汇丰大厦主楼外脚手架专项方案.docx

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汇丰大厦主楼外脚手架专项方案

银川市阅海弯汇丰大厦工程

（主楼）

悬挑式外脚手架

专

项

方

案

编制人：

审核：

审批：

日期：

2013年3月

目录

一、工程概况………………………………………………2

二、设计依据………………………………………………2

三、脚手架构造与搭设………………………………………2

四、搭设悬挑式钢管外脚手架的注意事项…………………3

五、悬挑式钢管脚手架的拆除………………………………4

六、设计与计算………………………………………………4

七、安全措施…………………………………………………14

悬挑式外脚手架专项施工方案

一、工程概况：

本工程为宁夏银川汇丰投资置业有限公司开发建设。

建设地点为银川市金凤区北部阅海湾中央商务区西南角，西临亲水北大街。

总建筑面积39290.5㎡，其中地上主楼19层面积为26154.32㎡，建筑高度77.7m；主楼1～3层层高4.5米，4-19层层高3.9米；主楼19层采用悬挑脚手架，附楼4层采用落地式钢管脚手架，框剪结构，由于结构造型原因，本工程一～三层采用落地式外脚手架：

4-7层悬挑一次架、8-11层悬挑一次架、12-15层悬挑一次架、16-19层悬挑一次架，与主体结构采用刚性连接。

二、设计依据：

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）

2、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

3、《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

4、《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）

5、设计施工图纸

三、脚手架的构造与搭设要求：

1、基本要求

采用扣件式钢管搭设脚手架施工临时结构，它要承受施工过程各种垂直和水平荷载，因此脚手架必须有足够的承载能力、刚度和稳定性。

在施工过程中，在各种荷载作用下不发生失稳、倒塌，并不超过结构的容许强度、变形、倾斜、摇晃或扭曲现象，以确保安全。

2、受荷情况

采用Φ48×3.5钢管和扣件等构成的脚手架，立杆、大横杆和小横杆是主要受力杆件，剪力撑、斜撑和连墙杆是保证脚手架整体刚度和稳定性的杆件，并具有加强脚手架抵抗包括风力产生的垂直和水平力作用的能力。

扣件是脚手架组成整体的连接件和传力件。

3、脚手架的构造和搭设要求

（1）脚手架立杆采用对接扣件连接、相邻两立杆接头应错开不小于50cm，且不在同一步内外两根纵向水平接头也应错开，并不在同一跨内。

（2）剪刀撑斜杆的接头必须采用搭接，其搭接长度不得小于100cm。

（3）小横杆伸出外立杆连接点外15-20cm伸出里立杆外60-400cm，离开墙面10cm。

（4）脚手架从纵向两端和转角处起，在脚手架外侧设置用斜杆搭成剪力撑，设置方式是在脚手架外侧整个长度和高度上，自下而上循序连续。

斜杆用长钢管与脚手架底部成45-60度夹角，搭接长度不小于50cm。

斜杆用旋转扣件与立杆扣牢。

（5）外立杆第一步起设1.2m高防护栏杆、0.6m挡脚杆和18cm高、2cm厚的挡脚板，操作层上同样设置防护栏杆。

（6）脚手架每隔4步不大于10m，应在里杆与墙面之间通长铺设安全竹架板。

（7）脚手架与主体结构必须采用刚性连接（连墙钢管一端同埋于主体结构上竖向短钢管用扣件连接，另一端用扣件同立杆扣牢），不允许采用一顶一拉的柔性连接；连接杆应与墙面垂直，连墙杆与框架梁、柱中预埋件连接时，砼强度不宜低于15N/MM2（相当于C15）才能使用。

（8）在砼楼板内予埋Φ16钢筋环，水平挑梁用18号工字钢。

（9）悬挑梁固定端长度应不小于1.5倍的外挑长度，与建筑物必须可靠连接。

（10）悬挑端采用钢撑杆或钢丝绳斜拉的方式，斜拉钢丝绳每隔6m及转角处设置。

（11）搭设参数：

立杆纵距L＝1.5M，横距b＝1.05M，步距高h＝1.5M，内立杆离建筑物外墙边线b1＝0.4M，铺设竹笆脚手板10层，施工荷载QK=3KN/M2,并允许二层同时施工，脚手架与主体结构连接点竖向间距为3.0M；水平距离为3.0M；挑架设计高度H＝18M。

四、搭设悬挑式钢管外脚手架的注意事项：

1、搭设脚手架必须由经安全教育持岗位证的架子工承担，凡患有高血压、心脏病者不得上脚手架操作。

2、搭拆脚手架时，工人必须戴好安全帽，佩好安全带，工具及零件配件要放在工具袋内，穿防滑鞋工作，袖口、裤口要扎紧。

3、在靠近架空输电线路搭设脚手架时，应按供电局规定保持一定的安全距离，必须时应切断电源或迁移电线。

4、施工现场带电线路如无可靠的安全措施，一律不准通过脚手架，非电工不准擅自拉接电线和电器装置。

5、严禁在脚手架上堆放钢模、木材及施工多余的物料等，以确保脚手架畅通及防止超载。

6、吊运脚手架、脚手管等须用保险钓钩，严禁单点起吊，要堆放平稳，并严格控制脚手架上的施工荷载。

7、脚手架四角应有接地保护及避雷装置。

五、悬挑式钢管脚手架的拆除

1、拆除脚手架。

应设置警戒区，并有专人负责警戒。

2、拆除脚手架前，应将脚手架上的保存材料、杂物等清除干净。

3、脚手架拆除顺序一般为脚手板（竹片笆）一栏杆－剪刀撑－牵杠－横杆－立杆，按自上而下先装者后拆，后装者先拆，逐步拆除，一步一清，不得采用踏步式拆法，不准上下同时作业。

剪刀撑应先拆中间扣，在拆两头扣，由中间操作人往下递杆子。

4、拆下的杆件和零配件，应就近按类分堆（零配件装入容器内），用吊车吊下，严禁高空抛投。

5、拆下的杆件和零配件运到地面时，应随时按品种、分规格堆放整齐，妥善保管。

有损坏者给予维修和保养。

六、设计与计算：

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规（JGJ130-2001）。

计算参数:

双排脚手架，搭设高度15.6米，立杆采用单立管。

立杆的纵距1.20米，立杆的横距1.05米，内排架距离结构0.50米，立杆的步距1.20米。

采用的钢管类型为

48×3.5，

连墙件采用2步2跨，竖向间距2.40米，水平间距2.40米。

施工活荷载为3.0kN/m2，同时考虑2层施工。

脚手板采用竹笆片，荷载为0.15kN/m2，按照铺设4层计算。

栏杆采用竹笆片，荷载为0.15kN/m，安全网荷载取0.0050kN/m2。

脚手板下大横杆在小横杆上面，且主结点间增加一根大横杆。

基本风压0.45kN/m2，高度变化系数1.2500，体型系数0.6000。

悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5米，建筑物内锚固段长度3米。

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，钢梁端头采用钢丝绳与建筑物安全拉结。

一）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，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和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=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050/2=0.079kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.050/2=1.575kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.079=0.141kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.575=2.205kN/m

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.抗弯强度计算

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如下:

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.141+0.10×2.205）×1.2002=0.334kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.141+0.117×2.205）×1.2002=-0.392kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.392×106/5080.0=77.115N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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:

静荷载标准值q1=0.038+0.079=0.117kN/m

活荷载标准值q2=1.575kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.117+0.990×1.575）×1200.04/（100×2.06×105×121900.0）=1.353mm

大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!

二）小横杆的计算

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，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=0.038×1.200=0.046kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.200/2=0.095kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN

荷载的计算值P=1.2×0.046+1.2×0.095+1.4×1.890=2.815kN

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

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如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=（1.2×0.038）×1.0502/8+2.815×1.050/4=0.745kN.m

=0.745×106/5080.0=146.694N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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

均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×1050.004/（384×2.060×105×121900.000）=0.02mm

集中荷载标准值P=0.046+0.095+1.890=2.031kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=2030.580×1050.0×1050.0×1050.0/（48×2.06×105×121900.0）=1.950mm

最大挠度和

V=V1+V2=1.974mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!

三）扣件抗滑力的计算

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（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.200/2=0.095kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN

荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.095+1.4×1.890=2.808kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:

单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN；

四）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/m）；本例为0.1489

NG1=0.149×18.000=2.680kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹笆片脚手板，标准值为0.15

NG2=0.150×4×1.200×（1.050+0.500）/2=0.558kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.150×1.200×4/2=0.360kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.200×18.000=0.108kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.706kN。

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。

经计算得到，活荷载标准值NQ=3.000×2×1.200×1.050/2=3.780kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录表D.4的规定采用：

W0=0.450

Uz——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录表7.2.1的规定采用：

Uz=1.250

Us——风荷载体型系数：

Us=0.600

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.250×0.600=0.236kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.85×1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.706+0.85×1.4×3.780=8.946kN

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.706+1.4×3.780=9.739kN

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

其中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.85×1.4×0.236×1.200×1.200×1.200/10=0.049kN.m

五）立杆的稳定性计算

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.739kN；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　k——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=1.155×1.500×1.200=2.079m；

　　A——立杆净截面面积，A=4.890cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.080cm3；

——由长细比，为2079/16=132；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.391；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=9739/（0.39×489）=50.910N/mm2；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=8.946kN；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　k——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=1.155×1.500×1.200=2.079m；

　　A——立杆净截面面积，A=4.890cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.080cm3；

——由长细比，为2079/16=132；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.391；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.049kN.m；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=8946/（0.39×489）+49000/5080=56.324N/mm2；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

六）连墙件的计算

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=Nlw+No

其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

Nlw=1.4×wk×Aw

wk——风荷载标准值，wk=0.236kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=2.40×2.40=5.760m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000

经计算得到Nlw=1.905kN，连墙件轴向力计算值Nl=6.905kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

其中

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=50.00/1.58的结果查表得到

=0.92；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=91.702kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=6.905kN小于扣件的抗滑力8.0kN，满足要求!

连墙件扣件连接示意图

七）悬挑梁的受力计算

悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算

悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

悬臂单跨梁计算简图

支座反力计算公式

支座弯矩计算公式

C点最大挠度计算公式

其中k=m/l,kl=ml/l,k2=m2/l。

本工程算例中，m=2500mm，l=1500mm，ml=500mm，m2=1550mm；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面模量（抵抗矩）W=141.00cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=9.74kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/m

k=2.50/1.50=1.67

kl=0.50/1.50=0.33

k2=1.55/1.50=1.03

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=34.101kN

支座反力RB=-13.638kN

最大弯矩MA=20.734kN.m

抗弯计算强度f=20.734×106/（1.05×141000.0）=140.048N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=3.71+3.78=7.49kN

水平钢梁自重计算荷载q=26.10×0.0001×7.85×10=0.21kN/m

最大挠度Vmax=17.584mm

按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即5000.0mm

水平支撑梁的最大挠度大于5000.0/400,不满足要求!

八）悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下

其中

b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

b=2.00

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值

b'=1.07-0.282/

b=0.929

经过计算得到强度

=20.73×106/（0.929×141000.00）=158.29N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

九）锚固段与楼板连接的计算

1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=13.638kN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f]=50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[13638×4/（3.1416×50×2）]1/2=14mm

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

锚固深度计算公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=13.64kN；

d——楼板螺栓的直径，d=20mm；

[fb]——楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.5N/mm2；

h——楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于13638.38/（3.1416×20×1.5）=144.7mm。

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=13.64kN；

d——楼板螺栓的直径，d=20mm；

b——楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=100mm；

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=13.59N/mm2；

经过计算得到公式右边等于131.6kN

楼板混凝土局部承压计算满足要求!

七、安全措施

1、搭设脚手架必须由经安全教育持岗位证的架子工承担，凡患有高血压、心脏病者不得上脚手架操作；

2、搭拆脚手架时，工人必须戴好安全帽、系好安全带，工具及零配件要放载工具袋内，穿防滑鞋，袖口、裤口要扎紧；

3、施工现场带电线路如无可靠的安全措施，一律不准通过脚手架，非电工不准擅自拉接电线的电气装置；

4、严禁在脚手架上堆放模板、木材等施工多余材料，以确保脚手架畅通及防止超载；

5、吊运脚手架钢管时要用专用的钢丝绳及保险钩，架上的钢管要堆放平稳并严格控制脚手架上的施工荷载；

6、脚手架的四脚应有接电保护及避雷装置。

外挑脚手架搭设示意图：