外挂架搭设工程施工设计方案.docx
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外挂架搭设工程施工设计方案
1.工程概况
XX1#住宅楼总建筑面积26661.75平方米。
地下二层,地上15层,建筑总高度45.00米,地下一层为设备夹层、地下二层为人防掩蔽室,平时为自行车库,地上部分均为住宅。
本工程为现浇钢筋混凝土剪力结构,标准层高2900mm,外墙厚度为180mm。
地上结构墙体全部采用86 系列定型大钢模。
2.施工部署
2.1方案确定
根据本工程的建筑高度、建筑特点、工期要求,本着安全、经济、合理的原则,按照施工组织总设计的部署和计划,选择外挂架配合剪力墙大型钢模板施工工艺,保证施工安全、顺利进行。
本工程主体结构(二层及以上)外墙大模板施工阶段外脚手架选用外挂架。
外挂架做为主体施工阶段的操作脚手架和防护用脚手架,具有构架简单、提升快捷、搭拆方便、安全可靠、经济实用等优点。
本工程外挂架由北京XX模板厂提供设计,架体基本结构单元为三角形平面桁架,附墙弦杆及上弦杆采用10﹟槽钢制作,下弦杆及腹杆采用ф48×3.5mm钢管制作,各杆件通过焊接连接成平面三角形桁架。
三角架宽1350mm,高2200mm。
外挂架与外墙连接锚固采用Φ28T型螺栓连接,穿墙孔利用大钢模最上一排对拉螺栓穿墙孔。
外挂架按操作层全封闭布置,共布置213榀外挂架,架杆横向间距≤1200mm,最长每6米做为一个起吊单元,局部施工范围较小的部位,架体的间距适当减小。
外挂架按整层墙配置,挂架外侧安装防护栏杆通过扣件连接。
挂架连同内侧护栏总高度6.0m,围护栏杆采用ф48×3.5扣件式钢管连接。
2.2连接构造
1)三角挂架靠墙处上部用φ28 承重螺栓与结构墙连接,螺杆内侧上紧双螺栓。
2)三角挂架靠墙处下部直接顶在结构外墙上;外墙有门窗洞口时,将三角挂架的底部用钢管连接,稳固起吊单元内挂架。
3)外挂架外侧设置防护栏杆,采用ф48×3.5扣件式钢管与挂架连接。
栏杆外侧围护密目网,踢脚板用180mm高竹胶板与钢管绑扎牢固。
4)外挂架底部通过扣件式钢管设置水平防坠落安全网兜。
5)外挂架安装时,操作面距墙不得大于20cm。
2.3防护栏杆设置
外挂架防护栏杆与组装的每组单元架等宽,立杆间距1.2m一道,高6m;水平横杆1.5m一道,与外挂架等长。
横立杆间用十字扣件连接牢固。
外挂架护栏外侧设置剪刀撑,斜撑宽度为每组外挂架宽度,斜杆与水平面夹角在45~60°范围内。
剪刀撑搭接长度不小于1m,并上锁3道卡扣。
每榀相邻单元挂架之间用短横杆上下各连接一道,中间每2m设一道连接,待起吊挂架的吊钩牢固挂钩后方可拆除短横杆。
外挂架防护栏杆内侧满挂密目立网,下设水平兜网。
密目网顺环扣逐个与架体绑扎牢固。
安装时,密目网上的每个环扣都必须穿人符合规定的纤维绳。
安全网兜应接缝严密,与结构墙面封严,安全网之间接缝和安全网与脚手管固定采用18#铁镀锌铅丝扎牢。
防护栏杆与挂架间隙作业面满铺脚手板并牢固固定,踢脚处设竹胶板挡板。
结构外墙突出部位,如阳台及空调板位置,外挂架无法使用。
为了使外围体系安全、完整、封闭,采用搭设与外挂架等高的安全围护结构。
在本层结构顶板钢筋绑扎阶段,预埋φ20圆钢插环,每侧预埋2个共4个,间距800mm。
待外挂架在该层使用时,搭设阳台悬挑围护架。
悬挑钢管为普通48脚手管,长度4m。
外挑长度与外挂架等宽,内穿预埋插环内,并有防外遛限位措施。
架子搭设完毕后用钢丝绳向室内拉结牢固。
外挑部分满铺脚手板,外围立架搭设要求与外挂架围护架相同。
悬挑架与外挂架间用小横杆连接固定。
3.
外挂架的安装
3.1材料要求
1)挂架的珩架由北京XX模板厂用A3钢进行制作。
并经过检验合格后方可投入使用。
2)架子管采用Ф48*3.5钢管。
钢管、扣件要有材质合格证明,且严禁使用有弯曲变形、严重锈蚀和有裂纹的扣件、钢管。
3)脚手板采用木板。
厚度为50mm、宽度为200mm。
且用铅丝加四道箍。
安全网采用密目防尘网,须有检测证明和试验报告。
4)挂架螺栓采用厂家制作的配套螺栓,须有检测证明。
在使用过程中严禁任何人员以其他螺栓代替。
3.2安装要求
1)安装前要检查每个支撑尺寸是否合适,焊接部位焊缝长度,高度是否达到或超过设计要求,所用穿墙螺栓是否有弯曲变形,垫片是否有裂纹、砂眼,不符合要求的不得使用。
2)外挂架在墙体上安装,挂架布置间距为900和1200mm,任何情况下挂架布置间距不得大于1500mm。
3)外挂架安装后,每4-6榀挂架按图用脚手架连成整体,组成安装单元,并用塔吊安装。
4)挂架安装中,当连接螺栓未安装完,起吊不允许脱勾,升降时,未挂好吊勾前,不允许松动连接螺栓。
5)挂架安装吊装时,墙体砼强度不得低于7.5Mpa(根据不同气温阶段的混凝土同条件养护试块强度报告),安装中,必须拧紧安装螺栓,采用双螺母。
6)挂架螺栓直径为28mm,材质为Q235A钢,每榀挂架拉一道螺栓,施工中不得采用其他材质或规格的螺栓代替。
7)挂架使用中要严格控制使用荷载,工具及材料不能堆放在挂架上面。
8)起吊模板时,注意不要碰撞外挂架。
9)挂架下部在门窗洞口处进行加固附着处理,用脚手钢管将外挂架与墙体紧固不得松动。
10)沿围护架距作业面高18cm设一道挡脚板。
11)有阳台处不设外挂架,搭设单排围护架与外挂架同高。
在阳台底板上埋设地锚每0.8m设一道,用Ф20钢筋做成,用钢丝绳将架子进行拉结,围护架端部与外挂架用钢管连成整体,间距同围护架水平杆间距。
12)围护架与挂架间隙作业面满铺脚手板并作牢固固定。
13)安装外挂架要求由专业架子工完成,禁止使用其他工种。
架子工要严格遵守安全操作规程,高处作业必须系好安全带。
14)外挂架预留孔借用钢模板穿墙螺栓孔。
要求木工在墙体合模、校正同时检查外墙穿墙螺栓不得有遗漏。
15)外挂架所用脚手板厚度不得低于5cm木板,宽度不得小于200㎝。
承重架每单元必须满铺脚手板,并用于8#镀锌铅丝与支撑固定,端头不得有探头板、空隙和飞跳板。
16)外挂架之间距离大于20cm的要铺脚手板,防止人员坠落和落物,外侧立网也必须封严。
17)外挂架安装时,操作面距墙不得大于20cm。
18)外挂架安装详图见后附图
3.3安装顺序
固定单榀外挂架支撑→支搭钢管,形成防护骨架→铺脚手板固定,调整,平整
→挂立网及平网→验收→使用→吊装到上面各层。
3.5大模板垫木安装
大模板安装前,外挂架槽钢上紧贴结构外墙处放置10×10cm方木作为大模板下口垫木。
方木上表面需刨平或加塞木板保证放置水平。
为了保证方木水平牢固,在操作平台钢管与方木间楔入带企口短木,作为方木的横向支撑,防止墙体浇注过程中模板下底移位。
3.4外挂架提升
架体提升方式采用分段整体提升,以组合后单段架体、护栏及架体操作平台为单元整体提升,提升机械采用塔吊;提升周期为一层一提升。
1)外挂架架体提升时,架体拟就位位置墙体砼的强度不得低于7.5Kpa,并且与墙体相连的顶板砼已浇筑完毕方可提升。
2)外挂架提升时应先将承重螺栓穿入上层预留孔内,调整好螺栓出墙距离,准备挂架;塔吊吊钩确保在挂架重心部位,避免挂架失稳倒转,缓慢提升到上层,保证几榀三脚架的螺栓孔同时挂在承重螺栓上。
3)提升前先拆除相邻两段架体之间的连接杆件(单段组合架体内连接杆件、护栏、剪刀撑、脚手板不得松动),操作平台上的各种物料要清除干净。
4)外挂架提升前,必须先按要求挂好吊钩,然后拆除支顶结构用杆件,最后松动承重螺栓待升。
起吊点对称设置四点,且必须设置在单元三角架上。
塔吊吊钩系牢后,先微量起吊,平衡架体自重,卸除挂钩栓上的架体荷载,然后再松动挂钩栓螺母,并认真检查挂钩栓螺母是否全部松动,确认后方可起吊。
起吊过程中吊钩垂直、平稳、缓慢起吊,另在架体两侧上、下共系四道保持架体平衡的揽风绳,起吊过程操作人员站在楼板上手拽揽风绳协调架体平衡,并辅助塔吊将架体挂到拟就位的挂钩栓上。
提升时设一道“安全绳”,确保操作人员安全,坠落范围内设警戒区专人看护。
5)架体就位前挂钩栓必须装齐,每根挂钩栓配一块垫片两个螺母。
架体就位后,立即紧固螺母,螺母全部紧固后再摘塔吊吊钩。
外挂架就位时,当承重螺栓未紧固好、下部未支顶好之前,塔吊不允许脱钩。
6) 墙体为窗洞口处,外挂架就位前必须做好洞口加固(洞口设置竖向支撑);宽度小于490mm 的窗间墙、距窗口边两侧240mm 以内不得设置挂点。
7) 拆下的扣件和配件及时运至地面或相应的结构层,必要时用绳子系牢吊运,严禁高空抛掷。
8)架体使用前再认真检查架体内连接杆件是否松动,并用短钢管将相邻的架体连接成整体。
从下层架体挂钩栓螺母松动开始至上层架体挂钩栓螺母紧固完毕,整个架体提升过程中,架体上操作人员必须系安全带,安全带必须与工程结构(如剪力墙钢筋)系牢。
在提升过程中外挂架上严禁站人。
9) 严格控制各组挂架的同步性,不能同步时必须在挂架及楼层设置防护栏杆、挂安全网封闭。
10)外挂架提升前必须进行安全技术交底。
11)遇雷雨、雪及大于5级风等恶劣天气时,停止外挂架的吊装施工作业。
4.安全防护
4.1阳台防护
阳台栏板未做前,沿阳台底板四周设1.2m高防护栏杆,用钢管搭设。
4.2安全网
1)外挂架立面满挂密目网,作业层下设双层水平安全网,上层为大眼网,下层为密目网,安全网必须与立面进行封闭,水平安全网必须搭接严密,与墙体距离≤100mm。
2)外挂架、受料平台、行人马道、安全网每支搭完后,经安全员验收后方可投入使用。
5.外挂架的使用要求
5.1外挂架使用中要严格控制荷载,工具及堆放材料荷载不允许超过75kg/m2。
5.2施工中,大模板安装就位时不得在外挂架上堆放材料及工具,不得多人挤在一起。
5.3模板安装时,模板支、拆、吊都要保持平稳,不得随意碰撞外挂架。
5.4外挂架在使用中要经常检查其连接是否牢固,安全网是否损坏,钢管是否变形等,保证架体完整及稳定性的要求。
5.5外挂架安装完成后必须经过安全部门验收合格后方可投入使用。
6.外挂架的吊装要求
6.1第一层外挂架安装由架子工完成,以上每层安装由塔吊吊运就位后安装。
6.2外挂架每单元按要求设置4个吊点,吊点采用Ф20圆钢焊接成吊环。
6.3吊装前首先检查钢丝绳、吊环是否合格,是否满足吊装要求,发现问题及时更换。
6.4吊装时站在外挂架上的操作人员须系好安全带,操作时注意安全,保证挂架起升过程平稳,不要有物体坠落造成伤人。
6.5外挂架就位后,应即与墙体连接牢固,并与旁边外挂架、安全网进行连接,封闭严密。
7.安全注意事项
7.1外挂架安装必须由专职架子工进行,且在操作前要进行搭设交底、安全交底、安全教育。
7.2工人在操作过程中必须佩带齐全安全防护用品,且在吊装过程中要设置专人进行指挥。
7.3挂架在垂直安装中,当连接螺栓未拆卸完时,严禁起吊,未挂好吊勾前,不允许松动联接螺栓。
安装后螺栓紧固合格后塔吊方可脱钩。
外挂架在使用中安全管理人员应经常对其进行检查,控制施工荷载。
8.外挂架结构计算
外挂架用于支撑外墙模板,同时也作为施工操作平台用。
外挂架之间用φ48×3.5mm的架子管连接,上面铺上δ=50mm的木脚手板,外侧安装防护栏杆,栏杆脚底铺设踢脚档板。
其侧视图如图1。
外挂架的计算,以单榀为计算单元,按铰接式桁架进行计算。
图1
一.外挂架结构简图:
(图2)
图2
1.杆件号⑥、⑧、①、②选用[10#槽钢,其余杆件全部选用φ48×3.5mm钢管。
材质为Q235-A。
2.挂钩螺栓盒选用[8#槽钢和δ=8mm钢板制作。
材质为Q235-A。
3.挂钩螺栓选用T28×4,并配双螺母,材质为Q235-A。
4.全部选用E43型焊条手工焊接,其焊缝高度he=3.5mm,焊缝长度
L>50mm,焊接后进行矫正。
荷载计算
外挂架间距以大模板穿墙螺栓孔横向距离为依据,不超过1200mm,按1200mm计算,外挂架宽度如图2为1350mm,按1300mm计算。
静荷载:
(G0)
外挂架自重:
G1=490N/个
脚手板(1.2×1.35m)重G2=546N,因上下二层,则G2=546X2=1092N
大模板(高按4.1米,宽1.2米,单重1280N/m2),重量
G3=1280×4.1×1.2=6297.6N
安全网、脚手架、拦脚板等重量G4=1421N
G0=G1+G2+G3+G4=490+1092+6297.6+1421=7879.6N
活荷载:
按上层施工活荷载6KN/m2,下层活荷载2KN/m2计算
q0=(6+2)×1.2×1.35=12.96KN=12960N
注:
风荷载:
因大模板工程施工,当风力在5级以上时停止作业,5级风以下可忽略不计。
荷载计算:
总荷载G=静荷载×1.2+活荷载×1.4=G0×1.2+q0×1.4
=7879.6×1.2+12960×1.4=27599.52N
(2)均布荷载q=27599.52N/1.35m=20444.09N/m
(3)当荷载分布于外挂架(外侧)节点上时,应化为节点集中荷载。
则F=G/2=27599.52N/2=13799.76N
外挂架各杆件内力计算
按三种受力情况计算:
①荷载在外挂架节点上均布时(图3);②荷载偏于外挂架外侧节点时(图4);③荷载在外挂架上均布时(图5)其三种受力简图如下。
以上三种受力情况按铰链式桁架计算各杆件内力(用“N”表示),其计算过程从略,计算结果见下表。
图3图4
图5
杆件编号
内力系数及内力值
选用材料规格型号mm
截面面积mm2
荷载在节点上均布
荷载偏于外侧节点
荷载在外挂架上均布
①
N1=0.3375F=4603N
N1=0.675F=9206N(受拉)
N1=3452.3N
φ48×3.5
489
②
N2=0.3375F=4603N
N2=0.675F=9206N(受拉)
N2=3452.3N
φ48×3.5
489
③
N3=0.6033F=8228N
N3=1.2065F=16455N(受压)
N3=6170.6N
φ48×3.5
489
④
N4=F=13638.6N
N4=F=13638.6N(受压)
N4=17048.2N
φ48×3.5
489
⑤
N5=0.6033F=8228N
N5=0.6033F=8228N(受拉)
N5=10284.4N
φ48×3.5
489
⑥
N6=F=13638.6N
N6=1.5F=20457.9N(受拉)
N6=13638.2N
[10#
1274
⑦
N7=0
N7=0
N7=0
φ48×3.5
489
⑧
N8=F=13638.6N
N8=1.5F=20457.9N(受拉)
N8=13638.2N
[10#
1274
⑨
N9=1.2065F=16455N
N9=1.8097F=24682N(受压)
N9=16455N
φ48×3.5
489
支座A
VA=2F=27277.2N
VA=2F=27277.2N
VA=27277.2N
HA=0.675F=9206N
HA=1.0125F=13809N
HA=9206N
支座B
HB=0.675F=9206N
HB=1.0125F=13809N
HB=9206N
表中:
F=13638.6N
四.各杆件的截面验算
1.杆件①、②为拉杆,其最大内力N1=N2=9206N,选用φ10#槽钢,A=1274mm2,i=39.4mm。
因考虑焊接因素,其许用应力折减系数按0.95计算。
则,σ=N1/A<0.95f
f—槽钢抗拉强度设计值;f=215N/mm2
σ=9206/1274=7.226N/mm2<0.95f=0.95×215=204.25N/mm2
因杆件①、②为拉杆,安全贮备较大,长度又较短,就不再验算稳定性了,视为满足要求。
2.杆件⑤为拉杆,最大内力N5=10284.4N,用φ48×3.5mm钢管,其计算长度l0=1206mm,i=15.78mm,A=489mm2
λ=l0/i=1206/15.78=76.43<[λ]拉=250
σ=N5/A=10284.4/489=21.03N/mm2<0.95f=204.25N/mm2
所以杆件⑤在强度和稳定性方面都满足要求。
3.杆件⑥、⑧按拉杆计算,其最大内力N6=N8=20457.9N,用[10#槽钢,A=1274mm2,ix=39.4mm(查表),则
σ=N8/A=20457.9/1274=16.06N/mm2<0.95f=204.25N/mm2
其杆件⑥、⑧的计算长度按l0=2000mm,则
λ=l0/i=2000/39.4=50.76<[λ]拉=250。
所以杆件⑥、⑧在强度和隐定性方面都满足要求。
杆件③、⑨均为压杆,其最大内力N3=16455N,N9=24682N,采用
φ48×3.5mm钢管加工,i=15.78mm,A=489mm2。
在平面内:
σ=N9/A=24682N/489mm2=50.47N/mm2<0.95f=204.25N/mm2
杆件⑨的计算长度l0=1206.5mm
λ=l0/i=1206.5/15.78=76.48<[λ]压=150
在平面外:
①.杆件③、⑨在平面外的计算长度为
l0=l1×(0.75+0.25×N3/N9)=2413×(0.75+0.25×16455/24682)=2212mm
式中l1——杆件③+⑨的几何尺寸l1=2413mm
λ=l0/i=2212/15.78=140.18<[λ]压=150。
②.杆件③、⑨为轴心受压杆件,其临界力和计算长度系数按下端铰接,上端自由,查表取值。
则:
Ncr=(π2/4)EA/λ2=(π2×2.06×105×489)/(4×140.182)=12649N
其整体稳定按公式:
σcr=Ncr/ΦA≤f计算。
式中:
系数Φ查表取值,当λ=140.18时,Φ=0.382
σcr=12649/(0.382×489)=67.71N/mm2<0.95f=204.25N/mm2
所以杆件③、⑨的强度和稳定性都满足要求。
杆件④为压杆,其最大内力N4=17048.2N,选取用φ48×3.5mm钢管加工,其计算长度l0=1000mm,A=489mm2,i=15.78mm,则
λ=l0/i=1000/15.78=63.37<[λ]压=150。
当λ=63.37时,查表φ=0.8695,则
σ=N4/φA≤f
σ=17048.2/(0.8695×489)=40.1N/mm2<0.95f=204.25N/mm2
所以杆件④的强度和稳定性都满足要求。
通过以上验算外挂架所有杆件的强度和稳定性都满足要求。
焊缝计算
取杆件中内力最大的拉杆⑧进行计算:
N8=20457.9N,焊缝设计高度he=3.5mm,则焊缝的有效高度h=he×0.7=3.5×0.7=2.45mm,焊缝折减系数为0.95,则焊缝长度l按下式计算:
l=N8/(h×0.95f)=20457.9/(2.45×0.95×160)=54.94mm。
式中:
f—焊缝强度设计值f=160N/mm2
杆件⑧与其它杆件(φ48×3.5mm钢管)的焊缝长度≥150mm>54.94mm。
所以焊缝满足要求(由于焊缝的安全贮备较大,其它杆件、节点焊缝就不再验算了。
)。
支座计算
支座A:
采用T28×4挂钩螺栓将外墙与外挂架连接在一起。
典型情况作用下,承受剪力和拉力的复合应力时,其强度验算应满足下列公式要求:
[(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2]1/2≤1
式中Nv—钩头螺栓所承受的剪力(N)
Nt—钩头螺栓所承受的剪力(N)
Nvb—钩头螺栓抗剪承载能力(N)
Nvb=πd2fvb/4
式中fvb─螺栓抗剪强度计算值,fvb=130N/mm2
d─螺杆直径(mm)
Ntb─钩头螺栓抗拉承载能力(N)
Ntb=πd02ftb/4
式中:
d0—螺栓螺纹处有效直径(mm)
ftb—螺栓抗拉强度计算值,ftb=170N/mm2
取:
Nv=22413N
Nt=10926N
Nvb=π×282×130/4=80007N
Ntb=π×23.52×170/4=73698N
代入公式:
[(22413/80007)2+(10926/73698)2]1/2=0.307<1
所以挂钩螺栓受拉受剪均满足要求。
挂钩螺栓盒用[8#槽钢和δ=8mm钢板制作,其焊缝高度he=6mm,焊缝长度l=160mm,因安全贮备很大,不再验算。
挂钩螺栓盒与外挂架用4条M16螺栓连接,按受拉和受剪进行验算强度。
计算公式同挂钩螺栓
Nv=22413N/4=5603N
Nt=10926N/4=2732N
Nvb=π×162×130/4=26125N
Ntb=π×142×170/4=26156N
代入公式:
[(5603/26125)2+(2732/26156)2]1/2=(0.046+0.011)=0.238<1
所以,支座A处挂钩螺栓等均满足要求。
支座B:
支撑在外墙面上的支座B,采用δ=8mm钢板制作成槽形,焊接在外挂架⑧杆件上,与墙面接触面积A=70×80=5600mm2,HB=10926N
σ=HB/A=10926N/5600mm2=1.95N/mm2<4N/mm2
通过以上计算,整个外挂架在强度和稳定性方面全部满足要求。