外挂架及防护施工方案.docx
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外挂架及防护施工方案
1.编制依据
序号
名称
编号
1
门头沟S1线区域组团01-11地块及曹各庄、桥户营村土地一级开发定向安置项目小园7地块工程图纸
2
《建筑施工脚手架实用手册》
3
《建筑结构荷载规范》
（GBJ9-87）
4
《简明施工计算手册》
5
《建筑安全法规及文件汇编》
6
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》
JGJ130-2001
7
《建筑施工高处作业安全技术规范》
JGJ80-91
8
门头沟小园7地块工程施工组织设计
2.工程概况
门头沟S1线区域组团01-11地块及曹各庄。
桥户营村土地一级开发定向安置项目小园7地块工程建设地点位于门头沟区永定镇栗园庄（陶粒厂），7-1#地下共计两层，地下一层为自行车库，地下二层戊类库房，地上为26层住宅。
7-2#地下共计两层，地下一层为自行车库，地下二层戊类库房，地上为26层住宅。
7-3#地下共计两层，地下一层为自行车库，地下二层为消防水池及设备泵房，地上为28层住宅，7-4#地下共计两层，地下一层为自行车库，地下二层为消防水池及设备泵房，地上为18层住宅，7-5#地下共计两层，地下一层为自行车库，地下二层为消防水池及设备泵房，地上为18层住宅，，地下车库共计两层，地下二层为人防，地下一层为普通地下室。
±0.000以上楼层层高均为2.8m，至3层开始为标准层。
采用大模板配合施工，工程整体结构具备以下特点：
1）外形凹凸较大，外挑角窗及空调板的挑出长度为650mm，标准外挂架无法施工，为此采用异型外挂架。
2）外挑阳台所占比例较大，并均于结构外侧设置独立空调器挑板。
采用外挑架进行防护。
3）局部无法挂标准的外挂架，为此采用小外挂架。
4）其他为直角结构，采用标准外挂架。
根据以上特点本工程需采用有效的外架施工措施及结构防护手段，保证工程的顺利进行。
3.施工方案
3.1结构标准外挂架
3.1.1外挂架搭设构造要求：
3.1.1.1该工程外架子除阳台、角窗外挑板和空调板外其他部位均采用工具式扶墙三角挂架做支撑，Φ48钢管将三角架连成整体，并通过穿墙螺栓挂钩附着与结构外壁表面，形成相对独立的升降单元体，如下图：
外挂架平面布置示意图
外挂架立面示意图
3.1.1.2三角挂架间距按大模板穿墙螺栓孔距搭设，每组架子不大于5m，三角挂架间距不得大于1500mm。
3.1.1.3大横杆采用Φ48*35钢管，连系单体挂架中全部大横杆数量不得少于七道（通长）均设于三脚架立杆内侧，其端部需适量伸出，但不宜过长，以防相邻挂架提升中发生碰撞。
3.1.1.4每组架子顶部满铺脚手板，并设200mm高挡脚板，绑扎牢固。
外侧设4m高护栏，护栏立杆及水平杆间距为1.5m,护拦立杆下伸出2m，与三角架连成整体，护拦高于作业面1.7m，护拦外侧设剪力撑。
3.1.1.5于三角架外侧立杆的外部设置剪立撑，于之相交的钢管全部节点均用旋转扣件扣牢。
3.1.1.6作业面采用5cm厚通长板材满铺于上层小横杆上，拼接严密，并用8号铁丝于三角架固定牢靠，不得出现探头板，位置不适时，与大横杆上增设短钢管。
3.1.1.7沿作业面外侧设通长挡脚板，高度20cm，与脚手板及三角架固定牢靠。
3.1.1.8架子外侧满挂密目安全网，底部用水平安全网兜底封严。
3.1.1.9每片三角架用Φ32钩头螺栓固定在外墙上，螺栓采用双螺帽，尾端螺栓最少外露三个丝距。
螺栓与架子连接部位设保险销，保险销做固定。
架与架之间空隙不大于15cm。
3.1.1.10相邻外挂架之间采用Φ48×3.5钢管扣件连接成一个整体，钢管连接固定在外挂架的连接钢管上，钢管之间设斜撑，形成空间整体结构。
要求连接牢固，钢管数量不少于3排，斜撑数量不少于2道。
另外，在外挂架的上下两端分别连接竖向和横向连接杆，连接杆固定纵向杆，形成封闭的施工防护空间。
3.1.1.11外挂架与结构墙面间的距离不得大于100mm，楼角外挂架之间需封闭严密。
3.1.1.12架子组装之后先进行荷载试验，验收合格后方可投入使用，试验荷载采用水泥编织袋装砂的方法，保证不小于300kg/m2。
（1.5倍使用荷载），如发现焊缝开裂、结构变形等情况，禁止使用。
3.1.1.13一般每块大模板使用一组外挂架，过长的允许使用两组外挂架，但不允许两块短的大模板使用一组外挂架。
3.1.1.14挂架安装完毕后，从结构四角部位的架子引防雷接地线与结构防雷地线相连。
3.2角窗外挑板和空调板处异型外挂架
3.2.1角窗外挑板和空调板的板面在一个标高，且挑出宽度为650mm，。
外挑角窗阳台板、空调板处外挂架由内外支撑架组成，通过螺栓连接牢固形成一个完整单片架子。
3.2.2外挂架通过支撑架将挂架固定在结构墙体上，用Φ48钢管将三角架连成整体，并通过穿墙螺栓挂钩附着与结构外壁表面，形成相对独立的升降单元体。
3.2.3三角挂架间距按大模板穿墙螺栓孔距搭设。
3.2.4每组架子顶部满铺脚手板，并设200mm高挡脚板，绑扎牢固。
外侧设4m高护栏，护栏立杆及水平杆间距为1.5m,护拦立杆下伸出2m，与三角架连成整体，护拦高于作业面1.7m，护拦外侧设剪力撑。
3.2.5于三角架外侧立杆的外部设置剪立撑，于之相交的钢管全部节点均用旋转扣件扣牢。
3.2.6作业面采用5cm厚通长板材满铺于上层小横杆上，拼接严密，并用8号铁丝于三角架固定牢靠，不得出现探头板，位置不适时，与大横杆上增设短钢管。
3.2.7沿作业面外侧设通长挡脚板，高度200cm，与脚手板及三角架固定牢靠。
3.2.8架子外侧满挂密目安全网，底部用水平安全网兜底封严。
3.2.9每片三角架用Φ30穿墙螺栓固定在外墙上，穿墙螺栓周围混凝土受力可靠,采用双螺帽,尾端螺栓至少外露三个丝距,螺栓与架子连接部位设保险销，架子与架子之间空隙不大于15cm。
3.2.10异型外挂架与相邻外挂架之间采用Φ48×3.5钢管扣件连接成一个整体，钢管连接固定在外挂架的连接钢管上，钢管之间设斜撑，形成空间整体结构。
要求连接牢固，钢管数量不少于3排，斜撑数量不少于2道。
另外，在外挂架的上下两端分别连接竖向和横向连接杆，连接杆固定纵向杆，形成封闭的施工防护空间。
3.2.11架子组装之后，验收合格后方可投入使用。
3.2.12本挂架仅作为施工操作架使用。
3.3阳台防护架
因在有阳台的部位无法悬挂外挂架，所以在阳台外侧加阳台防护架。
具体施工方案如下：
3.3.1阳台防护架采用单排随层提升防护架，长度为阳台跨度，但最大不超过6m,高度为7.4m。
阳台防护架两端距外挂架200mm，用短钢管连接，外封安全网。
3.3.2下层阳台用钢管水平挑出阳台支撑防护架，用上层阳台挑出的水平钢管进行固定。
3.3.3阳台防护架采用外径48mm，壁厚3.5mm的钢管，采用标准玛钢扣件搭设，外侧封密目安全网。
3.3.4阳台内室内地面距墙500mm预留ф16钢筋环型地锚，锚环间距1000mm，用来固定水平挑出钢管。
3.3.5阳台防护架随外挂架提升，提升后阳台栏板如不能及时浇筑混凝土必须搭设1500mm高防护架并与结构本身连接牢固。
3.3.6阳台防护架搭设详图如下图：
3.4电梯井平台
3.4.1每个电梯井处配一个跟进平台，跟进平台在使用过程中沿其四周布置大模板，来满足施工要求。
3.4.2跟进平台四周布置纵横梁。
纵横梁下部布置固定螺栓，将荷载传到混凝土墙上。
3.4.3提升时，使用吊钩。
3.4.4首次组装完毕后必须有关部门组织技术、安全、工程进行验收，验收合格后方可投入使用。
3.4.5混凝土强度达到7.5Mpa时方可提升平台（混凝土强度值向试验员核实），如未达到强度必须暂缓提升。
3.5角窗与电梯井口防护
3.5.1阳台与电梯井口随主体施工逐层及时进行防护，防护架高度不低于1500mm，横杆600mm一道，扫地杆距地150mm。
3.5.2防护栏杆应与结构主体拉接牢固。
3.5.3任何人不得私自拆除防护栏杆。
3.5.4电梯井筒内首层并每四层搭设水平防护安全网一道，防护网固定在四边预留洞上的钢管上。
安全网内的杂物要及时清理。
3.5.5严禁任何人通过电梯井倾倒垃圾。
3.5.6电梯井防护门做成上翻式开启门。
4．安全技术措施
4.1脚手架搭拆人员必须符合国家有关法律，法规要求，并且备专业工种操作上岗证。
4.2作业人员应戴好安全帽，系好安全带，穿防滑鞋，不得带病或酒后作业，并应遵守国家及北京市有关施工现场管理安全要求。
4.3外架搭设、提升及防护时，每日上班前，班长应详细布置施工任务应及时检查现场安全状态，检查施工现场是否存在安全隐患，及时提醒施工人员注意。
4.4钢管、扣件及安全网的材质满足国家及北京市有关安全技术规范要求；外挂架承载力计算书由北京金洋恒泰模板有限公司提供。
4.5专职安全员应在每天班前仔细检查架子安全状况，一旦发现安全隐患应及时上报。
4.6架子工在超过距地2m以上作业时必须系好安全带所有的工具包括钳子、扳手等必须系在身上，防止落下伤人，操作时不得跳跃架子，精神集中严禁酒后作业。
4.7严格按此方案搭设，外挂架间距不得大于1500mm。
4.8外挂架平台就位前，必须先把钩头螺栓装好，没有钩头螺栓的地方外挂架平台不得就位。
钩头螺栓端部必须装双螺母，此处混凝土强度达到7.5Mpa时方可悬挂外挂架（混凝土强度值向试验员核实），如未达到强度必须暂缓提升。
4.9外挂平台就位前，必须先将支撑架通过穿墙螺栓固定在墙体上，螺栓端部必须装双螺母此处混凝土强度达到7.5Mpa时方可悬挂外挂架（混凝土强度值向试验员核实），如未达到强度必须暂缓提升。
4.10外挂架首次组装完毕后必须有关部门组织技术、安全、工程、质量进行验收，验收合格后方可投入使用。
4.11在过梁上预留穿钩头螺栓的套管必须在过梁主筋上，否则此处严禁挂外挂架。
4.12外挂架起吊前必须将平台上的各种物料清除干净，并将保险销拿，开外挂架平台就位后，必须在检查挂架是否全部挂到钩头螺栓上，钩头螺栓是否钩头朝上，后再松开吊钩。
起吊时严禁伤人。
4.13外挂架平台之间、平台及阳台挑架之间、平台与墙体之间缝隙不大于150mm。
4.14外挂架护栏大角处必须设立杆，再用横杆与外挂架连接成整体。
安全网必须封严，架子与架子之间用Φ48×3.5钢管扣件连接，不得少于3道。
外挂架平台护栏立杆用Φ48×3.5钢管间距不大于1.2m，每组平台护栏必须有剪力撑，剪力撑必须同护栏立杆连接。
4.15所有搭设的架子要随时派专人看护，发现异常及时上报，处理。
4.16五级以上的大风或雨天严禁起吊外挂架。
4.17所有架子经大风或大雨以后要进行检查，要检查钩头螺栓的螺母是否松动、螺栓与架子连接部位设保险销是否固定。
4.18外挂架平台上严禁堆放材料。
4.19外挑架平台上仅作为支撑大模板下口及人员通道和防护，不得在外挂架上堆放杂物及其他施工用具。
4.20外挂架、外挑架投入使用后，任何人不得拆改及挪动架子上的脚手板，因施工必须改动时必须有现场工程师与技术、安全部门共同批准。
5.外挂架验算
外挂架的计算以单榀为计算单元，按铰接式桁架进行计算。
5.1外挂架结构简图
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。
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。
外挂架安装前应根据外墙板分段宽度按钩头螺栓位置用连杆组装成片，满铺跳板，并与每榀外挂架连接固定，外侧安装防护拦及安全网，高度不应低于外墙模板挑平台护拦；安装外挂架平台应确保每一个钩头螺栓钩头全部入槽后再脱钩，避免出现钩头倒置现象；外挂架受力前混凝土强度应不低于7.5MPa。
如下图1、图2：
图1
图2
杆件号⑥、⑧选用[10#槽钢，其余杆件全部选用Φ48*3.5mm钢管，材质为Q235-A；挂钩螺栓盒选用[8＃槽钢和σ=8mm钢板制作，材质为Q235-A；挂钩螺栓选用T28*4,并配双螺母，材质为Q235-A；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，焊接后进行校正。
5.2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1350m，按1300m计算。
5.21静荷载：
（G0）
1）外挂架自重：
G1=490N/个
2）脚手板（1.2*1.35m）重G2=546N，因上下二层，则G2=546*2=1092N
3）大模板（高按3.0m、宽1.2m，单重1280N/m2）,重量：
G3=1280*3*1.2=4068N
4）安全网、脚手架、拦脚板等重量G4=1421N
5）静荷载G0=G1+G2+G3+G4=490+1092+4608+1421=7611N
5.2.2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。
5.2.3荷载计算：
1）总荷载G=静荷载*1.2+活荷载*1.4=
G0*1.2+q0*1.4=4611*1.2+12960*1.4=27277.2N
2）均布荷载q=27277.2N/1.35m=20205.3N/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=27277.2/2=13638.6N
5.3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），以上三种受力简图如下：
图3图4
图5
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：
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=0.3033F=8228N
N5=0.6033F=8228N（受拉）
N5=10284.4N
Φ48*3.5
489
6
N6=F=13638.6N
N6=1.5F=20457.9N（受压）
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
6外挂架验算
1、杆件①、②为拉杆，其最大内力N1=N2=9206N，选用φ48×3.5mm钢管，A=489mm2，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—钢管抗拉强度设计值；f=215N/mm2
σ=9206/489=18.83N/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
（1）λ=l0/i=1206/15.78=76.43＜[λ]拉=250
（2）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在强度和稳定性方面都满足要求。
4、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。
（1）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
（2）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。
5、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。
5、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。
）。
6、支座计算：
1．支座A：
采用T28×4挂钩螺栓将外墙与外挂架连接在一起。
（1）、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—钩头螺栓所承受的拉力（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=27277.2N
Nt=13809N
Nvb=π×282×130/4=80007N
Ntb=π×23.52×170/4=73698N
代入公式：
[（27277.2/80007）2+（13809/73698）2]1/2=0.376<1
所以挂钩螺栓受拉受剪均满足要求。
（1）、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。
（2）、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=27277.2N/4=6819.3N
Nt=13809N/4=3452.3N
Nvb=π×162×130/4=26125N
Ntb=π×142×170/4=26156N
代入公式：
[（6819.3/26125）2+（3452.3/26156）2]1/2=0.278<1
所以，支座A处挂钩螺栓等均满足要求。
2．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=13809N
σ=HB/A=13809N/5600mm2=2.466N/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。
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