悬挑式脚手架工程施工方案设计.docx

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悬挑式脚手架工程施工方案设计

砀山御都星城开阳星居工程

悬

挑

脚

手

架

施

工

方

案

编制人：

审批人：

审核人：

拓科集团

2017年3月10日

悬挑式脚手架施工方案

一、编制依据

1.开阳星居C52#、C53#楼工程建筑、结构施工图纸.

2.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规.

3.实用五金手册.

4.钢结构工程及验收规GB50205-2001.

5.建筑结构施工手册.

二、工程概况

工程名称：

砀山御都星城开阳星居C52#、C53#楼工程

建设地点：

砀山新县政府南

建设单位：

华诚房地产开发

设计单位：

上大建设规划设计

工程容：

土建、水电安装工程及招标文件明确的所有容

建筑规模：

本标段共分为：

52#、53#商、住楼。

53#为框架四层商业用房，52#楼为框架剪力墙结构，地下1层，地上17层，建筑高度55.80m，该标段总建筑面积：

19205.2m2

三、适用围

本方案适用开阳星居C52#、C53#楼工程主体及屋面阶段的悬挑式脚手架搭设。

四、施工部署

1、施工方案

本项目计划投入脚手架搭设主要材料为：

Φ48钢管

扣件

竹串片脚手板

密目网

16号槽钢

进场材料质量必须符合国家标准《GB/T700》中Q235-A钢的规定和《GB15831》的规定，不合格产品严禁入场。

构配件按品种、规格分类，堆放时应整齐、平稳，堆放场地不得有积水。

安全所需用具等一应提前到位，经检验合格后才能使用。

2、施工方案

由于本工程建筑层数17层，高度55.80米，遂采用下面六层采用落地式脚手架，悬挑架由工程四层底板开始悬挑,每七层一挑,悬挑高度为19.6米.

四、脚手架的结构设计

1、悬挑式脚手架的设计

架体搭设

按工程平面形状,无阳台处悬挑钢梁外挑长度为1.3m，选用16号槽钢,有阳台处悬挑钢梁外挑长度为3.9m,应选用6米的槽钢,端部斜拉钢丝绳卸荷,钢梁按架体纵向间距按1.5ｍ布置（立杆纵距），架体横距1.05ｍ，里排立杆间距离外墙皮0.4ｍ，步距1.8ｍ．（图1a、1b、1c）连墙件按3.6ｍ×4.5ｍ布置，用刚性连接横杆对架体进行拉结,拉结点应从外架的第一步开始进行设置.挑梁和预埋环制作及连墙杆连接如图（图2a、2b、2c、2d）.外侧搭设连续式剪刀撑，满挂密目网．转角处进行特别加固处理，采取螺栓连接或焊接方式用10号槽钢制作构架体，作为立杆的生根点（槽钢与槽钢接口处采用焊接或利用角钢和螺栓固定）.整个架体用Ф17（6×19+1）钢丝绳斜拉将悬挑钢梁端部与工程主体拉紧（图3a、b、c）．

（a）

（b）

（c）

图1

（a）

（b）

（c）

（d）

图2

图3a

图3b

图3c

架体材料选用Ｉ16槽钢，扣件式钢管架体，底部满铺50ｍｍ厚木脚手板．操作层根据需要铺设两层脚手板，每层均设一道扶手栏杆．悬挑钢梁的锚环设置两道，两道锚环的间距应大于50ｃｍ，钢梁在铺设时置部分的梁端头应距第一道锚环15～30ｃｍ（图4）．

图4

2.施工工艺流程

工字钢加工－设置预埋环－工字钢安装就位－放扫地杆－竖立杆与扫地杆扣紧－安装第一步大横杆和小横杆－连接附墙杆－铺脚手板、围护栏杆、踢脚板、挂网－随主体施工接高架体、加剪刀撑

3.脚手架要求

悬挑架搭设应严格一般落地式脚手架搭设规定，纵向水平杆与横向水平杆的连接，采用防滑扣件连接连接，并按规要求连续设剪刀撑，斜杆与地面倾斜角为45度～60度．工字钢端部5ｃｍ即立杆生根处焊置高度10ｃｍ的Ф25钢筋或Ф56钢管，作为生根点．挑架底部满铺脚手板，外架钢管全部刷黄黑相间油漆．

脚手架中部脚手板铺设严密，不允许出现探头板，脚手板下拉兜网．脚手板的材质及规格符合规要求．

材料要求：

I16工字钢材质必须符合国家标准要求．钢管规格Ф48ｍｍ，壁厚3.5ｍｍ，焊接钢管其材质符合YB242-63标准，严禁钢管上打空．扣件符合GB978-67《可锻铸铁分类及技术条件》，螺栓、螺母、垫圈符合GB700-79《普通碳素钢技术条件》A3规定，螺栓拧紧扭力达65N.ｍ时，不发生破坏．木脚手板厚度不小于50ｍｍ，对接扣件应朝上或朝．各杆件端伸出扣件的长度不小于100ｍｍ．

架体防护：

架体外侧用1.8ｍ×6ｍ密目网全封闭．按照临边防护的规定，设置防护栏杆和挡脚杆．底层、操作层均设高度200ｍｍ挡脚板，并刷斜度为45度黄黑相间油漆．底层和作业层脚手板应铺满、铺稳，并用钢筋及直径3.2ｍｍ的铁丝固定在支撑杆件上，防止人、物的坠落．严格按照建筑施工钢管脚手架规（JGJ130-2001）执行.

在施工前期，对施工人员及操作人员进行技术安全培训．其主要容为扣件式钢管脚手架安全技术规、操作规程、现场施工管理制度的学习，本工程架子施工方案技术交底及施工程序．所有操作人员必须持证上岗，符合国家监管部门的规定要求．

五、验收使用和管理

1.脚手架搭设初步成形前，由施工负责人组织人员进行安全检查，整理好架体材料，报上一级安全管理部门进行验收，并及时向省安检部门备案及验收．确认符合要求后方可投入使用．

2.在施工主体阶段，脚手架只作为防护架体使用，架体上严禁堆放各类设施料．并定期检查各类杆件及扣件螺丝的松劲度．及时清理架板上的建筑垃圾和材料．加强架体的维护和保养，确保脚手架的正常使用．

3.在架体的施工层上配备干粉灭火器，施工层临边焊接作业应有绝燃隔离板．

4.安全员每天要巡视检查架体，严禁任何人拆卸架体上的杆件和设施．

（附悬挑架计算书）

悬挑架设计计算书

一、设计基本规定

1.悬挑架的承载力按概率极限状态法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计．

2.设计假定及围，按架体一般双排架结构形式取值，拐角部位架体结构，参照悬挑架的计算取值．架体中间增设的桁架杆件和卸荷支撑的有利约束未计算在．按规定仅计算：

（1）纵、横向水平杆受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力．

（2）立杆的稳定性．

（3）悬挑钢梁的长度和挠度．

（4）连墙杆的承载力．

（5）预埋铁件的强度，钢丝绳斜拉索的强度．

二、荷载标准值计算

架体步高1.8米,纵距1.5米，横距0.7米，离主梁外皮2米．架体计算高度20米，取架体上的全部荷载影响到每根钢梁的围作为一个计算单元．

1.恒载标准值

架体主要材料选用Ф48×3.5扣件式钢管，钢梁采用I16工字钢．

立杆：

q1=18×3.84×9.8×2=1354.7N

小横杆：

q2=1×3.84×9.8×9=338.7N

大横杆：

q3＝1.5×3.84×9.8×9×2＝1016N

脚手板：

q4＝1.5×0.7×0.35×103×3＝1102.5N

扣件：

q5=18.4×30=552N

钢梁：

q6=2.7×20.153×9.8＝533.24N

剪刀撑、密目网、扶手杆查手册取值：

q7＝1000N

则：

Gk＝Σq＝1354.7+338.7+1016+1102.5+552+533.24+1000＝5897N

2.施工荷载标准值Qk

Qk=1.5×0.7×2×103＝2100N

3.风荷载标准值ωk

ωk＝0.7.μz.μs.ωo

　＝0.7×0.8×1.13×0.35×103

　＝221.5N/m2

三、荷载组合

按承重墙结构杆件在工作过程中可能出现的最不利荷载组合进行计算，其荷载效应组合如下表所示

荷载效应组合

计算项目

荷载项目组合

纵、横向水平杆强度与变形

永久组合+施工均布活荷载

脚手架立杆稳定

永久荷载+0.85（活荷载+风荷载）

连墙件承载力

风荷载+5.0kN

钢梁强度和挠度

恒载+活荷载

四、结构杆件的计算

1.纵横水平杆强度和挠度

横向水平杆受脚手板传递的施工荷载，按均布荷载简支梁计算，

则最大弯距：

Ma=q.l2/8

=[（1.2G+1.4Q）／lb].lb2/8

=（1.2×1.5×3.84×9.8+1.4×2100）÷0.7×0.72÷8

=263.2N.m

支座反力：

R＝（0.7×1.5×3.84×9.8+1.4×2100）÷2

　　　　　＝1489N<8000N（扣件抗滑承载力设计值）　　满足

挠度：

υ＝5q.lb4／384EI

　　　　＝5×（0.7×1.5×3.84×9.8+1.4×2100）÷0.7×0.74×109／（384×2.06×12.19×109）

　　　　＝0.53mm＜700／150＝4.6mm

纵向水平杆承载脚手板上的施工荷载最不利状态为横向水平杆

中间处，故按集中荷载简支梁计算．

则最大弯距：

Mb=q.l2/8+P.l/8

=0.7×1.5×3.84×9.8×1.52/8+（0.7×1.5×3.84×9.8×0.5+1.4×2100×0.25）×0.25／8

=200N.m

挠度：

υ＝5q.lb4／384EI+Pl3/48EI

＝5×1.2×39.5×1.54／384×2.06×12.19×109+（0.7×

39.5×0.5+1.4×2100×0.25）×1.53×109/48×2.06×12.19×109

　　　　＝0.12+2.09＝2.21mm

∵Ma>Mb

∴水平杆强度：

σ＝Ma／W＝263.2×103／5.08×103＝51.8N／mm2

σ<[f]=205N/mm2

∴纵横向水平杆均满足要求

2.脚手架立杆稳定性

（1）不组合风荷载时立杆稳定性计算

架体底部立杆段的轴力

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4ΣNKL

=1.2×5222+1.4×2100

=9207N

计算立杆的稳定系数

计算长度l=Kμsh

l=1.155×1.55×1.8

=3.222（m）

长细比λ=3.222×102/1.58

=203.92

查表得Ψ＝0.174

计算立杆的稳定性

N/ΨA=9702/0.174×489=114

（2）组合风荷载时立杆稳定性计算

架体底部立杆段的轴力

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK

=1.2×5222+0.85×1.4×2100

=8765.4N

计算立杆的稳定系数

查表得Ψ＝0.174

计算有风荷载产生的立杆段弯矩Mn

Mn=0.85×1.4mwk

=0.85×1.4ωklah2/10

=0.85×1.4×221.5×3.222×1.5×1.82/10

=412.7N.m

计算立杆的稳定性

N/ΨA+Mw/W=8765.4/0.174×489+412.7×103/5.08×103=103+81.24

=184.24

3.连墙杆的承载力NK

NK=1.4ωkA+5000

=1.4×221.5×3.6×4.5+5000

=5023.6+5000

=10023.6（N）>8000N

A—每个连墙点覆盖脚手架的围（m2）

采取措施，采用双扣件连接，即连墙杆用扣件分别与里外立杆连接

则：

NK/2=5012N<8000N满足

计算连墙杆强度σ

计算长度l0=Kμsh

=1.155×1.75×2=4.04

长细比λ＝l0／I=255.7

查得Ψ＝0.117

σ=NK/Ψ×489=10023/0.117×489=175.2N/mm2<[f]=205N/mm2

4.计算钢梁的强度和挠度

16号工字钢的截面特性：

WX=141×103mm3I=1130×104mm4自重=20.513kg/m

弹性模量E=2.06×105N/mm2

悬挑梁设置在楼板上，置1.8m，端嵌在两道预埋环，悬挑2.7m。

在悬出端部焊10mФ25钢筋头。

钢梁悬出砼主梁边沿下部垫10mm厚钢板板做为支点，其起拱后的有利固素计算中暂不计，置部分在计算中作为悬臂的锚固端，计算简图如下（图5）:

计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用，钢丝绳的承载力作为安全储备。

图5

由施工手册查得，外排立杆的受力分布系数为：

：

外＝0.65：

0.35

P1=9207×0.65=5985NP2=9207×0.35=3224N

I16工字钢质量为q＝20.513×9.8=201.02N／m

则钢梁的最大弯距Mmax=－P1l1－P2l2－ql2/2

＝－5985×2－3224×2.7－201×2.72／2

＝－18002N.m

最大剪力Qmax=－P1－P2－ql

＝－5985－3224－201×2.7

＝－9265.7N

悬臂梁强度σ＝|Mmax|/W

＝18002×103／142.32×103

＝126.4N／mm2<[f]=215N/mm2满足

悬臂梁剪应力τ＝|Qmax|／A

＝9265.7／2612

＝3.55N／mm2　＜［τ］＝125N/mm2满足

悬臂梁挠度　γmax＝ql4/8EI+P1l21L（3－l1／L）/6EI+P2L3/3EI

＝201.02×2.74×109／8×2.06×1130×109+

5985×22×2.7×109×（3－2／2.7）／6×2.06×1130×109+3224×2.72×2.7×109／3×2.06×1130×109＝0.57+10.45+9.08

＝20.1mm>l/200=13.5mm不满足要求

因此需要加设钢丝绳卸荷，减小钢梁的变形

5.计算钢丝绳的强度

（1）求支座反力Vc（图6）

由力矩平衡可知：

Vc×2.7=P2×2.7+P1×0.7

Vc=P2+0.7P1／2.7＝3224+1895.4＝4775.6N

　　　图6

（2）斜拉索轴力N，水平分力Fx分别为

　N＝√L2+H2×Vc／H　　　　　　　　　　　　H—层高

＝√2.72+3.12×4775.6／3.1＝6333N　　　　　L—悬臂梁长度

Fx＝LV/H=2.7×4775.6/3.1=4159.4N

钢梁最大弯矩Mmax=q.l2/8+P×2×0.7／2.7

　　　　　　　　＝201×2.72／8+5985×2×0.7／2.7

　　　　　　　　＝183.2+3103.3＝3286.5N.m

钢梁正应力强度σ＝Mmax／W+Fx／A

　　　　　　　　＝3286.5×103／141×103+4159.4／2613

　　　　　　　＝23.3+1.6

＝25　N／mm2　<[f]=215N/mm2满足

　挠度γmax＝5q.l4／384EI+P1l3/48EI

　　　　　＝13097.26／893875+60211.7／111734

　　　　　＝0.49mm

（3）钢丝绳承载力计算

钢丝绳断拉力由手册查得：

S=122kN（6×19股）　安全系数取K＝8

则:

　KN/S＝8×6333／122×103

　　　　＝0.41＜1　　安全

查实用五金手册得知：

闭式OO型1.3号花篮螺栓许用负荷为12.7KN>12312N

选用此螺栓

6．计算悬挑钢梁预埋环承载力

钢梁端部的预埋环距梁支座按最小距离1.8ｍ计，则悬挑梁预埋环的最大承载力为：

N＝Mmax／L　　　　　　　　　

＝18002／1.8

　　　　　　　　＝10001.1N

预埋环的截面积为：

A＝N／[f]

＝6667.4／215

＝46..52mm2

换算成直径：

取安全系数K＝8

　　　　　　　　　2.π.d2／4=K.A

　　　　　　　　　d=15.4mm<16mm满足

采用16圆钢

预埋环安装措施按砼结构设计规要求执行．

7．计算钢丝绳斜拉锁预埋环承载力

钢丝绳斜拉锁轴力：

N＝6333N　　　　　　　　

预埋环的截面积为：

A＝N／[f]

＝6333／215

＝29.5mm2

换算成直径：

取安全系数K＝8

　　　　　　　　　2.π.d2／4=K.A

　　　　　　　　　d=12.3mm<16mm满足

采用16圆钢

8.构架体的强度计算

图7

图中1、2、3、4、5各处均被钢丝绳斜拉，计算时假设3处没有钢丝绳斜拉，若满足承载要求，则整个构架体是安全、稳定的。

图8

（1）以2处为例，假设钢丝绳承载外立杆的全部荷载

R＝P1＝5985N则：

N＝5985÷3.1/√（√2.72+2.72）2+3.12

＝9460N

钢丝绳断拉力S=122kN（6×19股）　安全系数取K＝8

则:

　KN/S＝8×9460／122×103

　　　　＝0.62＜1　　安全

计算简图如下。

图9

（2）计算梁24的强度和挠度

10号槽钢的截面特性：

WX=39.7×103mm3I=198×104mm4

A=12.748cm2自重=10.007kg/m

弹性模量E=2.06×105N/mm2

10号槽钢质量为q＝10.007×9.8=98.06N／m

则钢梁的最大弯距Mmax=－Pl/2－ql2/2

＝－5985×1.5/4－98.06×1.52／2

＝－2355N.m

最大剪力Qmax=－P/2－ql/2

＝－5985/2－98.06×1.5/2

＝－3066.04N

简支梁强度σ＝|Mmax|/W

＝2355×103／39.7×103

＝59.31N／mm2<[f]=215N/mm2满足

简支梁剪应力τ＝|Qmax|／A

＝3066／1274.8

＝2.4N／mm2　＜［τ］＝125N/mm2满足

简支梁挠度　γmax＝5ql4/384EI+Pl3/48EI

＝5×98.06×1.54×109／384×2.06×198×109+

5985×1.53/48×2.06×198×109

＝0.015+1.031

＝1.046mm

由于外立杆荷载大于力杆，所以构架体的槽钢同样满足要求。

经计算整个架体满足要求

附图1