脚手架工程安全专项施工方案.docx
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脚手架工程安全专项施工方案
脚手架工程安全专项施工方案
一、方案编制依据
工程施工组织设计;
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2001);
《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80—91);
《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—99);
《建筑结构荷载规范》GB50009—2001;
《建筑地基基础设计规范》GB50007—2001;
《施工手册》(建工出版社第三版);
二、工程概况
工程地址:
建设单位:
施工单位:
设计单位:
本工程,地下2层,地上32层;总建筑面积约127685.12m2,建筑占地面积5280m2;建筑高度104.35米。
地下一层为设备用房及地下停车场,地下二层为平时为汽车停车场,战时为甲类二等人员掩蔽所及移动电站;地上部分:
分为A座、B座两部分;A座裙房一层为商业公建;二层为办公用房;三~五层为公寓;六层以上塔楼部分为居住式公寓。
B座裙房一层为商业公建;二~五层为公寓;六层以上塔楼部分为居住式公寓。
结构形式为全现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
主楼基础采用筏板基础,裙楼基础采用钢筋混凝土柱下独立基础(持力层为强风化板岩,fak=400kpa)。
三、搭设方案
(一)、外脚手架施工方案:
地下室采用落地双排钢管脚手架。
地上部分:
A、B座高层2层以下采用落地双排钢管脚手架,2层以上采用型钢悬挑脚手架,分四次悬挑,2层悬挑,10层再悬挑,18层再悬挑,26层再悬挑。
裙房屋面与A、B座主楼连接处,主楼5层~9层外脚手架采用落地双排钢管脚手架(落在裙房屋面上)。
单独裙房建筑采用落地双排钢管脚手架。
脚手架采用Φ48×3.5扣件式钢管脚手架搭设。
立杆纵向间距1.5米,横向间距0.6米,里排立杆距墙0.3米,水平杆步距1.8米,允许1层结构施工或2层装饰施工同时进行。
操作层铺设2块钢脚手板,横向水平杆设在纵向水平杆之上,间距为1/2立杆纵距。
操作层设钢管护栏及挡脚板。
脚手架外侧满挂密目安全网封闭,并沿脚手架全长全高连续设置剪刀撑。
剪刀撑与地面夹角为50°。
1、外脚手架采用ф48×3.5钢管立柱,扣件连接方式进行搭设,搭设外脚手架材料均采用合格产品;
2、外脚手架搭设方法
(1)、双排管小横杆离开墙面50~100mm,各杆件相交伸出端头大于100mm;
(2)、剪刀撑按规范要求进行设置,斜杆两端扣件与立杆节点的距离不大于200mm;最下面的斜杆与立杆的连接点离地面不大于500mm;
(3)、外墙砌筑时,随砌墙随即设置连墙杆与墙锚拉;
(4)、此架兼作安全检防护架立面及底面满挂绿色密目尼龙安全网;在第二层结构面沿建筑物四周及主要通道口设一道宽3m的水平防护棚;水平防护棚满铺七层竹胶板一层、5cm厚木跳板一层以确保安全;整个工程四面均用密目安全网及五层竹胶板封闭,以防杂物落下伤人,楼梯主要通道口上均用钢管搭安全防护架,上铺5cm厚木板及竹胶板。
(5)、卸料平台的布置,A座拟定在建筑物的1-3轴、1-4轴间,1-7轴、1-8轴间各设一个卸料平台。
B座拟定在建筑物的2-2轴、2-3轴间,2-7轴、2-8轴间各设一个卸料平台。
悬挑式卸料平台计算要根据实际情况设计计算,按照现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18)、《钢结构设计规范》(GBJ17)、《混凝土结构设计规范》(GBJ10)等规定计算。
(二)、内架施工方案:
围护墙内隔墙的砌筑及抹灰采用单排钢管脚手架搭设;室内天棚抹灰及装饰等工程,脚手架采用钢管满堂架,其他小房间采用高马凳解决。
四、材料及购配要求
型钢采用Q235-A级钢。
钢管采用φ48×3.5mm,材质符合国家结构标准《碳素结构钢》(GB/T700)中的Q235-A级钢。
钢管上严禁打孔。
扣件采用可锻铸铁制作,采购时要求符合GB15831《钢管脚手架扣件》的规定。
扣件螺丝拧紧扭力矩在40-65N.m之间。
采用钢制脚手板,材质符合国家结构标准《碳素结构钢》(GB/T700)中的Q235-A级钢的规定。
连墙件采用与架管同材质的钢管,规格亦为φ48×3.5mm。
安全网必须保证达到2000目/100c㎡。
所有材料需备案产品,具有检验报告和复试报告。
四、设计计算书
本工程一层、二层层高均为4.2m,三层至五层层高均为3.3m,其余层均为3m。
总高度为105.3m。
结构形式为框架剪力墙结构。
二层至十三层采用型钢悬挑式搭设脚手架,计算高度为42.90米。
A、B座高层2层以下采用落地双排钢管脚手架。
2层以上采用型钢悬挑脚手架,分四次悬挑,2层悬挑,10层再悬挑,18层再悬挑,26层再悬挑,本方案即为此部分的设计。
验算:
(一)荷载取用
1、每米立杆承受的结构自重标准值gK1
按照规范JGJ130附录A表A-1:
gK1=0.1248(KN/m)
2、脚手板自重标准值gK2:
按照规范JGJ130表4.2.1-1:
gK2=0.3(KN/㎡)
3、栏杆及挡脚板自重标准值gK3
按照规范JGJ130表4.2.1-2:
gK3=0.11(KN/m)
4、脚手架上安全网:
gK4
按照《施工手册》:
整体拉接的防护材料自重:
gK4=0.0768(KN/㎡)扣件式钢管脚手架外用单管剪刀撑,安全网封闭,La=1.5米时,gK4=0.0768(KN/㎡);La=1.8米时,gK4=0.0922(KN/m2)。
5、施工活荷:
qK
结构:
3KN/㎡;装修:
2KN/㎡
6、风荷载标准值:
ωk
ωk=0.7μzμsω0
--μz:
风压高度变化系数,按照荷载规范取;
--μs:
脚手架风荷载体型系数,按本规范表4.2.4采用
--ω0:
基本风压。
按荷载规范取。
大连地区取0.65KN/㎡
5.2.1纵横向水平杆的抗弯强度应按下式计算σ=M/W≤f
M弯矩设计值,W截面模量,f钢材的抗弯强度设计值。
5.2.4计算纵横向水平杆的内力与挠度时,纵向水平杆宜按三跨连续梁计算,计算跨度取纵距la;横向水平杆宜按简支梁计算,计算跨度按图5.2.4取。
(二)横向水平杆验算
1、计算模型:
横向水平杆按简支梁均布载计算,计算单元为La/2=0.75m,跨度=Lb=0.6m,大建安档表3-10:
计算简图:
2、荷载:
钢管自重标准值:
q钢管=0.0384(KN/m)
脚手板自重标准值gk2:
:
按照规范JGJ130表4.2.1-1:
gk2=0.30(KN/㎡)
q脚手板=0.3×0.75=0.225(KN/m)
恒荷载标准值q=0.0384+0.225=0.263(KN/m)
活荷载:
结构施工:
3×1=3(KN/m2)
装饰施工:
2(KN/m2)
活荷载标准值q=3×0.75=2.25(KN/m)
弯矩设计值
M=1.2MGk+1.4MQK
=(1.2×0.263+1.4×2.25)×0.62/8
=0.2(kNm)
3、强度计算
σ=M/W
=0.2×106/5.08×103
=39.4N/mm2
<205(N/mm2)满足要求。
大建安档表3-11
4、挠度验算
Vmax=5ql4/384EI
E=2.06×105N/mm2
I=12.19×104mm4
Vmax=5×3.466×6004/384×2.06×105×12.19×104
=0.23mm
<容许挠度〔v〕=l/150=600/150=4mm
满足要求。
(三)纵向水平杆计算
大建安档表3-8
1、计算模型:
纵向水平杆按三跨连续梁跨中集中载计算,计算单元=Lb/2=0.3m,
跨度:
La=1.5m,
计算简图:
2、荷载:
(1)恒载
脚手板自重标准值:
NGk-1=0.3×0.3×0.75=0.0675kN
挡脚板、栏杆自重标准值:
NGk-2=0.11×0.75=0.0825kN
密目网自重标准值:
按照《施工手册》整体拉接的防护材料自重:
0.0768(kN/m2),
NGk-3=0.0768×0.75×1.8=0.104(kN)
NGk=0.0675+0.0825+0.0768=0.23kN
(2)活载
施工荷载标准值:
NQK=3×0.3×0.75=0.675(kN)
荷载设计值P=1.2(0.0675+0.0825+0.104)+1.4×0.675
=0.3+0.95
=1.250(kN)
3、强度计算:
(查《结构静力计算手册》
最大支座弯矩Mmax1
=(0.15×0.3+0.175×0.95)×1.5=0.32(kNm)
最大跨中弯矩Mmax2=(0.175×0.3+0.213×0.95)×1.5=0.38(kNm)
σ=M/W
=0.38×106/5.08×103=74.8N/mm2
<205(N/mm2)满足要求。
大建安档表3-9
4、挠度验算:
(查《结构静力计算手册》
Vmax=KWPl3/100EI
=(1.146×0.3+1.615×0.95)×103×1.5×109/100×2.06×105×12.19×104
=1.2mm
<容许挠度〔v〕=l/150=1500/150=10mm满足要求。
5、扣件抗滑力计算:
大建安档表3-12
1、计算单元:
la×lb/2:
纵向水平杆最大支反力即纵向水平杆与立杆的扣件的滑移力。
2、N=(0.65+0.5)×1.2NGk+(0.675+0.625)×1.4×NQK+P
=1.15×0.3+1.3×0.95+1.25
=2.88(kN)<承载力设计值Rc=8kN满足要求。
(四)立杆稳定性计算:
大建安档表3-7
1、计算模型:
立杆按轴心受压杆件计算。
计算单元为La×Lb/2;计算此段脚手架的最底层立杆。
说明1:
立杆稳定性计算部位的确定:
(1)当脚手架搭设尺寸采用相同的步距、立杆纵距、立杆横距时,应计算底层立杆段;
(2)当脚手架搭设尺寸中的步距、立杆纵距、立杆横距有变化时,除计算底层立杆段外,还必须对出现最大步距或最大立杆纵距、立杆横距等部位的立杆段进行验算;
L0立杆计算长度。
L0=kμh
L0=1.155×1.5×1.8=3.1185m;
长细比λ=L0÷i=3118.5÷15.8=197
查表得轴心受压构件稳定系数
φ=0.186
轴心力设计值N=1.2NGK+1.4NqK=1.2×8.118+1.4×1.8=12.262kN
搭设高度:
H=立杆顶端宜高出女儿墙上皮1米,高出檐口上皮1.5米。
2、荷载:
(1)恒载NGK
①结构自重标准值NG1K:
每米立杆承受的结构自重标准值可以通过JGJ130附录A表A-1查到,表中双排架的值是指内外立杆的平均值。
NG1K=0.1248×24=2.996KN;
②脚手板自重标准值NG2K-1:
取4层
NG2K-1=0.3×0.3×1.50×4=0.54kN
挡脚板、栏杆
挡脚板、栏杆自重标准值NG2K-2:
取2层NG2K-2=0.11×1.5×2=0.33kN
密目网自重标准值PG2K-3:
按照《施工手册》整体拉接的防护材料自重:
0.0768(kN/m2),
NG2K-3=0.0768×1.5×24=2.7648kN
NG2K=0.54+0.33+2.7648=3.6348kN
合计恒载:
NGK=2.7648+3.6348=6.3996kN
(2)活载
①施工荷载标准值NQK:
NQK=4×0.3×1.5=1.8(kN)
②风荷载标准值ωk:
ωk=0.7μzμsω0
μz—风压高度变化系数,按照荷载规范GB50009-2006.本例中H=20m,地面粗糙程度为D类,取μz=0.62
μs—脚手架风荷载体型系数,按本规范JGJ130表4.2.4采用;(取∮=1.2An/As=0.8)
(参照《建筑施工碗口式脚手架安全技术规范(讨论稿)》4.2.7条)
μs=1.3∮=1.3×0.8=1.04
ω0:
基本风压。
按荷载规范取。
大连地区ω0=0.65kN/m2
ωk=0.7×0.62×1.04×0.65=0.29KN/m2;
3、稳定性计算:
不组合风荷载时:
σ=N/φA;
N=1.2NGK+1.4NqK=1.2×6.3996+1.4×1.8
=10.2kN
A=489mm2
φ—轴心受压构件稳定系数。
按JGJ130附录C表C经计算的λ值查表得出。
φ由λ查表查出。
λ=L0/i
i—Φ48×3.5钢管回转半径i=15.8mm
λ=L0÷i=3118.5÷15.8=197(λ<210,满足要求。
JGJ130表5.1.9)
查表Φ=0.186
σ=10.2×103÷(0.186×489)
=112.145N/mm2
<205(N/mm2),满足要求。
组合风荷载时:
σ=N/φA+Mw/W
N=1.2NGK+0.85×1.4NQK=1.2×6.3996+0.85×1.4×1.8=9.822kN
Mw—风荷载在立杆段产生的弯矩
Mw=0.85×1.4(ωkLah2÷10)=0.85×1.4×(0.29×1.5×1.82÷10)
=0.230(kNm)
W—钢管截面模量W=5.08×103mm3
大建安档表3-7续表1
风荷载设计值产生的立杆弯矩
Mw=0.85×1.4(ωkLah2÷10)=0.85×1.4×(0.29×1.5×1.82÷10)
=0.230(kNm)
稳定性计算:
σ=N/φA+Mw/W
=9.822×1000÷(0.186×489)+(0.230×106÷5080)
=153.26kN/mm2
<205(kN/mm2),满足要求。
(五)连墙件计算
大建安档表3-13
N0---连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(KN),单排取3,双排取5。
N0=5KN
NlW—风荷载产生的连墙件轴向力设计值,按JGJ130规范5.4.2公式计算
NLW=1.4Wk*Aw
按照最高处:
取50m高、D类
ωk=0.7μzμsω0
=0.7×0.84×1.04×0.65=0.40kN/m2
Aw—每个连墙件覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积。
本例为两步两跨布置连墙件,故Aw=(1.5×2)×(1.8×2)=10.8(㎡)
NLW=1.4×0.40×10.8=6.05(kN)
Nl=Nl=NlW+N0=6.05+5=11.05(kN)
>扣件抗滑力设计值Rc=8kN
μzAw=10.8m2
40m高:
0.73ωk=0.34kN/m2
NLW=5.14kNNl=10.14kN
30m高:
0.62ωk=0.29kN/m2
NLW=4.38kNNl=8.38kN
20m高:
0.62ωk=0.29kN/m2
NLW=4.38kNNl=8.38kN
采用办法:
用双扣件“抱柱式”加固每柱两根及设置接地Ø48×3.5连接件两根:
即连墙杆采用直角扣件与脚手架的内外排立杆连接,另一侧与结构柱连接成“抱柱式”做法同时在建筑的每层柱间楼板上设置接地连墙件两根,在建筑物每层柱间砌筑外墙面时附加短钢管一根作为连墙件扣牢(见连墙件详图)。
假设连墙件在楼板上的锚固点距楼板边缘500,则连墙杆长度Lll=0.3+0.5=0.8m
σ=N/φA其中
A=489mm2
L0计算长度。
L0=μhμ=1.27(JGJ1305.1.9
L0=1.27×800=1024mm
λ=1024÷15.8=64.8查表φ=0.797
σ=7.98×103÷(0.797×489)=2.07<205(N/mm2),满足要求。
(六)悬挑工字钢计算
大建安档表3-14
1、计算模型:
按照悬挑梁计算工字钢所受弯和挠度,计算长度L=1.0m,荷载为2根立杆的集中荷载和自重均布载。
2、荷载
由以上计算知:
立杆最大压力为N=10.2KN(外立杆);为简化计算,里排立杆也取N1=N2=10.2KN,距悬挑根部分别为0.9m和0.3m。
16工字钢截面特性:
A=26.1cm2;W=141cm3;I=1130cm4;自重g=20.5kg/m=0.201kN/m;
3、强度计算
M=10.2×0.9+10.2×0.3+0.201×1.0×1.0/2
=12.34KNm;
验算工字钢应力:
σ=M÷W=12.34×106÷141×103
=87.52N/mm24、挠度验算
(1)外排立杆N引起的最大挠度Vmax1
Vmax1=Nb2(3L-b)/6EI其中
b=0.9L=1.0N=10.2KN
E=2.06×105N/mm2I=12.19×104mm4
Vmax1=0.16mm
(2)里排立杆N引起的最大挠度Vmax2
b=0.3Vmax2=0.02mm
Vmax=Vmax1+Vmax2=0.18mm
取[v]=2L/150=13.3mm,满足要求
按工地现有材料选用I18,做为悬挑型钢。
5、验算锚固钢筋:
采用圆钢16钢筋锚固两道,验算后面一道:
A=201.1mm2
后面一道锚固点处受拉力F,(工字钢自重忽略不计)
1.8F=10.2×0.9+10.2×0.3
F=6.8(kN)
(1)钢筋强度
σ=F÷2A=6.8×103÷(201.1×2)=16.9N/mm2满足要求;
(2)焊缝强度验算
锚固做法:
将2φ16钢筋在工字钢的上翼缘处砸倒,并沿上翼缘横断面双面焊接(满焊,hf=0.35d=0.35×16=5.6取=5mm,lf=2×50=100mm)。
fvw=F/0.7hflf=9574÷(0.7×5×100)
=27.4(N/mm2)
<[fvw]=160N/mm2
满足要求。
立杆地基承载力计算(大建安档表3-6)
立杆轴向力设计值N:
指经过计算每根底层立杆承受的轴向压力的设计值。
立杆基础底面平均压力P:
p=N/A;
A基础底面面积;
fg地基承载力设计值;fg=kc*fgk;
--kc脚手架地基承载力调整系数,对碎石土、砂土、回填土应取0.4;
--fgk地基承载力标准值,应按设计取值或按照《建筑地基基础设计规范》取值。
五、悬挑卸料平台计算书
计算依据《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—99)和《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)等规范。
悬挂式卸料平台的计算参照连续梁的计算进行。
由于卸料平台的悬挑长度和所受荷载都很大,因此必须严格地进行设计和验算。
荷载参数
脚手板类别:
木脚手板,脚手板自重标准值(KN/㎡):
0.35;栏杆、挡杆类别:
栏杆木,栏杆、挡板脚手架自重标准值(KN/㎡):
0.14;施工人员等活荷载(KN/㎡):
1.00,最大堆放材料荷载(KN):
2.00。
悬挑参数
内侧钢绳与墙的距离(m):
2.0,外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m):
3.00;上部拉绳点与墙支点的距离(m):
8.00;
钢丝绳安全系数K:
4.00,计算条件:
固支;
预埋件的直径(mm):
20.00。
水平支撑梁
主梁槽钢型号:
22号槽钢槽口水平[;
次梁槽钢型号:
12.6号槽钢槽口水平[;
次梁槽钢距(m):
0.40最近次梁与墙的最大允许距离(m):
0.20。
卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m):
5.20,水平钢梁(主梁)的锚固长度(m):
3.80;
计算宽度(m):
5.00。
次梁的计算:
次梁选择12.6号槽钢槽口水平[,间距0.40m,其截面特性为:
面积A=15.69C㎡,惯性矩Ix=391.47cm4,转动惯量Wx=126.0mm,t=9.0mm.
荷载计算
脚手板的自重标准值:
本例采用木脚手板,标准值为0.35KN/㎡;Q1=0.35×0.40=0.14KN/m
最大的材料器具堆放荷载为2.00KN,转化为线荷载:
Q2=2.00/5.20/5.00×0.40=0.03KN/m
槽钢自重荷载:
Q3=0.12KN/m;
经计算得到,静荷载计算值q=1.2×(Q1+Q2+Q3)=1.2×(0.14+0.03+0.12)=0.35KN;
经计算得到,活荷载计算值p=1.4×1.00×0.40×5.00=2.80KN.
内力计算
内力按照集中荷载P与均部荷载q作用下的简支梁计算,最大弯矩M的计算公式为:
M=ql²/8+Pl/4
经计算得到,活荷载计算值M=0.35×5.002/8+2.80×5.00/4=4.59KN·M。
抗弯强度计算
σ=M/γxWx≤[f]
其中γx—截面塑性发展系数,取1.05;
[f]—钢材抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm²
经过计算得到强度σ=4.59×103/(1.05×62.14)=70.43N/mm²
次梁槽钢的抗弯强度计算σ〈[f],满足要求;
整体稳定性的计算
σ=M/φbWx≤[f]
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=570tb/Lh×235/fy
经过计算得到φb=570×9.00×53.00×235/(5.00×126.00×235.0)=0.43;
经过计算得到强度σ=4.59×103/(0.432×62.137)=171.35N/㎡;
次梁槽钢的稳定性计算σ〈[f],满足要求;
主梁的计算
根据现场实际情况和一般做法,卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择22号槽钢槽口水平[,其截面特性为:
面积A=36.24cm2,惯性矩Ix=2571.40cm4,转动惯量Wx=233.80cm3,回转半径ix=8.42cm;截面尺寸b=79.00mm,h=220.00mm,t=11.5mm;
荷载计算
(1)、栏杆与挡脚手板自重标准值:
本例采用栏杆木,标准值为0.14KN/m;
Q1=0.14KN/m
(2)、槽钢自重荷载Q2=0.28KN/m
经过计算得到,静荷载计算值q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.14+0.28)=0.50KN/m
经过计算得到,次梁集中荷载取次梁支座力P=(0.35×5.00+2.80)/2=2.28KN
内力计算
卸料平台的主梁按照集中荷载P和均部荷载q作用下的连续梁计算。
R[1]=14.116KN·m;
R[2]=20.361KN·m。
最大支座反力为Rmax=20.361KN·m;
最大弯矩Mmax=19.062KN·m;
最大挠度V=3.712mm。
抗弯强度计算
σ=M/γxWx+N/A≤[f]
其中γx—截面塑性发展系数,取1.05;
[f]—钢材抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm²
经过计算得到强度σ=1.91×107/1.05/233800.0+1.27×104/3624.000=81.161N/mm²
主梁的抗弯计算强度81.161〈[f],满足要求;
整体稳定性的计算
σ=M/φbWx≤[f]
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=570tb/Lh×235/fy
经过计算得到φb=570×11.5×79.0×235/(5200.0×220.00×235.0)=0.453;
Φb1=1.07-0.282/φb≤1.0
计算得到φb=0.453;
经过计算