×120=60kN/m2

4、验算地基承载力：

由5.5.1式得立杆基础底面的平均压力

P=

N

=

7.33

=16.29kN/m2

A

0.45

满足要求!

。

1、脚手架搭设参数

脚手架搭设高度24m;步距1.8m;立杆纵距1.5m;横距1.05m;脚手架内排立杆离墙距离0.3m;小横杆间距1.5m;大小横杆的布置方法：

小横杆在大横杆上面;连墙件方式：

扣件连接，二步三跨。

钢管按实际壁厚φ48×2.75计算。

2、永久荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值gk:

0.1248kN/m2；脚手板类别:

木脚手板；脚手板自重标准值QP1:

0.35kN/m2；脚手板铺设2层；栏杆挡板类别:

木脚手板；栏杆挡脚板自重标准值QP2:

0.14kN/m2；安全设施与安全网QP3:

0.005kN/m2

3、可变荷载与风荷载参数

施工均布活荷载标准值QK:

2kN/m2；脚手架用途:

装修脚手架；同时施工层数:

1层；本工程地处山东省青岛市，基本风压wO:

0.45kN/m2；

4、悬挑梁与钢丝绳参数

悬挑水平钢梁采用16号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5米，建筑物内锚固段长度2.5米。

与楼板连接的圆钢预埋件直径（mm）:

16；楼板混凝土标号:

C30；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结。

钢丝绳与建筑物的水平距离是:

1.4m;

钢丝绳与建筑楼板的垂直距离是:

3m;

钢丝绳安全系数为:

6;

横向水平杆（小横杆）计算

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》第6.2.2条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上。

”第6.2.1条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。

”施工荷载的传递路线是：

脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆，如图：

横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

1、抗弯强度计算

1、作用横向水平杆线荷载标准值：

qk=（QK+QP1）×S=（2+0.35）×1.5=3.53kN/m

2、作用横向水平杆线荷载设计值：

q=1.4×QK×S+1.2×QP1×S=1.4×2×1.5+1.2×0.35×1.5=4.83kN/m

3、考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载，但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载）。

最大弯矩：

Mmax=

qlb2

=

4.83×1.052

=

0.666kN·m

8

8

4、钢管载面模量W=4.18cm3

5、Q235钢抗弯强度设计值，查规范表5.1.6得表f=205N/mm2

6、按规范中公式（5.2.1）计算抗弯强度

σ=

Mmax

=

0.666×106

=

159.33N/mm2

〈

205N/mm2

W

4.18×103

7、结论：

满足要求

2、变形计算

1、钢材弹性模量：

查规范表5.1.6　得E＝2.06×105N/mm2

2、钢管惯性矩I＝10.04cm4

3、容许挠度：

查规范表5.1.8，得[ν]=l/150与10mm

4、按规范中公式（5.2.3）验算挠度

ν=

5qklb4

=

5×3.53×10504

=

2.7mm

〈

1050

＝7与10mm

384EI

384×2.06×105×10.04×104

150

5、结论：

满足要求

纵向水平杆（大横杆）计算

双排架纵向水平杆按三跨连续梁计算，如下图：

不需要计算抗弯强度和挠度。

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值：

F=

0.5qlb（1+

a1

）2

=0.5×4.83×1.05（1+

0.3

）2

=4.19kN

lb

1.05

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值

Fk=0.5qklb（1+

a1

）2=0.5×3.53×1.05（1+

0.3

）2

=3.06kN

lb

1.05

扣件的抗滑承载力计算

直角扣件，旋转扣件抗滑承载力设计值=8kN。

横杆与立杆连接方式采用:

单扣件，Rc=8kN。

纵向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值R=F=4.19kN〈Rc

结论：

满足要求

计算立杆段轴向力设计值N

立杆稳定性计算部位取脚手架底部。

1.脚手架结构自重标准值产生的轴向力

NG1K=Hsgk=24×0.1248=3.00kN

Hs——脚手架高度gk——每米立杆承受的结构自重

2.构配件自重标准值产生的轴向力

NG2K=0.5（lb+a1）la∑Qp1+Qp2la+laHQp3=0.5×（1.05+0.3）×1.5×2×0.35+0.14×1.5×2+1.5×24×0.005=1.309kN

lb——立杆横距；a1——小横杆外伸长度；la——立杆纵距；Qp1——脚手板自重标准值；

Qp2——脚手板挡板自重标准值；Qp3——密目式安全立网自重标准值；

H——脚手架高度；

3.施工荷载标准值产生的轴向力总和

∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5×（1.05+0.3）×1.5×2×1=2.03kN

Qk——施工均布荷载标准值；

4.组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4∑NQk=1.2×（3.00+1.309）+0.85×1.4×2.03=7.59kN

5.不组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQk=1.2×（3.00+1.309）+1.4×2.03=8.01kN

立杆的稳定性计算

立杆稳定性的计算部位选择脚手架底部。

组合风荷载时，由规范公式5.3.1-2

N

+

Mw

≤f验算立杆稳定性

A

W

N——计算立杆段的轴向力设计值；

j——轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附表C取值；

f——钢材的抗压强度设计值；A——立杆的截面面积；W——截面模量；Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；

Mw=0.85×1.4Mwk=

0.85×1.4ωklah2

10

规范公式