外脚手架施工方案.docx

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外脚手架施工方案

工程脚手架施工方案

一、编制依据

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

2、《建筑施工高处作业安全技术规范》

3、建设部部颁标准《建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）》

4、中国建筑工业出版《建筑施工脚手架实用手册》

5、国家数字电子产品质量监督检验中心工程建筑施工图及结构施工图。

6、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

7、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

二、工程概况：

国家数字电子产品质量监督检验中心，位于深圳市南山区西丽街道石鼓路西侧新围石岭工业片区。

场地北侧为同沙路，西侧为同发路，南侧为在建的丽雅苑安居房，东侧为临时居住区。

国家数字电子产品质量监督检验中心工程建筑类别为一类，建筑物耐久年限为50年,建筑物抗震设防烈度按七度设防，建筑耐火等级为一级。

该工程总用地面积为：

11998.21m2；总建筑面积为：

28880.19m2，其中地上建筑面积为：

24132.52m2；地下室建筑面积为：

4747.67m2；容积率为：

2.01；建筑覆盖率为：

45%。

三、方案选择

根据本工程的结构及建筑特点,为了满足主体工施工防护和外墙装饰工程的基本要求和《建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）》的要求，拟采用工字钢悬挑加钢丝绳斜拉分段卸荷至主体结构上的外架脚手架施工方案。

双排悬挑式扣件钢管脚手架采用16#工字钢分别悬挑于二层楼面和十层楼面，且在悬挑工字钢的上一层框架梁部位，设双Φ16钢丝绳斜拉，间距按架体平面布置图，视实际情况确定。

架体搭设的最高悬挑高度为27.0m,用双Φ14钢丝绳斜拉卸荷措施,具体部位为五层、十三层处、十七层处，并在其上一层框架梁相应位置予埋Φ22的圆环作为拉结点。

本工程外架采用质量合格的钢管进行搭设。

钢管外径Ø48，壁厚为3.0mm，架体步距为1800mm，立杆横距为1000mm，立杆纵距1500mm、内立杆至结构面300mm。

四、悬挑外架施工方案

1、施工准备

钢管选用外径48mm、壁厚3.0mm及合格扣件。

在本工程中，悬挑钢梁采用2.5m的16号热轧工字钢，定位钢筋为Ⅰ级钢筋Φ22钢筋。

2、施工顺序

施工准备——楼板施工——根据建筑物外形放线预埋钢筋拉环——楼面工字钢安装及固定——上一层墙柱施工，预埋钢丝绳——搭双排架——张紧钢丝绳——屋面封顶、外墙装修——外架拆除。

3、构造要求

1）、挑架施工时必须待主体砼强度达到75%以上时方可张紧钢丝绳承受外架荷载。

2）、挑架每二步架应设置连墙及卸载装置，具体做法为每6架设置连墙钢丝绳，套拉下一层对应立杆、大横杆、小横杆的节点，并用花蓝螺杆旋紧，相应位置的小横杆应加长顶紧墙面。

3）、楼面预埋Φ48钢管，水平间距6m，套在短钢管上，用扣件与架体连接，以增加脚手架的整体稳定性。

4）、挑架立杆、大横杆、小横杆搭设同落地式外架。

5）、挑架的底部应设置安全兜网，兜网挂在外侧立杆及外部的水平大横杆上，在下一层设置钢管埋件，内部水平固定安全网，安全网采用两层符合标准的密目安全网。

6）、脚手架外侧设置500高扫地杆，在外侧扫地杆内设置木模板高600，防止杂物等掉下。

7）、外架验算：

采用步距h=1.8m，立杆纵距L=1.5m，排距B=0.8m，小横杆挑出b=0.2m，连墙杆间距3步架，考虑铺设脚手板四层，作业层二层，挑外架高度27.00m（取最大值）。

4、悬挑脚手架计算书

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为27米，立杆采用单立杆；

内排架距离墙长度为0.20米；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

脚手架沿墙纵向长度为60米；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数0.80；

连墙件布置取三步三跨，竖向间距4.5米，水平间距4.5米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件连接；

2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

2.000；脚手架用途:

主体结构及装饰；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处佛山市，查荷载规范基本风压为0.50，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.645；

计算中考虑风荷载作用；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m2）:

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

6层；

脚手板类别:

钢网片脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆、钢网片脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用16a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2.3米。

与楼板连接的螺栓直径（mm）:

20.00；

楼板混凝土标号:

C30；

6.拉绳与支杆参数

支撑数量为:

1；

钢丝绳安全系数为:

8.000；

钢丝绳与墙距离为（m）:

3.000；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物1.2m。

二、大横杆的计算:

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）第5.2.4条规定，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。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.3×1/（2+1）=0.1kN/m；

活荷载标准值:

Q=2×1/（2+1）=0.667kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.1=0.166kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.667=0.933kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2大横杆设计荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.166×1.52+0.10×0.933×1.52=0.24kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.166×1.52-0.117×0.933×1.52=-0.283kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.24×106,0.283×106）/5080=55.709N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=55.709N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.1=0.138kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.667kN/m；

最大挠度计算值为：

V=0.677×0.138×15004/（100×2.06×105×121900）+0.990×0.667×15004/（100×2.06×105×121900）=1.519mm；

大横杆的最大挠度1.519mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，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作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.3×1×1.5/（2+1）=0.150kN；

活荷载标准值：

Q=2×1×1.5/（2+1）=1.000kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.15）+1.4×1=1.649kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准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=1.2×0.038×12/8=0.006kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.649×1/3=0.55kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.555kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.555×106/5080=109.344N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=109.344N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×10004/（384×2.06×105×121900）=0.02mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.15+1=1.208kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

Vpmax=1207.6×1000×（3×10002-4×10002/9）/（72×2.06×105

×121900）=1.707mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.02+1.707=1.727mm；

小横杆的最大挠度为1.727mm小于小横杆的最大容许挠度1000/150=6.667与10mm,满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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,取6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.5×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×1/2=0.019kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.3×1×1.5/2=0.225kN；

活荷载标准值:

Q=2×1×1.5/2=1.5kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.058+0.019+0.225）+1.4×1.5=2.462kN；

R<6.40kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载的计算:

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），为0.1394

NG1=[0.1394+（1.50×2/2）×0.038/1.50]×50.00=8.890；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3

NG2=0.3×6×1.5×（1+0.3）/2=1.755kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.15×6×1.5/2=0.675kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.5×50=0.375kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=11.695kN；

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=2×1×1.5×2/2=3kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

其中Wo--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；

Uz--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=0.74；

Us--风荷载体型系数：

取值为0.645；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.45×0.74×0.645=0.15kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×11.695+1.4×3=18.234kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×11.695+0.85×1.4×3=17.604kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.15×1.5×

1.52/10=0.06kN.m；

六、立杆的稳定性计算:

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=18.234kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.7；

计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：

l0=2.945m；

长细比Lo/i=186；

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=0.207；

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=18234/（0.207×489）=180.137N/mm2；

立杆稳定性计算σ=180.137N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=17.604kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.7；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.945m；

长细比:

L0/i=186；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.207

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=17604/（0.207×489）+60384.118/5080=185.8N/mm2；

立杆稳定性计算σ=185.8N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

风荷载标准值Wk=0.15kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=20.25m2；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=4.262kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=9.262kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN；

Nl=9.262

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=9.262小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

八、悬挑梁的受力计算:

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为1000mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×11.695+1.4×3=18.234kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.95×0.0001×78.5=0.207kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

经过连续梁的计算得到

悬挑脚手架支撑梁剪力图（kN）

悬挑脚手架支撑梁变形图（mm）

悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN.m）

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R[1]=23.656kN；

R[2]=13.803kN；

R[3]=-0.205kN。

最大弯矩Mmax=2.908kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=2.908×106/（1.05×108300）+

0×103/2195=25.572N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值25.572N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

九、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用16a号槽钢,计算公式如下

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=570×10×63×235/（1200×160×235）=1.87

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.919。

经过计算得到最大应力σ=2.908×106/（0.919×108300）=29.211N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=29.211小于[f]=215N/mm2,满足要求!

十、拉绳的受力计算:

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=25.479kN；

十一、拉绳的强度计算:

钢丝拉绳（支杆）的内力计算：

钢丝拉绳（斜拉杆）的轴力RU均取最大值进行计算，为

RU=25.479kN

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（mm）；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取25.479kN，α=0.82，K=8，得到：

经计算，钢丝绳最小直径必须大于23mm才能满足要求！

钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环强度计算

钢丝拉绳（斜拉杆）的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=25.479kN

钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环的强度计算公式为

其中[f]为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f]=125N/mm2；

所需要的钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环最小直径D=（2547.882×4/3.142×125）1/2=17mm；

十二、锚固段与楼板连接的计算:

1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.205kN；

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f]=50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[205.357×4/（3.142×50×2）]1/2=1.617mm；

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

锚固深度计算公式:

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=0.205kN；

d--楼板螺栓的直径，d=20mm；

[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.57N/mm2；

[f]--钢材强度设计值,取215N/mm2；

h--楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于

205.357/（3.142×20×1.57）=2.082mm。

螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×3.14×202×215×10-3=67.51kN

螺栓的轴向拉力N=0.205kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=67.51kN，满足要求！

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N=13.803kN；

d--楼板螺栓的直径，d=20mm；

b--楼板内的螺栓锚板边长，b=5×d=100mm；

fcc--混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=16.7N/mm2；

经过计算得到公式右边等于161.75kN，大于锚固力N=13.80kN，楼板混凝土局部承压计算满足要求!

计算结果表明16#工字钢结构安全。

5、卸料平台

卸料平台的规格为4.7m×2.250m×1.5m（长×宽×高），悬挑长度为4.5m。

主、次梁分别用[20a槽钢、[12.6槽钢，构件接触面均为焊接。

平台上要设显著的限定荷载标识牌，本工程卸料平台限重为1.0t。

防护栏采用φ48×3.5钢管。

水平防护杆分别在架高75cm、150cm处设立两道，竖直防护杆正面间距90cm、侧面间距100cm，并与四周槽钢腹部焊接。

槽钢外侧面及防护栏均刷红白相间的油漆标识，并满布密目安全网。

平台每侧设两根6×19、Φ20.0钢丝绳，每根钢丝绳设夹具不少于三个。

钢丝绳与卸料平台的槽钢接触处垫橡胶垫（如汽车轮胎）、以缓冲钢丝绳的拉力，钢丝绳与结构上层框架可靠拉接（接触处同样垫橡皮垫）,也可在上部结构中预埋Φ22光圆钢筋拉环设置可靠拉接。

平台底面铺设3mm厚的钢板，满铺、四边与钢梁满焊连接，并在四周设20cm高的踢脚板。

吊环采用Ø22光圆光圆钢筋、横向与竖向平直部分的长度分别为20cm和40cm、半圆弧直径为100mm，与卸料平台的主梁[20a