外挑架搭设施工方案.docx

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外挑架搭设施工方案

第一章前言

第一节工程概况

本工程位于沈阳市铁西区南十二路与保工街交接的西北侧。

我公司承建的楼号包括B1#、B2#、A1#、A3#和A5#共五栋楼，其中B1#和B2#是地下一层，主体二十七层，裙房一层，一层为3.9m，2-27层为2.9m，建筑高度约为80.5m；A1#为地上八层，裙房（车库）一层，一层层高为4.85m，2-8层为2.95m,建筑高度为28m；A3#和A5#为地上五层，层高均为2.95m，建筑高度为17m。

第二节施工方案选择

结合本工程实际情况，决定B1#和B2#楼采用I16工字钢悬挑脚手架，A1#、A3#和A5#全部采用落地式钢管脚手架。

B1#和B2#楼建筑高度80.5m，考虑在二层、十一层以及二十层设置挑梁分段悬挑，每段悬挑承载9层。

在三层、十二层、二十一层及屋面层结构边梁处采用钢丝绳卸荷，工字钢立杆处用钢丝绳斜拉卸荷，脚手架步距为1.5m，立杆横距为0.85m、纵距为1.5m，内立杆距墙300mm，每间隔4层满铺一层脚手板，每间隔2层设一道软防护（即四层一硬防护、二层一软防护），结构施工均布荷载为3kN/m2，装修施工均布荷载为2kN/m2。

B1#和B2#楼二层以下、A1#、A3#和A5#楼采用落地架，脚手架步距为1.5m，立杆横距为0.85m、纵距为1.5m，内立杆距墙300mm。

落地架搭设见第三章。

第二章型钢悬挑脚手架

根据结构形式及文明施工要求，原二层以下落地外架不拆除，一直施工至二层，然后在二层楼板砼面上设置挑梁，搭设悬挑式外架。

待二、三层楼面混凝土达到设计强度且挑架卸荷钢丝绳全部安装受力后，二层以下外架拆除。

待第一段挑架搭设至十一层，在十一层楼板砼面上设置挑梁，搭设建筑物上部悬挑式外架。

待第一段挑架搭设至二十层，在二十层楼板砼面上设置挑梁，搭设建筑物上部悬挑式外架

第一节施工方法

一、在二层（或十一层、二十层）结构梁板预埋φ14“Ω”式压环，首道压环设置在建筑物的边跨梁上，第二道压环设置在距工字钢固定端200mm楼板或框架梁处，压环形状及埋设方法见下图；在浇注砼之前根据工字挑梁的位置埋设压环，工字钢采用I16，工字钢之间的中心间距及长度、平面布置位置见平面图。

压环与工字钢之间用钢楔子或木楔子楔紧。

如果工字钢固定端设置在剪力墙中时，则工字钢直接埋设在剪力墙砼中；如果工字钢悬挑梁另一端穿过剪力墙、窗台反梁或阳台反梁时，则在剪力墙或梁砼上开设300×300mm洞，并固定好工字钢。

二、在固定好的设置双排钢管脚手架，钢管采用普通钢管φ48×3.5mm，并且外刷防锈漆；φ48×3.5mm钢管插到φ51钢管中（长度为50mm）以固定外架立杆。

因预埋压环所处砼强度龄期未到，故搭设外挑架时工字钢挑端先搁置在未拆除外架钢管上，然后搭设外挑架，待砼强度达到100%时（大约15天），方可拆除二层以下外架。

三、在二层（或十一、二十层）顶板边梁与二层（或十一、二十层）脚手架立杆对应位置处，埋设圆钢φ18拉环（拉环形式埋设方法见下图），外用一道φ15.5（6×19）钢丝绳斜拉卸荷；钢丝绳要用花篮螺栓拧紧，采用在工字钢打孔用以固定钢丝绳。

架体的搭设：

采用φ48×3.5mm的全封闭钢管双排脚手架。

脚手架内立杆距建筑物外边缘300mm，立杆横距850mm，纵距1500mm，步距1500mm，操作层处满铺脚手板，设180mm高的挡脚板和高度为1200mm的护身栏（二道水平杆紧贴外立杆内侧，用扣件扣牢）；挡脚板采用九夹板，刷红白两色油漆（每色油漆400mm长），每四层设一道挡脚板。

在二层以上结构边梁预埋短钢管（水平距离为3.0m或4.5m），如下图所示与外架进行刚性拉结，或采用抱箍直接与剪力墙体刚性拉结。

剪刀撑满搭，与脚手架同时向上搭设，与水平成45°～60°夹角，沿长度搭设，脚手架不得随意开口。

脚手架外侧满挂密目阻燃安全网，每隔四层设置安全水平兜网；挑架底部工字钢挑梁上满铺脚手板。

四、搭设材料及其基本要求：

4.1、钢管：

钢管包括立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、附墙杆等。

钢管采用外径48mm，壁厚3.5mm，其材质符合GB700-79《普通碳素结构钢技术要求》中Q235钢的技术要求。

弯曲变形，锈蚀钢管不得使用。

4.2、扣件：

扣件包括直角扣件、旋转扣件、对接扣件及其附件T型螺栓、螺母、垫圈等。

扣件及其附加应符合GB978-67《可锻铁分类及技术条件》的规定，机械性能不低于KT33-8的可锻铸铁的制作性能，其附件的制造材料应符合GB700-79中A3钢的规定，螺纹应符合GB196-81《普通螺纹》的规定，垫圈应符合GB95-76《垫圈》的规定。

扣件与钢管的贴合面必须严格整形，保证钢管扣紧时接触良好，扣件活动部位应能够灵活转动，旋转扣件的旋转面间隙小于1mm，扣件表面应进行防锈处理。

4.3、钢丝绳：

钢丝绳选用φ15.5（6×19）钢丝绳，断股、锈蚀严重的钢丝绳不得使用。

4.4、型钢：

悬挑外架用型钢采用I16。

4.5、脚手板：

脚手板采用50mm厚木板。

4.6、安全网：

按照沈阳市安全质量监督总站的有关规定，安全网采用密目式安全网。

五、双排钢管外脚手架构造：

5.1、平面布置：

立杆纵向间距1500mm，排距850mm，内排立杆距离建筑物的距离为300mm，下端设置扫地杆。

立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧，不得隔步设置和遗漏，且立杆的直接头应相互错开0.5节长，其接头距离大横杆的距离不大于步距的1/3。

5.2、立面布置：

大横杆步距1500mm，上下横杆的接长位置错开布置，错开距离不小于纵距的1/3，，踢脚板设置于每步架0.18m高处。

剪刀撑满设，并沿架高连续布置，斜杆与立杆接触部位均用旋转扣件扣紧，其与水平杆的夹角在45°～60°之间，剪刀撑的节点应在同一水平和垂直线上，其接长必须用搭接，搭接长度不小于1000mm，且不少于三个扣件，除在两头与立杆和大横杆连接外，中间还增加2～4个节点。

立杆和大横杆交点处一定设小横杆。

剪刀撑横跨立杆数不得小于4跨。

5.3、脚手板布置

挑架内共设3步脚手板，型钢出挑部位采用木脚手板满封闭，上部施工层铺设2步脚手板。

中间步不设脚手板，施工时周转使用。

5.4、马道搭设：

马道坡度为1:

3，净宽度不小于0.90m，马道脚手板应铺严，上面钉上间距不大于300mm的防滑木枋，转弯处搭设休息平台，宽度不小于1.0m，护栏高度1.2m。

马道设置在便于人员通行的脚手架外侧，用安全网封闭，外设踢脚板，通道两侧设置剪刀撑，进出口搭设防护棚，并悬挂标识牌。

5.5、节点构造：

5.5.1、连墙件：

为了增强脚手架的侧向刚度及稳定性，在外脚手架于建筑物之间设置刚性连墙件，设置说明如下：

连墙件采用Φ48钢管，用直角扣件一端与每层边梁上预埋的短钢管拉结，一端与外架固定。

连墙件竖向两层设置，水平间距采用4500，双扣件固定。

5.5.2、卸荷措施：

为增加脚手架安全保障，悬挑脚手架用钢丝绳（选用6×19φ15.5）卸荷。

一端拉在工字钢上，另一端通过花篮螺栓拉结在结构边梁预埋的φ18钢筋环上。

5.5.3、型钢

采用工字钢I16型钢

5.5.4、型钢压环及吊环：

型钢压环是外挑型钢固定端的主要承力构件，采用用φ14钢筋制成，吊环是卸荷钢丝绳与结构的连接件，采用用φ18钢筋制成，预埋在结构混凝土内。

5.5.6、剪刀撑设在脚手架外侧，与地面夹角为45～60°，宽度不小于6m，沿脚手架全高连续设置；脚手架内同一节间转角部位、端部及中部每6跨，沿脚手架全高每步设横向“之”字横向斜撑。

5.6、搭设操作工艺

5.6.1、本工程悬挑脚手架搭设工艺如下：

I16工字钢单根长度为3000~4500mm，水平距离不超过1500mm,挑出楼面结构外边1.25m（局部超过此值，采用下图所示工字钢斜撑加固）,用两道Ф14“Ω”式压环固定,在固定好的I16工字钢上设置双排钢管脚手架，并且在该部位设置通长水平杆，连成一体。

钢管脚手架立杆套插搁置在钢管上预先焊接的钢管上固定。

预留在楼板内的压环，如果无支座负筋，则须在压环1000mm范围内增加φ12＠150面筋，防止楼板裂缝的产生。

5.6.2、工艺流程（搭设顺序）：

悬挑工字钢架安装——内立杆安装——扫地杆安装——外立杆安装——小横杆安装——大横杆安装——脚手板安装——栏杆挡脚板安装——安全网悬挂——连墙杆安装——卸荷钢丝绳安装。

第二节脚手架设计计算

本设计计算主要依据行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001、J84—2001）和《建筑施工脚手架手册》（中国建筑工业出版社）。

本工程悬挑外脚手架搭设高度为2.9m×9=26.1m。

本脚手架验算采用PKPM施工软件进行验算。

计算结果如下：

悬挑式扣件钢管脚手架计算书

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范》（JGJ130-2001）。

计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为26.1米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.85米，立杆的步距1.50米。

采用的钢管类型为

48×3.5，

连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设3层。

卸荷钢丝绳采取1段卸荷，吊点卸荷水平距离1倍立杆间距。

卸荷钢丝绳的换算系数为0.85，安全系数K=10.0，上吊点与下吊点距离2.9m。

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.20米，建筑物内锚固段长度1.80米。

悬挑水平钢梁采用拉杆与建筑物拉结，最外面支点距离建筑物1.05m。

拉杆采用钢丝绳。

一、小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.350×1.500/2=0.262kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.500/2=2.250kN/m

荷载的计算值q=1.2×0.038+1.2×0.262+1.4×2.250=3.511kN/m

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩

计算公式如下:

M=3.511×0.8502/8=0.317kN.m

=0.317×106/5080.0=62.420N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

荷载标准值q=0.038+0.262+2.250=2.551kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×2.551×850.04/（384×2.06×105×121900.0）=0.690mm

小横杆的最大挠度小于850.0/150与10mm,满足要求!

二、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，小横杆在大横杆的上面。

用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.038×0.850=0.033kN

脚手板的荷载标准值P2=0.350×0.850×1.500/2=0.223kN

活荷载标准值Q=3.000×0.850×1.500/2=1.913kN

荷载的计算值P=（1.2×0.033+1.2×0.223+1.4×1.913）/2=1.492kN

大横杆计算简图

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为大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=0.08×（1.2×0.038）×1.5002+0.175×1.492×1.500=0.400kN.m

=0.400×106/5080.0=78.740N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为大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:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=0.677×0.038×1500.004/（100×2.060×105×121900.000）=0.05mm

集中荷载标准值P=0.033+0.223+1.913=2.168kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V1=1.146×2168.265×1500.003/（100×2.060×105×121900.000）=3.34mm

最大挠度和

V=V1+V2=3.392mm

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

脚手板的荷载标准值P2=0.350×0.850×1.500/2=0.223kN

活荷载标准值Q=3.000×0.850×1.500/2=1.913kN

荷载的计算值R=1.2×0.058+1.2×0.223+1.4×1.913=3.014kN

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0.1394

NG1=0.139×26.100=3.638kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用木脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×3×1.500×（0.850+0.300）/2=0.906kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.14

NG3=0.140×1.500×3/2=0.315kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×26.100=0.196kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.055kN。

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=3.000×2×1.500×0.850/2=3.825kN

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）的规定采用：

W0=0.550

Uz——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：

Uz=1.000

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.550×1.000×1.200=0.462kN/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——风荷载基本风压标准值（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:

0.卸荷计算[规范外内容，供参考]

卸荷吊点按照完全卸荷计算方法。

在脚手架全高范围内增加1吊点；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以吊点分段计算。

计算中脚手架的竖向荷载按照吊点数平均分配。

经过计算得到

1=arctg[2.90/（0.85+0.30）]=1.193

2=arctg[2.90/0.30]=1.468

最下面的立杆轴向力在考虑风荷载时为7.963kN和7.963kN。

最下面的立杆轴向力在不考虑风荷载时为8.565kN和8.565kN。

考虑荷载组合，各吊点位置处内力计算为（kN）

T1=9.21T2=8.61N1=3.40N2=0.89

其中T钢丝绳拉力，N钢丝绳水平分力。

所有卸荷钢丝绳的最大拉力为9.214kN。

选择卸荷钢丝绳的破断拉力要大于10.000×9.214/0.850=108.405kN。

选择6×19+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径15.5mm。

满足要求!

吊环强度计算公式为

=N/A<[f]

其中[f]——吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f]=50N/mm2；

　　A——吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算。

经过计算得到，选择吊环的直径要至少（18428.780×4/3.1416/50/2）1/2=15mm。

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=8.57kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.26；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；

　　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，A=4.89cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=66.74

　　[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=7.96kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.26；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；

　　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，A=4.89cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.186kN.m；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=98.58

　　[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——风荷载基本风压标准值，wk=0.462kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.00×4.50=13.500m2；

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=8.732kN，连墙件轴向力计算值Nl=13.732kN

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=30.00/1.58的结果查表得到

=0.95；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=95.411kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用焊接方式与墙体连接，对接焊缝强度计算公式如下

其中N为连墙件的轴向拉力，N=13.732kN；

lw为连墙件的周长，取3.1416×48.0=150.80mm；

t为焊缝厚度，t=3.50mm；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过焊缝抗拉强度

=13731.80/（150.80×3.50）=26.02N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!

连墙件对接焊缝连接示意图

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850mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体=1050mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面抵抗矩W=141.00cm3，截面积A=26.10cm2。

受脚手架集中荷载P=8.57kN

水平钢梁自重荷载q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/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）

悬挑脚手架支撑梁变形图（mm）

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R1=11.524kN,R2=6.399kN,R3=-0.055kN

最大弯矩Mmax=1.263kN.m

抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.263×106/（1.05×141000.0）+4.173×1000/2610.0=10.128N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,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其值用

b'查表得到其值为0.929

经过计算得到强度

=1.26×106/（0.929×141000.00）=9.64N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

九、拉杆的受力计算:

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

其中RUicos

i为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisin

i

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为

RU1=12.256kN

十、拉杆的强