脚手架设计及施工方案.docx
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脚手架设计及施工方案
建筑工程学院
题目:
脚手架设计及施工方案
学生姓名孙孝海
系别土木工程
指导教师张文江
成绩评定
2016年6月
一、编制依据
二、工程概况
三、脚手架方案选择
四、脚手架选型及配料计算
4.1钢管
4.2扣件
4.3脚手板
4.4安全网
五、脚手架计算书
5.1参数信息
5.1.1脚手架参数
5.1.2活荷载参数
5.1.3风荷载参数
5.1.4静荷载参数
5.1.5地基参数
5.2大横杆的计算
5.2.1均布荷载值计算
5.2.2强度计算
5.2.3挠度计算
5.3小横杆的计算
5.3.1荷载值计算
5.3.2强度计算
5.3.3挠度计算
5.4扣件抗滑力的计算
5.5脚手架荷载标准值
5.6立杆的稳定性计算
5.7最大搭设高度的计算
5.8连接墙的计算
5.9立杆的地基承载力的计算
六、脚手架劳动力安排
6.1进度安排
6.2搭设阶段
6.3维护阶段
6.4拆除阶段
七、施工准备
八、脚手架搭设流程及要求
8.1总体要求
8.2架体的基础要求
8.3封顶要求
8.4尺寸要求
8.5形象要求
8.6受荷要求
8.7立杆
8.8横杆要求
8.9连墙件
8.10剪力墙
8.11完善脚手架的安全防护措施
8.12扣件
8.13门洞
8.14架体防火
8.15架体颜色
8.16安全绿网的设置要求
8.17脚手板、脚手片的铺设要求
8.18架体内封闭
九、脚手架施工工艺
9.1脚手架施工工艺
9.2脚手架参数
9.3质量要求
9.4脚手架拆除
9.5落地式外脚手架的地基处理
十、脚手架安全防护要求
10.1技术保证要求
10.1.1立杆
10.1.2小横杆
10.1.3大横杆
10.1.4剪力撑
10.2脚手架搭设作业的安全操作
十一、拆除方案安全措施
十二、脚手架设计图
12.1布置图
12.2节点详图
一、编制依据
本设计依据施工图纸以及变更，施工现场情况，现行国家有关标准规范、房屋设计强制性条文等进行编制。
架子搭设按新颁布的《脚手架施工技术规范》进行搭设，并满足《建筑施工安全检查标准实施手册》的规定。
搭架的队伍赢具备相应的资质，并经审查确认后才可上岗。
扣件式钢管落地脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）等编制。
二、工程概况
本工程位于保定市五四东路，工程为河北大学新建宿舍楼；建筑长度为62.37m，宽度15.62m，高度17.820m；为六层，层高均为3m，主题结构设计使用年限为50年；抗震设防烈度低于7度。
本工程1-6层采用的脚手架为落地式钢管双排架；兼做安全维护。
外围采用密目安全网全封闭。
三、脚手架方案选择
本工程从经济、适用、安全和可行等要求出发，考虑到工程的设计特点和实际情况，决定采用落地式钢管、扣件双排脚手架。
脚手架周围封闭。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011的构造要求。
双排设置时，里排立杆离墙0.4~0.5m，里外排立杆之间距为1.2m。
上下两层相邻大横杆的间距（步架高）为1.8m。
立杆纵向间距1.2m。
连墙件采用采用。
剪刀撑，在外侧立面的两端各设置一组剪刀撑，由底部至顶部随脚手架的搭设连续设置；中间部分可间距不大于15m。
脚手架外围采用竹笆和尼龙密网全封闭，其中竹笆布置在每一操作层的下部，尼龙密网在每一操作层的高度范围内满挂，下部置于竹笆内侧。
脚手板采用竹笆片，并用镀锌铁丝捆紧，脚手架基层用素土夯实，上面铺5cm厚木板，长度为2m时垂直于墙面放置；长度大于3m时平行于墙面放置；脚手架的底座选择可锻铸铁。
四、脚手架选型及配料计算
4.1钢管
采用外径为48mm，壁厚3.5mm的无缝钢管。
脚手架钢管的采用符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T12793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091中规定的Q235普通钢管，钢管的钢材质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235级钢的规定。
每根钢管的最大质量不应大于25.kg
4.2扣件
扣件应采用可锻铸铁或铸钢制作，其质量和性能应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831的规定,采用其他材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。
扣件在螺栓拧紧扭力矩达到65N²m时，不得发生破坏。
4.3脚手板
脚手板采用竹笆板;竹串片脚手板应符合现行行业标准《建筑施工脚手架安全技术规范》JGJ464的相关规定。
单块脚手板的的质量不宜大于30kg
4.4安全网
采用由建设部推荐、省建管局颁发的准用证，用2000目（100mm*100mm）密目式安全网，其性能要符合国家规定和冲韧实验规定。
五、脚手架计算书
5.1参数信息
5.1.1脚手架参数
搭设尺寸为：
立杆的纵距为1.2m，立杆的横距为1.05m，立杆的步距为1.8m；
计算的脚手架为双排脚手架搭设高度小于20.0m，故采用单立管；
内排架距离墙长度为0.2m；
大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆的根数为2根；
采用的钢管类型为Φ48*3.5；
横杆与立杆连接方式单扣件；扣件抗滑承载力系数为1.00；
连墙件采用两步三跨，竖向间距3.6m，水平间距3.60m，采用扣件连接；
连墙件连接方式为双扣式；
5.1.2活荷载参数
施工荷载均布参数（kn/m2）3.00；脚手架用途为结构脚手架；
同时施工层数为2；
5.1.3风荷载参数
基本风压为0.40kn/m2，风荷载高度变化系数μz为1.00，风荷载体型系数μs为1.20；
5.1.4静荷载参数
每米立杆数承受的结构自重标准（kn/m2）0.1670；
每米脚手架钢管自重标准值（kn/m2）0.038
脚手板自重标准值（kn/m2）0.10；栏杆挡脚手板自重标准值（kn/m2）
0.17；
安全设施与安全网（kn/m2）0.01；脚手板铺设层数4；
脚手板类型为竹笆脚手板0.09；基础降低系数0.40
5.1.5地基参数
地基土类型：
碎石土；地基承载力标准值（kn/m2）500.0；
基础底面扩展面积（m2）0.2；基础降低系数0.40
5.2大横杆的计算
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，按照大横杆上面的脚手板和活荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
5.2.1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=0.10*1.050/（2+1）=0.035kn/m；
活荷载标准值：
Q=3.000*1.050/（2+1）=1.050kn/m；
静荷载计算值：
q1=1.2*0.038+1.2*0.035=0.0876kn/m；
活荷载计算值：
q2=1.4*1.050=1.470kn/m；
（1）
（2）
大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和最大挠度）
（3）
（4）
大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）
5.2.2强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩计算公式为：
M1max=0.08q1l2+0.1q2l2
跨中最大弯矩为M1max=0.08*0.0876*1.22+0.1*1.470*1.22=0.222knm；
支座最大弯矩计算公式为:
M2max=-0.10q1l2+0.117q2l2
支座最大弯矩为M2max=-0.10*0.0876*1.22-0.117*1.470*1.22=-0.260knm
对支座和跨中的最大弯矩进行强度验算：
M=Max（0.222*106，0.260*106）/5080=51.18n/m2；
大横杆的抗弯强度：
M=51.18n/m2小于[f]=205.0n/m2。
满足要求！
5.2.3挠度计算
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：
Vmax=0.667q1l4/100EI+0.990q2l4/100EI
静荷载标准值：
q1=p1+p2=0.038+0.035=0.073kn/m
活荷载标准值：
q2=Q=1.050kn/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=0.667*0.073*12004/（100*2.06*105*121900.0）+0.990*1.050*12004/（100*2.06*105*121900.0）=0.899mm
脚手板的纵向、受弯构件的容许挠度为l/150与10mm，因为0.899在容许范围内，故满足要求。
大横杆的最大挠度小于1200.0/150mm或者10mm，满足要求！
5.3小横杆计算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算；
用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
5.3.1荷载值计算
大横杆的自重标准值：
p1=0.038*1.200=0.046kn
脚手板的荷载标准值：
p2=0.100*1.050*1.200/（2+1）=0.042kn
活荷载标准值：
Q=3.000*1.050*1.200/（2+1）=1.260kn
荷载的计算值：
p=1.2*（0.046+0.042）+1.4*1.260=1.8696kn
小横杆计算简图
5.3.2强度计算
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式为：
Mqmax=ql2/8
Mqmax=1.2*0.038*1.0502/8=0.006knm
集中荷载最大弯矩计算公式为：
Mpmax=ql/3
Mpmax=1.8696*1.050/3=0.6545knm
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.006+0.6545=0.6605knm
σ=M/W=0.6605*106/5080.00=130.020n/mm2
因为小横杆的最大抗弯强度σ=130.020小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，故满足要求.
5.3.3挠度计算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算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为：
Vqmax=5ql4/384EI
Vqmax=5*0.038*105.04/（384*2.060*105*121900.00）=0.024mm
P2=p1+p2+Q=0.046+0.042+1.260=1.348kn
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式为：
Vpmax=P2l（3l3-4l/9）/72EI
Vpmax=1453.080*1050.0*（3*1050.02-4*1050.02/9）/72*2.060*105*121900.0=2.378mm
最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.024+2.378=2.402mm
小横杆的最大挠度小于（1050.00/150）=7.000与10mm，满足要求。
5.4扣件抗滑移的计算
由规范可得直角、旋转扣件承载力取值为8.00kn，按照扣件抗滑移承载力系数1.00；
则该工程实际的旋转扣件承载力取值为8.00kn；
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑移承载力按照下式计算
R≤Rc
其中Rc----扣件抗滑移承载力设计值，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=0.038*1.2*2/2=0.046kn；
小横杆的自重标准值：
P2=0.038*1.050/2=0.02kn
脚手板的荷载标准值P3=0.100*1.050*1.200/2=0.063kn；
活荷载标准值：
Q=3.000*1.050*1.200/2=1.890kn；
荷载的计算值：
R=1.2（0.046+0.02+0.063）+1.4*1.890=2.8008kn
因为R<8.00kn，单扣件抗滑移承载力的设计值满足要求！
5.5脚手架荷载标准值
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/m2）
Ng1=0.1670*20.000=3.34kn；
（2）脚手板的自重标准值（kn/m2）
Ng2=0.100*4*1.200*（1.050+0.3）/2=0.324kn；
（3）栏杆与挡脚板自重标准值（kn/m2）
Ng3=0.170*4*1.200/2=0.408kn；
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kn/m2）
Ng4=0.01*1.200*20.00=0.24kn；
经计算得到，静荷载标准值
Ng=Ng1+Ng2+Ng3+Ng4=4.312kn；
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，活荷载标准值：
Nq=3.000*1.050*1.200*2/2=3.780kn
风荷载标准值应按照以下公式计算
Wk=0.7UzUsWo
其中Wo -- 基本风压（kn/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定采用：
Wo=0.400kn/m2；
Uz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定采用：
Uz=1.00 ；
Us -- 风荷载体型系数：
Us =1.200
结合上式，得到风荷载的标准值为：
Wk = 0.400*1.00*1.200 = 0.48kn/m2 ；
不考虑风荷载的影响，立杆的轴向压力设计值计算公式：
N=1.2Ng+1.4Nq= 1.2*4.312+1.4*3.780= 10.466 kn
考虑风荷载的影响，立杆的轴向压力设计值计算公式：
N=1.2Ng+0.85*1.4Nq=1.2*4.312+0.85*1.4*3.780=9.673kn；
风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw计算公式：
Mw=0.85*1.4WkLah2/10=0.85*1.4*0.48*1.200*1.8002/10=0.223kn.m
5.6立杆的稳定性计算
按照规范要求，立杆的稳定性分为不组合风荷载和组合风荷载两种情况：
当为不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
σ=N/φA≤[f]
立杆的轴向压力设计值：
N =10.466 kn；
计算立杆的截面回转半径 ：
i = 1.58 cm；
计算长度附加系数参照《扣件式规范》得 ：
k = 1.155 ；
计算长度系数参照《扣件式规范》得：
u=1.500；
计算长度，由公式 lo= k*u*h 确定 ：
lo =3.119 m 长细比 Lo/i = 197.405；
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= 0.185
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] =205 n/mm2
σ = 10466.00/（0.185×489）=115.691n/mm2
因为立杆稳定计算σ=115.691小于设计值[f]=205.0 n/mm2，故满足要求。
当考虑组合风荷载时：
立杆的轴心压力设计值 ：
N =9.673 kn
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》得 ：
k = 1.155 ；
计算长度系数参照《扣件式规范》得 ：
u = 1.50；
计算长度 ,由公式 lo = k*u*h 确定 ：
lo = 3.119m
长细比 Lo/i = 197.00；
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= 0.185；
立杆净截面面积：
A = 4.89cm2 ；
立杆净截面模量（抵抗矩） ：
W = 5.08cm3；
σ =9673.00/（0.185*489.000）+223000.000/5080.000=150.823n/mm2；
因为立杆稳定计算σ=150.823小于设计值[f]=205.0 N/mm2，故满足要求。
5.7最大搭设高度的计算
不考虑风荷载，采用单立管的敞开式、全封闭式和半封闭式的脚手架可搭设高度按下式计算：
Hs={φAσ-（1.2Ng2k+1.4Nqk）}/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 = 0.972kn；
活荷载标准值 ：
Nqk = 3.780 kn；
每米立杆承受的结构自重标准值 ：
gk = 0.1670 kn/m
Hs =[0.185*4.890*10-4*205*103-（1.2*0.972+1.4*3.780）]/（1.2*0.1670）=60.314m
；
按《扣件规范》规定，脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，应按照下式调整且不超过50米：
[H] =60.314 /（1+0.001×60.314）=56.883 m；
[H]= 56.883 和 50 比较取较小值。
经计算得到，脚手架搭设高度限值 [H] =50 m。
考虑风荷载时，采用单立管的敞开式、全封闭式和半封闭式的脚手架可搭设高度按照下式计算:
Hs={φAσ-{1.2Ng2k+0.85*1.4（Nqk+φAMwk/W）}}
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 = 0.972 kn；
活荷载标准值 ：
Nq= 3.780kn；
每米立杆承受的结构自重标准值 ：
gk = 0.1670kn/m ；
计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：
Mwk=Mw / （1.4*0.85） = 0.223 /（1.4 ×*0.85） = 0.1874kN.m；
Hs=（0.185*4.890*10-4*205*103-（1.2*0.972+0.85*1.4*（3.780+0.185*4.890*0.1874/5.08）））/（1.2*0.1670）=65.780m ；
脚手架的立杆搭设高度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]=65.780/（1+0.001*65.780）=61.720m；
[H]= 61.720 和 50 比较取较小值。
经计算得到，脚手架搭设高度限值 [H] =50.000 m.
5.8连接墙的计算
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：
Nl = Nlw + No
风荷载标准值 Wk = 0.48kn/m2；
因为本方案的脚手架采用的是两部三跨式，故每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积
Aw = 1.8×2×1.2×3= 12.960 m2；
连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kn）No= 3.000kN；
风荷载产生的连墙件轴向力设计值，按照下式计算：
Nlw = 1.4*Wk*Aw = 8.709 kN ；
连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + No= 11.709 kN
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 = 300/15.800的结果查表得到 φ=0.949；l为内排架距离墙的长度；
A = 4.89cm2；[f]=205 N/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=11.709
连墙件采用双扣件与墙体连接。
经过计算得到 Nl=11.709小于双扣件的抗滑力 16.0 kN，所以满足要求！
5.9立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：
p ≤ fg
地基承载力设计值:
fg = fgk*kc = 200.000kpa；
其中，地基承载力标准值：
fgk= 500 kpa ；
脚手架地基承载力调整系数：
kc = 0.400；
立杆基础底面的平均压力：
p = N/A =107.478kpa ；
其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：
N = 9.673kN；
基础底面面积 ：
A = 0.09 m2.
因为p=107.478≤ fg=200 kN/m2。
故地基承载力的计算满足要求。
六、脚手架劳动力安排
整个脚手架工程涉及到搭接、维护及拆除三个阶段，根据各个阶段的不同工作内容，劳动力的需求情况不同，本工程主体施工进度要求较快，基本在一周内施工一层结构脚手架工作量大，需投入较多劳动力，外脚手架将根据现场情况搭设，外脚手架维护阶段主要配合外专修单位进行施工，因此需要劳动力较少。
6.1进度安排
外脚手架搭设进度安排表
层数
工种
投入人数
作业天数
备注
一
架子工
5
3
配合项目（从首层柱筋施工起至外墙涂料施工完止）
二
架子工
5
2
三
架子工
5
2
四
架子工
5
2
五
架子工
5
2
六
架子工
5
3
6.2搭设阶段
10名架子工；主要负责外脚手架的搭设，悬挂安全网，铺设脚手板，进行层间封闭，同时清理脚手板上的垃圾及杂物。
6.3维护阶段
5名架子工；主要负责外脚手架的日常维护以及配合外墙装修单位做修改，清理脚手板上的垃圾及杂物。
6.4拆除阶段
10名架子工；主要负责拆除脚手架及悬挑型钢，将材料运到指定的地方堆放，及时清理现场。
七、施工准备
脚手架搭设前，应按专项施工方案向施工人员进行交底；
应按本规范规定和脚手架专项施工方案要求对钢管、扣件、脚手板、可调托撑等进行检查验收，不合格产品不得使用；
经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水；
应清除搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水畅通。
八、脚手架搭设流程及要求
落地式脚手架搭设的工艺流程为：
场地平整、夯实--材料配备--定位设置--纵向扫地杆--立杆--横向扫地杆--小横杆--大横杆--剪刀撑--连墙杆--挡脚手板--扎防护栏杆--扎安全网。
用扣件式钢管搭设的脚手架是施工临时结构，它承受施工过程中垂直和水平的荷载，因此脚手架必须有足够的承载力，刚度和稳定性，在施工过程中，不产生失稳、倒塌。
并不超过允许强度、变形、倾斜、晃或扭曲现象，以确保安全。
8.1总体要求
全部杆架横平竖直，整体清晰美观，造型一致，平竖通顺对直，连接牢固，受荷安全，有安全操作空间，不变形、不摇晃、不积水。
8.2落地式架体的基础要求
（1）分层回填夯实后，浇灌混凝土地坪，排水畅通不积水，基础完成以后，经现场有关人员验收合格后，并办理相关手续以后方可进行脚手架施工。
在混泥土基础表面弹线，按放底座或垫板。
如脚手板立柱在地下
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