工字钢外挑脚手架施工方案含计算书.docx

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工字钢外挑脚手架施工方案含计算书

悬挑脚手架施工方案

一、工程概况

本工程********建筑结构类型为剪力墙，建筑层数依次为14～１６层、１２～1６层、1６层。

建筑总高度为50.9米。

二、悬挑式脚手架设计

1）、11～１３＃楼三层（８.7米）以上采用悬挑脚手架搭设，分二段悬挑，四层~十层悬挑21.6米，十一层~屋面层悬挑21.6米，悬挑杆采用16#槽钢，间距1.5m，外伸1.5m，伸入屋内锚固1.5m，脚手架立杆纵距1.5m，横距1.0m，步距1.8m，内立杆距外墙面400mm，在立杆与外墙400mm处采取步步隔离，脚手钢管采用ø48×3.5钢管，脚手片采用毛竹脚手片，20cm高挡脚板，采用密目式安全网封闭，脚手架连接体为二步三跨设置，采用短钢管与预埋铁件联接。

2）、按脚手架的立杆柱距、排距要求进行定位、放线，铺设垫板和安放悬挑梁（16＃槽钢），垫板和悬挑梁应准确地安放、固定在定位线上，悬挑梁必须铺设平稳，不得悬空。

3）、悬挑梁伸出主体结构外1.5m，内锚固1.5m，锚固筋采用Φ18元钢（Φ18钢筋前后二道与楼板钢筋绑扎在一起混凝土浇捣预埋）牢固，立杆管套于槽钢预焊管上（Φ25钢筋电焊于槽钢上预埋）使立杆基部稳定不位移。

4）、在阳台转角处、主体结构转交处、悬挑斜梁前端增加二根水平梁（16＃槽钢）电焊在悬挑梁前端，确保脚手架转角贯通，并在悬臂斜挑梁的下部采用10＃槽钢作斜杆支撑加固，上端焊在悬臂斜挑梁的下部，下端电焊在主体结构墙面预埋铁板上。

5）、悬挑脚手架每层满铺竹笆脚手板，外挂密目网，每施工层及挑排外设踢脚板，悬挑梁底部满铺竹笆脚手板，安全网满包。

6）、脚手架立杆采用时对接扣件连接，相邻两立杆接头应错开不小于50cm，且不在同一步距内，纵向水平杆接长用对接扣件连接。

上下两根纵向水平杆接头错开不小于2m，同一步内外两根纵向水平杆接头也应该错开，并且不在同一跨内。

7）、脚手架纵向用斜杆搭成剪刀撑（即脚手架外立面不大于50平方米面积内有一剪刀撑），连续设置斜杆用长钢管与脚手架底部成450－600夹角，斜杆用旋转扣件与立杆横向水平杆扣牢，斜撑应采用搭接方法，其搭接长度不小于1米，并用两只转向扣件锁紧。

8）、脚手架与主体结构必须采用刚性连接（钢管一端同主体结构预埋件铁板电焊，另一端用扣件与立杆扣牢。

连接杆应与墙垂直，不允许采用一顶一拉的柔性连接，连接杆与预埋件连接时，主体结构砼强度不宜低于15N/mm2。

9）、因施工脚手架主要用于结构阶段施工，其均布荷载一般不会超过3.0KN/m2，现柱距且为1.8m，不必进行纵向水平杆的抗弯和刚度验算

10）在结构施工至四层顶时，开始进行第一道槽钢的铺设，在结构进行到十层顶时，进行第二道槽钢的铺设；在屋面装饰完成后，从上到下随装饰完成顺次拆除脚手架。

三、悬挑脚手架验算：

（一）、设计计算依据：

1、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）

4、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

5、建筑静定结构计算手册

6、建筑施工手册

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=0.300×1.000/3=0.100kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.000/3=1.000kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.100=0.166kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.000=1.400kN/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.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=（0.08×0.166+0.10×1.400）×1.5002=0.345kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.166+0.117×1.400）×1.5002=-0.406kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.406×106/5080.0=79.905N/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+0.100=0.138kN/m

活荷载标准值q2=1.000kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.138+0.990×1.000）×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）=2.185mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150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=0.038×1.500=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.000×1.500/3=0.150kN

活荷载标准值Q=3.000×1.000×1.500/3=1.500kN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.150+1.4×1.500=2.349kN

小横杆计算简图

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如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=（1.2×0.038）×1.0002/8+2.349×1.000/3=0.789kN.m

=0.789×106/5080.0=155.276N/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=5.0×0.038×1000.004/（384×2.060×105×121900.000）=0.02mm

集中荷载标准值P=0.058+0.150+1.500=1.708kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1707.600×1000.0×（3×1000.02-4×1000.02/9）/（72×2.06×105×121900.0）=2.414mm

最大挠度和

V=V1+V2=2.434mm

小横杆的最大挠度小于1000.0/150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=0.038×1.000=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.000×1.500/2=0.225kN

活荷载标准值Q=3.000×1.000×1.500/2=2.250kN

荷载的计算值R=1.2×0.058+1.2×0.225+1.4×2.250=3.489kN

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0.1248

NG1=0.125×21.600=2.696kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.30

NG2=0.300×12×1.500×1.000/2=2.700kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.11

NG3=0.110×1.000×12/2=0.660kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.050

NG4=0.050×1.500×1.000/2=0.038kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.093kN。

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=3.000×2×1.500×1.000/2=4.500kN

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》（GBJ9）的规定采用：

W0=0.350

Uz——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：

Uz=1.670

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.350×1.670×1.200=0.491kN/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

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——风荷载基本风压值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

五、立杆的稳定性计算:

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值（kN）；N=12.67

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；

i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.58

l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定；l0=3.12

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=1.50

A——立杆净截面面积（cm2）；A=4.89

W——立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）；W=5.08

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩（kN.m）；MW=0.284

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=195.33

[f]——钢管立杆抗压强度设计值（N/mm2）；[f]=205.00

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——风荷载基本风压值，wk=0.491kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×4.50=16.200cm2；

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=11.135kN，连墙件轴向力计算值Nl=16.135kN

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=35.00/1.58的结果查表得到

=0.94；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=94.353kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件扣件连接示意图

七、悬挑梁的受力计算:

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本工程中，脚手架排距为1000mm，内侧脚手架距离墙体350mm，支拉斜杆的支点距离墙体=1400mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1780.00cm4，截面抵抗矩W=178.00cm3，截面积A=28.83cm2。

受脚手架集中荷载P=1.2×6.09+1.4×4.50=13.61kN

水平钢梁自重荷载q=1.2×28.83×0.0001×7.85×10=0.27kN/m

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

经过连续梁的计算得到

悬挑脚手架支撑梁剪力图（kN）

悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN.m）

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R1=15.501kN,R2=13.497kN,R3=-0.959kN

最大弯矩Mmax=2.484kN.m

截面应力

=M/1.05W+N/A=2.484×106/（1.05×178000.0）+7.483×1000/2883.0=15.888N/mm2

水平支撑梁的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

八、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用[16b号槽钢,计算公式如下

其中

b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

经过计算得到强度

b=570×10.0×65.0×235/（1400.0×160.0×235.0）=1.65

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GBJ17-88）附表其值用

b'查表得到其值为0.885

经过计算得到强度

=2.48×106/（0.885×116800.00）=15.77N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

九、拉绳与支杆的受力计算:

水平钢梁的轴力RAH和支杆的轴力RDi按照下面计算

其中RDicos

i为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。

各支点的支撑力RCi=RDisin

i

按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为

RD1=17.212kN

十、拉绳与支杆的强度计算:

钢丝拉绳（支杆）的内力计算：

斜压支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，为

RD=17.212kN

下面压杆以[10号槽钢计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

其中N——受压斜杆的轴心压力设计值，N=17.21kN；

——轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到

=0.18；

i——计算受压斜杆的截面回转半径，i=1.58cm；

l——受最大压力斜杆计算长度，l=3.22m；

A——受压斜杆净截面面积，A=12.747cm2；

——受压斜杆受压强度计算值，经计算得到结果是75N/mm2；

[f]——受压斜杆抗压强度设计值，f=205N/mm2；

受压斜杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

斜撑支杆的焊缝计算：

斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下

其中N为斜撑支杆的轴向力，N=17.212kN；

lw为斜撑支杆件的周长，取381.4mm；

t为斜撑支杆的厚度，t=5.30mm；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过计算得到焊缝抗拉强度

=17212.40/（381.4×5.30）=8.515N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!

因此计划在悬挑杆下部加斜撑，采用焊接10#槽钢，每根悬挑杆加撑一根，一端与下层预埋钢板（200×150×10）焊接，另一端与16#槽钢外端焊接。

四、总结：

悬桃脚手架悬挑杆选用16#槽钢，下部设置斜撑杆（选用10#槽钢），悬挑杆及斜撑杆间距为1.5m。

因为设计时，斜撑杆以不承受荷载考虑，只起到控制挠度作用，因此斜撑杆设置可以待脚手架搭设到一半以上进行设置，以使悬挑杆能承受绝大部分荷载。

五、脚手架验收与使用要求

1、脚手架必须严格按规范搭设，脚手架搭设完毕使用之前须经有关部门验收合格后，方可投入使用。

2、应每天清理脚手架上的垃圾、杂物。

3、对脚手架每周组织一次大检查，检查合格后脚手架方可投入使用。

4、六级及六级以上大风和雾、雨天，应停止脚手架作业，脚手架上应有可靠防滑措施。

5、在六级大风和大雨前后，必须对脚手架进行检查，包括各主节点处各杆件的连接、附墙杆、斜撑、安全防护措施等是否符合方案要求。

6、脚手架在使用期间，严禁任意拆除下列杆件：

主节点处的纵、横向水平杆、斜撑、附墙件、栏杆、挡脚板等。

7、脚手架的搭设须符合“搭设和构造要求”，特别应控制好脚手架的垂直度，严禁脚手架内外倾斜，扣件检查按“脚手架材料及检验要求”进行。

8、脚手架应有可靠的避雷措施。

9、严禁在脚手架上进行电、气焊作业。

六、安全要求

1、材料的规格和质量必须符合有关技术规定的要求。

2、严格控制使用荷载，确保有较大的安全储备。

3、装饰脚手架均布荷载不超过2000N/M2。

4、在脚手架上堆砖，只准单行侧摆三层。

5、应有牢固的和足够的连墙点，以保证整个脚手架的稳定性。

6、搭设过程中要及时设置联墙杆，斜撑、剪力撑和必要的缆绳、吊索，避免在搭设中发生偏斜和倾倒。

7、脚手板要铺满、铺平、铺稳，不得有探头板。

8、搭设完毕后应进行验收，检查合格后才能使用。

9、作业层的外侧面应挂设密目式安全网围护。

10、设置斜道以供人员上下，斜道上设置防滑条。

11、架子工必须熟悉和严格遵守安全技术操作规程，佩戴和使用劳动保护用品。

12、必须有良好的防电、防雷装置，可靠的按地装置，同时设置避雷装置。

13、六级以上大风、大雪等天气条件时，应暂停在脚手架上作业。

七、拆除注意事项

1、划出工作区域标志，禁止闲人进入。

2、严格遵守拆除顺序，由上而下，一般是先拆栏杆，脚手板和剪刀撑，或拆小横杆、大横杆和立杆等。

3、统一指挥，动作协调，当解开与另一人有关的结扣时，应先告知对方，以防坠落。

4、工具及材料应用滑轮和绳索运送，不准乱扔，以防伤人。

八、附：

搭拆人员网络图

组长：

九、附项目管理网络图