外脚手架工程施工方案挑架1.docx

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外脚手架工程施工方案挑架1

外脚手架工程施工方案

一、工程概况：

本工程建设地点位于杭州市江干区彭埠镇明月桥路，本程建筑层数为：

地下1层,地上15层，其中7#楼为11层，总建筑面积48936平米。

本工程结构安全等级为二级，建筑防火、耐火等级为地上Ⅰ级，地下Ⅳ级地上防水等级Ⅱ级，屋面防水等级为Ⅱ级，抗震设防烈度为六级，结构合理使用年限为50年，结构类型为框架剪力墙结构。

有关施工操作及工程质量标准，按照国家颁发的现行建筑安装工程及验收规范、安全技术规范及浙江省其他有关规定办理。

二、外架的选择：

本工程地下室以上均为标准层，按规范要求，脚手架搭设高度不宜大于30m，综合考虑以上本工程的实际情况及本公司的现有条件，经我方有关人员研究决定，将本工程的外架分为：

6、11、12#楼第1段-0.03—9.67米，搭设高度9.7米（落地架）

第2段9.67--27.07米，搭设高度17.4米，4~10层（悬挑）（局部为6.77~27.07落地）

第3段27.07—44.47米，搭设高度17.4米，10~15（悬挑）

局部机房层从屋面开始搭设

9#楼第1段-0.03—8.67米，搭设高度8.7米（落地架）

第2段8.67--26.07米，搭设高度17.4米，4~10层（悬挑）

第3段26.07—43.47米，搭设高度17.4米，10~15（悬挑）

局部机房层从屋面开始搭设

7#楼第1段-0.03—6.77米，搭设高度6.8米（落地架）

第2段6.77—35.77米，搭设高度29米，4～10层（悬挑）（局部为6.77~35.77落地）

局部机房层从屋面开始搭设

三、外架的初步设计

整个外架体系采用扣件式全封闭脚手架，钢管型号为外径48mm，壁厚3.5mm，外架的立杆纵距为1.5～1.8米，具体详见后附图一，挑架选用18号工字钢外挑，作为该段外架的立杆支撑点。

立杆横距均为1.0米，局部为0.7米，步距均为1.8米，内侧立杆离墙面距离为0.30米，，连墙件选用二步三跨，剪刀撑沿长度和高度连续设置。

四、外架的验算

（一）、立杆的稳定性验算

因为在本工程外架搭设最大高度为21.3米，受风载影响最大，故需要对这段外架进行验算。

根据结构力学，我们可以视脚手架为“无侧移的多层刚架”进行受力分析，立杆纵距最大处为1.8米，横距为1.0米，步距为1.8米，对脚手架而言，失稳是脚手架的主要危险所在，立杆受轴压作用，当立杆被压弯时会受到剪刀撑、斜撑及连墙杆的约束作用，相当于加在立杆两端的固定铰支座，可用右边的计算简图。

具体计算步骤如下：

1、立杆的计算长度L0

L0=kμh

∵连墙件采用二步三跨，立杆横距为1.0米，单排架，∴μ=1.50

k取1.155h为步距

L0=kμh=1.155×1.8×1.55=3.12米

2、长细比λ

λ=L0/i

钢管型号：

Ф=48mm，t=3.5mm查规范附表可知i=1.58cm

λ=L0/i=312/1.58=197

3、由λ=204查表得稳定系数Ψ=0.186

4、轴向力设计值的确定（考虑风载）

N=1.2（NG1K＋NG2K）＋0.85×1.4ΣNQK

（1）

每米立杆结构自重为0.1337kN

底部立杆所受结构NG1K=0..1337×21.3=2.848kN

采用竹脚手板，作业层为两层：

0.35×1.6×1.0×2÷2=0.56kN

密目网自重：

0.005×1.8×21.3=0.192KN

栏杆、竹脚手板挡板自重：

0.14×1.8/2=0.126KN

底部立杆所受构配件重NG1K=0.56+0.192+0.126=0.88kN

本工程外架为结构脚手架兼装修脚手架

所以施工荷载取QK=3.0kN

由此可查出轴向力为NQK=3×1.8×1.0/2=2.7kN

将以上数据代入

（1）式得：

N=1.2×（2.848+0.88）+0.85×1.4×2.7=7.69N

5、由风载产生的弯矩MW=0.85×1.4MWK=0.85×1.4×WK×La×h2/10

（2）

WK=0.7μzμsWo

全封闭脚手架，μs=1.3Ψ=1.3×1.2An/Aw=1.56

地面粗糙程度按B类计μz=1.67

Wo=0.45kN/m

∴WK=0.7μzμsWo=0.7×1.67×1.56×0.45=0.82kN/m2

La=1.8mh=1.8m

将以上数据代入2式得：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.85×1.4×0.82×1.8×1.82÷10=0.506kN·m

6、验算立杆的整体稳定性：

N/ΨA＋Mw/W≤f

把3、4、5步得到的数据代入上式（钢管型号：

Ф=48mm，t=3.5mm查表可知A=4.89cm2）

N/ΨA＋Mw/W=（7.69×103）/（0.174×4.89×102）＋506000/5080

=90.38＋99.61=189.99N/mm2<205N/mm2=f

由此可以看出立杆的稳定性满足要求。

（二）、挑架的验算

1、本工程挑架选用18号工字钢作为外挑结构，具体做法有两种，详见后附图，部分外架悬挑正好在商铺的屋面上的，在屋面上放置12#槽钢做为立杆基础，外架直接从屋面上开始搭设。

施工中可以把阳台看作平板来处理。

简化成如下的计算简图：

上图中F1为外立杆所受的竖向力，F2为内立杆所受的竖向力，q是工字钢自重产生的均布荷载，按照前面的计算，立杆取的竖向力是内、外立杆受的竖向力总和的一半，在这里可以将F1、F2组合成F，如上图所示。

a、所以外挑构件上的集中荷载设计值F=F1＋F2=2F=2×7.893=15.786kN

构件自重荷载设计值F`=0.241×1.35=0.325KN

构件端部弯矩M由以上两个荷载产生。

M1=15.786×0.8=12.63kN·m

M2=0.325×0.65=0.211kN·m

M=M1＋M2=12.63+0.211=12.841kN·m

按以上荷载计算外挑构件（工字钢）所需的净截面矩为：

Wnx=MX/γxf=（12.841×105）/（1.05×215×102）=56.88cm3

而所选的18号工字钢净截面矩为185cm3>64.67cm3满足要求。

b、挠度：

υ=【Fb2L（3－b/L）】/6EI＋QL4/8EI

=【15.786×103×8002×1350×（3－800/1350）】/（6×206×103×1660×104）＋（2.41×13504）/（8×206×103×1660×104）

=1.551㎜＋0.293mm=1.844mm＜【υ】=L/400=2.375mm，满足要求

c、在竖向上，挑梁可以看成是只受静载或间接承受动载的实腹式压弯构件单向受弯的杆件，对其进行强度验算：

N/An＋Mx/γxWnx≤f

水平向风载N=1.4WkAw=1.4×0.82×3.6×4.8=19.84kN=19840N

An=30.6cm2=3060mm2

Mx=14.499kN·m=14.499×106N·mm

Wnx=185×103

γx=1.05

∴N/An＋Mx/γxWnx=19840/3060＋（14.499×106）/（1.05×185×103）

6.48+74.64=81.12N/mm2<205N/mm2=f所选工字钢强度满足要求

d、最后再验算挑梁在弯矩作用面内的稳定性：

σ=N/ΨxA＋M/Wx（1－ΨxN/NE）（3）

λx=L0/ix=135/7.36=18查表得Ψx=0.952

欧拉力NE=π2EA/λx2=3.142×206×103×3060/182=19182kN

N=19840NA=185×103mm2M=14.499×106N·mm

将以上数据代入（3）式得：

σ=N/ΨxA＋M/Wx（1－ΨxN/NE）

=19840/（0.952×3060）＋（14.499×106）/｛185×103【1－（0.952×19840）/（19482×103）】｝

=6.81+78.451=85.261N/mm2<205N/mm2=f

因增加了钢丝绳拉索，悬挑变成了简支，计算简图如下：

此时荷载要考虑六层的的施工荷载要求，这里F=15.786kNq=0.241kN/m

MF=14.499×1.20×0.3/1.3=4.015kN·m

Mq=0.241×1.52/8=0.051kN·m

M=MF＋Mq=4.015+0.051=4.066kN·m

弯矩比前面悬挑时槽钢所受的弯矩27.48kN·m要小得多，说明工字钢肯定满足六层施工荷载的要求。

支座反力RA=F×0.3/1.3＋F=19.43kN

设钢丝绳拉索所受的力为T：

则T=RA/Sin620=19.43/0.91=21.35kN

钢丝绳所受的拉力为21.35kN，而我们所选的钢丝绳所能承受的最大拉力为40kN，钢丝绳也能满足要求。

在附图中用于固定挑梁预埋钢筋的强度远远大于使用要求，不用计算，所以整个挑架的受力体系均满足要求。

所以，挑梁的稳定性也满足要求

2、第二种，采用的是在剪力墙、梁或柱子上预埋钢板，然后跟挑梁（工字钢）焊接的形式，挑梁的另一端下用一根Φ80圆管做斜撑架，斜撑的上端与挑梁焊接连接，下端与预埋的钢板焊接连接。

在这种受力情况下，需对挑梁及斜撑与预埋钢板的焊缝进行验算，同时还需计算18号工字钢在竖向力下的强度。

a、挑梁与预埋钢板的焊缝计算：

钢材标号均为Q235，焊条采用E—43型，焊缝为周边围焊，转角处连续施焊，假设没有起弧引起的焊口缺陷，取焊角尺寸为hf=8mm。

上图所示为18号工字钢与腹板（预埋钢板）连接的焊缝形式焊缝尺寸，预埋钢板上竖向焊缝有效截面积为

Aw=0.7×0.8×14.499×2=16.24cm2

全部焊缝对X轴的惯性矩为：

Ix=2×0.7×0.8×9.4×11.82＋4×0.7×0.8×3.815×7.652＋0.7×0.8×15.863×3/12=2524.5cm4

焊缝最外边缘的抵抗矩为

Ww1=2524.5/9.56=264.1cm3

翼缘和腹板连接处的抵抗矩为

Ww2=2524.5/7.93=318.35cm3

求在竖向力作用下，挑梁端部所受的最大弯矩Mmax

可以简化成左图，一端固定，一端简支。

Mmax=Fab2/2L2（3－b/L）

=【14.499×0.65×0.82×（3－0.8/1.35）】/2×1.552

=2.56kN·m

在弯矩M=2.56kN·m作用下角焊缝最大应力为

σ=M/Ww1=2.56/264.1=0.00969kN/m2=9.69N/mm2

而βf·ffw=1.22×160=195N/mm2>9.6N/mm2，满足要求

挑梁翼缘和腹板交接处由弯矩引起的应力

σ2m=M/Ww2=2.56×103/318.35=8.04N/mm2

τ2v=V/Aw=8.37×10/16.24=5.514N/mm2

∴【（σ2m/βf）2＋（τ2v）2】1/2=【（8.04/1.22）2＋5.5142】1/2=8.360N/mm2

从上面的计算可以看出，挑梁与腹板的焊缝连接完全满足要求，同时，通过上面的计算，可以发现挑梁所受的竖向、水平向荷载引起的应力远远小于所选型钢的强度设计值，也小于构件周边围焊的焊缝强度设计值。

而斜撑所受的竖向荷载比较小，且是近轴向受力，斜撑下面的焊接焊缝尺寸与挑梁同腹板的连接焊缝尺寸基本接近，故斜撑与预埋钢板的焊缝1斜撑的强度都不必验算，均满足要求。

五、挑架的选材分析

通过对外架的各受力不利部