防护外架搭设方案.docx

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防护外架搭设方案

一、概述

1、工程概况

2、设计依据

3、脚手架搭设方式及安全防护措施

二、材质要求

1、钢管

2、扣件用材要求

3、竹脚手板用材要求

4、连墙杆

5、钢丝绳

6、卡具

7、预埋件

三、搭设方法说明

1、落地式双排脚手架

2、水平防护棚搭设

3、临时设施上的防护棚搭设

四、搭设技术措施

五、落地外脚手架设计与验算

（一）、设计参数:

（二）、大横杆的计算:

（三）、小横杆的计算:

（四）、扣件抗滑力的计算

（五）、脚手架立杆荷载的计算

（六）、立杆的稳定性计算

（七）、最大搭设高度的计算

（八）、连墙件的稳定性计算

（九）、混凝土板强度验算

六、搭设工艺流程

七、架子的验收、使用及管理

1、架子的验收、使用及管理

2、人员素质要求

3、劳动用品（三宝）要求

八、脚手架拆除

一、概述

1、工程概况

2、设计依据

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001、《钢结构设计规范》及相关资料、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑施工安全检查评分标准》（JGJ59-99）、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）以及本工程的施工图纸。

3、脚手架搭设方式及安全防护措施

1）、外防护及外脚手架均采用双排外加架，外挂密眼安全网。

2）、水平防护:

主体施工阶段水平操作层设置一道。

3）、在建筑物垂直打击范围内的临设工程上均搭设双层防护棚。

二、材质要求

1、钢管

1）钢管材质要求

钢管材质一般使用Q235A（3号）钢。

力学性能要符合《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-AJ级钢的规定，每批钢管进场时，应有生产厂家的检验合格证，若对质量不明或有怀疑时，应将进场钢管进行机械性能试验。

承重杆件的钢材，还应满足抗拉强度、伸长率、屈服点、磷含量的要求。

2）钢管规格要求

应采用外径48mm,壁厚3、2mm的焊接钢管，缺乏这种钢管时，也可采用同规格的无缝钢管或外径50～51mm、壁厚3～4mm的焊接钢管或其它钢管，外架立杆及大横杆采用黄色，剪刀撑及斜撑采用黑黄相间色。

钢管上严禁打孔。

2、扣件用材要求

扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。

扣件不应有裂纹、气孔，也不应有疏松、砂眼或其他影响使用性能的铸造缺陷。

扣件与钢管的贴合面要接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要不小于5mm；扣件的活动部位应使其转动灵活，旋转扣两旋转面间隙要小于1mm。

扣件表面应除锈并刷红色防锈漆。

3、竹脚手板用材要求

选用长约3米，宽约0、3米，厚约4～5mm的楠竹制作的竹串片板。

每块质量不大于20kg。

4、连墙杆

连墙杆使用与架体同材质的钢管，与主体结构（结构柱或边梁）拉接或与预先埋置于楼面的钢筋拉接。

5、预埋件

预埋件采用φ12圆钢制作成所需形状埋设于钢筋混凝土构件中，作为钢丝绳的受力点，连墙杆的受力点以Φ25的短钢筋埋设。

三、搭设方法说明

1、落地式双排脚手架

1）落地式双排脚手架由立杆、横杆、斜撑、剪刀撑、拉索等组成。

立杆纵距la=1.5m，立杆步距h=1.80m，立杆横距lb=1.0m，内排立杆距墙0.3m。

2）立杆应置于硬化的地面或夯平后铺设的跳板上，在距地面300高通设一道扫地杆。

脚手架外侧立杆四角设置剪刀撑，每间隔5跨一把，每把跨度为4跨，与地面夹角约为60°，剪刀撑均须由底到顶连续设置。

3）应在脚手架内底部每层需设置水平安全网。

4）外侧立杆内侧挂密目式安全立网，用16#元丝连接，并用200mm宽黄黑相间的竹胶板条每层设置分层条。

外侧钢管满刷黄色调和漆。

5）按三步三跨设置连墙件，每处（单）双杆夹持在结构柱、预埋件上。

3、临时设施上的防护棚搭设

临时设施上防护棚，采用钢管架搭设，在棚顶做双层竹跳板防护。

四、搭设技术措施

1、立杆垂直度偏差不得大于架高的1/200。

2、立杆接头除在顶层可采用搭接外，其余接头必须采用对接扣件，对接应符合以下要求：

立杆上的接头应交错布置，两相邻立杆接头不应设在同步跨内，两相邻立杆接头在高度方向错开的距离不应小于500mm，接头中心距主接点的距离不应大于步距的1/3，同一步内不允许有二个接头。

3、立杆顶端应高出施工作业层1、5米。

4、脚手架底部必须设置纵、横连杆。

5、纵向水平杆（大横杆）设于横向水平杆（小横杆）之下，在立杆内侧，采用直角扣件与立杆扣紧，大横杆长度不宜小于3跨，并不大于6米。

6、大横杆对接扣件连接、对接应符合以下要求：

对接接头应交错布置，不应设在同步、同跨内，相邻接头水平距离不应小于500mm，并应避免设在纵向水平跨的跨中。

7、架子四周大横杆的纵向水平高差不超过±50mm，同一排大横杆的水平偏差不得大于1/300,一根杆的两端高差不得超过±20mm。

8、小横杆两端应采用直角扣件固定在大横杆上。

9、每一主节点（即立杆、大横杆交汇处）处必须设置一小横杆，并采用直角扣件扣紧在立杆上，该杆轴线偏离主节点的距离不应大于150mm，靠墙一侧的外伸长度不应大于250mm，外架立面外伸长度以100mm为宜。

作业层上非主节点处的横向水平杆宜根据支撑脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于立杆间距的1/2，作业层小横杆间距为1米。

10、脚手板一般应设在三根以上小横杆上，当脚手板长度小于2m时，可采用两根小横杆，并应将脚手板两端与其可靠固定，以防倾翻。

脚手板平铺，应铺满铺稳，靠墙一侧离墙面距离不应大于150mm，拐角要交圈，不得有探头板。

11、搭设中每一层，外架要及时与结构进行牢固拉结，以保证搭设过程中的安全，要随搭随校正杆件的垂直度和水平偏差，适度拧紧扣件螺栓。

12、拉杆必须从第一层与主体结构连接，拉杆与脚手架连接的一端可稍微下斜，不容许向上翘起。

保证垂直两步，水平三跨一直拉接。

13、剪刀撑的接头采用搭接，搭接长度800～1200mm，采用旋转扣件紧固。

14、剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线距主节点的距离不应大于150mm。

15、用于纵向水平杆对接的扣件开口，应朝向架子内侧，螺栓向上，避免开口朝上，以免雨水进入，导致扣件锈蚀、锈腐后强度减弱，直角扣件不得朝上。

16、外架施工层应满铺脚手板。

17、剪刀撑是在脚手架外侧交叉成十字形的双杆互相交叉，并与地面成45°～60°夹角。

作用是把脚手架连成整体，增加脚手架整体稳定。

18、连墙杆按二步三跨设置。

五、落地脚手架计算及设计

（一）.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为21m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

横距Lb为1.05m，纵距La为1.8m，大小横杆的步距为1.5m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.2；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件采用三步三跨，竖向间距4.5m，水平间距5.4m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为单扣件；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

0.500kN/m2；脚手架用途:

其它用途；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处重庆，基本风压0.35kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）:

0.1495；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.140；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板类别:

竹串片脚手板；栏杆挡板类别:

竹串片脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m）:

0.035；

脚手板铺设总层数:

3；

5.承重混凝土板参数

板类型：

双向板；

板单元计算宽度Bc（m）：

2.7m；

板单元计算长度Bl（m）：

3m；

板厚度h（mm）：

180；混凝土成型龄期TB（天）：

28；

混凝土强度等级：

[XB=C30]；混凝土强度实测值fck（MPa）：

14.3；

钢筋位置配筋量及等级每米宽钢筋面积（mm2）

X向正筋HPB23510@150ASX=523.33

Y向正筋HPB23510@150ASY=523.33

X向负筋HPB23510@150ASX'=523.33

Y向负筋HPB23510@150ASY'=523.33

（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=0.035kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.35×1.05/（2+1）=0.122kN/m；

活荷载标准值:

Q=0.5×1.05/（2+1）=0.175kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.035+1.2×0.122=0.189kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.175=0.245kN/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:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.189×1.82+0.10×0.245×1.82=0.128kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.189×1.82-0.117×0.245×1.82=-0.154kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.128×106,0.154×106）/4730=32.558N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=32.558N/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：

νmax=（0.677q1l4+0.990q2l4）/100EI

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.035+0.122=0.158kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.175kN/m；

最大挠度计算值为：

ν=0.677×0.158×18004/（100×2.06×105×113600）+0.990×0.175×18004/（100×2.06×105×113600）=1.257mm；

大横杆的最大挠度1.257mm小于大横杆的最大容许挠度1800/150mm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=0.035×1.8=0.064kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.35×1.05×1.8/（2+1）=0.221kN；

活荷载标准值：

Q=0.5×1.05×1.8/（2+1）=0.315kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.064+0.22）+1.4×0.315=0.782kN；

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=ql2/8

Mqmax=1.2×0.035×1.052/8=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=Pl/3

Mpmax=0.782×1.05/3=0.274kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.28kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.28×106/4730=59.107N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=59.107N/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:

νqmax=5ql4/384EI

νqmax=5×0.035×10504/（384×2.06×105×113600）=0.024mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.064+0.22+0.315=0.599kN；

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:

νpmax=Pl（3l2-4l2/9）/72EI

νpmax=599.22×1050×（3×10502-4×10502/9）/（72×2.06×105×113600）=1.052mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+1.052=1.076mm；

小横杆的最大挠度为1.076mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7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，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

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=0.035×1.8×2/2=0.064kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.035×1.05/2=0.019kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1.05×1.8/2=0.331kN；

活荷载标准值:

Q=0.5×1.05×1.8/2=0.472kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.064+0.019+0.331）+1.4×0.472=1.157kN；

R<8.00kN，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，为0.1495kN/m

NG1=[0.1495+（1.80×2/2）×0.035/1.50]×21.00=4.032kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×3×1.8×（1.05+0.3）/2=1.276kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹串片脚手板挡板，标准值为0.14kN/m

NG3=0.14×3×1.8/2=0.378kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.8×21=0.189kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.874kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=0.5×1.05×1.8×2/2=0.945kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.874+0.85×1.4×0.945=8.174kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.874+1.4×0.945=8.372kN；

（六）、立杆的稳定性计算:

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=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：

ω0=0.35kN/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：

μz=0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.214；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.35×0.74×0.214=0.039kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.039×1.8×1.52/10=0.019kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=8.174kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=N'=8.372kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=185；

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=0.209

立杆净截面面积：

A=4.5cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.73cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时

σ=8173.746/（0.209×450）+18698.792/4730=90.862N/mm2；

立杆稳定性计算σ=90.862N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=8372.196/（0.209×450）=89.019N/mm2；

立杆稳定性计算σ=89.019N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（七）、最大搭设高度的计算:

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

Hs=[φAf-（1.2NG2k+0.85×1.4（ΣNQk+MwkφA/W））]/1.2Gk

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.843kN；

活荷载标准值：

NQ=0.945kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.15kN/m；

计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：

Mwk=Mw/（1.4×0.85）=0.019/（1.4×0.85）=0.016kN·m；

Hs=（0.209×4.5×10-4×205×103-（1.2×1.843+0.85×1.4×（0.945+0.209×4.5×100×0.016/4.73）））/（1.2×0.15）=86.804m；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.3.6条脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=Hs/（1+0.001Hs）

[H]=86.804/（1+0.001×86.804）=79.871m；

[H]=79.871和50比较取较小值。

经计算得到，脚手架搭设高度限值[H]=50m。

脚手架单立杆搭设高度为21m，小于[H]，满足要求！

（八）、连墙件的稳定性计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.35，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.35=0.048kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=24.3m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=1.641kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.641kN；

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l/i=300/15.9的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

A=4.5cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.5×10-4×205×103=87.545kN；

Nl=6.641

连墙件采用单扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=6.641小于单扣件的抗滑力8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

（九）、混凝土板强度验算:

单根立杆传递荷载代表值（kN）：

NL=NG+NQ=5.874+0.945=6.819kN；

混凝土板活荷载设计值（kN/m2）：

QB=1.4×[2×NL/（La×Lb）×（Lb×Bc）/（0.49×Bc×Bl）+Qk]=1.4×[6.819/（1.8×1.05）×（1.05×2.7）/（0.49×2.7×3）+3.5]=12.116kN/m2；

混凝土板恒载设计值：

（kN/m2）：

GB=1.2×h0/1000×25=5.4kN/m2；

GB'=GB+QB/2=5.4+12.116/2=11.458kN/m2；GQ=GB+QB=5.4+12.116=17.516kN/m2；

QB'=QB/2=12.116/2=6.058kN/m2；

四边铰支：

mq1=0.046；mq2=0.036；

四边固定：

m1=0.022；m2=0.016；m1'=-0.059；m2'=-0.054；

M1=（m1+υ×m2）×GB'×Bc2+（mq1+υ×mq2）×QB'×Bc2=4.45kN/m2；

M2=（m2+υ×m1）×GB'×Bc2+（mq2+υ×mq1）×QB'×Bc2=3.73kN/m2；

M1'=m1'×GQ×Bc2=-7.508kN/m2；

M2'=m2'×GQ×Bc2=-6.908kN/m2；

依据《工程结构设计原理》板的正截面极限计算公式为：

Mu=α1γsfyAsh0

Mu=α1fcbχ（h0-χ/2）+fy'As'（h0-αs'）；

Mu=fyAs（h0-αs'）（当χ<2αs'时，采用此公式）；

式中