山东省环境监控综合楼脚手架方案正式版.docx

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山东省环境监控综合楼脚手架方案正式版

山东省环境监控综合楼工程

脚手架工程施工方案

工程名称：

山东省环境监控综合楼

施工单位：

山东天齐置业集团股份有限公司

编制人：

王继元

日期：

二00九年三月

（排详细）

一、编制依据………………………………………………………1

二、工程概况…………………………………………………………1

三、外脚手架搭设方式的选择………………………………………1

四、脚手架的基本搭设方式.………………………………………1

五、悬挑脚手架的验算………………………………………………1

六、卸料平台………………………………………………2

七、上人斜道的设计………………………………………………13

八、落地脚手架的验算………………………………………………17

九、施工准备………………………………………………………17

十、脚手架的施工…………………………………………………19

十一、质量要求及注意事项…………………………………………21

十二、安全技术措施…………………………………………………21

一、编制依据

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001

2、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

3、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-1991

4、山东省环境监控综合楼施工图

5、《建筑施工手册》第四版（缩印本）

6、本工程施工组织设计

7、《建筑施工现场管理标准》DBJ14-033-2005。

8、本工程采用《PKPM施工安全设施计算软件》进行计算。

二、工程概况

山东省环境监控综合楼工程位于济南市经十东路北侧，燕山立交以东九公里，位于林家庄地段。

建设单位为山东省环保局，设计单位为济南市同圆建筑设计研究院有限公司，监理单位为山东省监协建设监理中心，由山东天齐置业集团股份有限公司承建。

本工程总建筑面积为20605.01m２，地上建筑面积为18900.80m２，地下建筑面积为1704.22m２，地下二层，地上十七层，裙房部分三层。

该工程为全现浇框架-剪力墙结构，基础为独立柱基础及墙下条形基础，建筑结构类别为Ⅰ类，标准层层高3.9米，建筑总高度73.7米。

防火分类为一类高层，按六度抗震设防。

三、外脚手架搭设方式的选择。

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（以下简称《规范》）中要求：

脚手架搭设高度HS不宜超过50米，超过50米的脚手架可采用分段悬挑等措施，选用悬挑双排脚手架。

本工程外脚手架采用四层顶以上悬挑双排脚手架，基础及四层以下采用落地式双排脚手架。

悬挑脚手架的高度为：

第一次悬挑：

+16.45m（四层顶）至35.95m（九层顶），搭设高度19.5m。

第二次悬挑：

+35.95m（九层顶）至55.45m（十四层顶），搭设高度19.5m。

第三次悬挑：

+55.45m（十四层顶）至73.7m（机房层顶），搭设高度18.25m。

四、脚手架的基本搭设方式

1、悬挑脚手架：

从第四层顶板开始设悬挑梁，悬挑梁采用长度4500mm18#工字钢，外挑1500mm，横向间距1500m左右（视每个面的长度而有所变化，详见图纸）。

在楼板预留两道φ18固定环，以备固定工字钢，悬挑工字钢和楼面上的φ18圆套环相焊接。

悬挑端点上焊φ20钢吊环，用以斜拉钢丝绳。

斜拉用的钢丝绳采用6×19，直径为16毫米，间距同立杆纵距1500mm。

2、脚手架搭设尺寸为：

立杆横距Lb=1.50m，立杆纵距1.05m，立杆步距h=1.8m，脚手架内立杆距外墙表面0.25m。

立杆纵距应以La=1.5m为基本值，结合本立杆所在平面的纵向尺寸，进行调整确定，但不得超过1.8m。

3、连墙件与建筑物的连接：

采用双扣件刚性连接，连墙件采用二步三跨，菱形布置；连墙件竖向间距3.6米，水平间距4.5米。

连墙件的连墙杆同脚手架；连墙杆与脚手架的连接、连墙杆与建筑物的连接（各连接点采用双扣件连接）采用双扣件连接。

4、脚手架采用Φ48×3.0钢管搭设，铺三层冲压竹笆。

5、剪刀撑应取5根立杆，斜杆与地面夹角为45°～60°，剪力撑应沿架高连续布置，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或大横相扣紧外，在其中间应增加2～5个扣结点。

五、悬挑脚手架的验算：

计算参数：

在主楼外檐搭设作为结构施工的悬挑脚手架，其立杆纵向间距为1050mm横向间距1500mm，步距为1800mm，搭设高度为19.5米，外挑底支撑采用1根18#的工字钢，挑支撑间距为1500mm，挑支座采用预埋在楼板砼内的Φ18钢筋套钩固定。

（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=0.150×1.500/3=0.075kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.500/3=1.500kN/m

荷载的计算值q=1.2×0.038+1.2×0.075+1.4×1.500=2.236kN/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=2.236×1.0502/8=0.308kN.m

=0.308×106/5080.0=60.661N/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+0.075+1.500=1.613kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×1.613×1050.04/（384×2.06×105×121900.0）=1.017mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150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=0.038×1.050=0.040kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/3=0.079kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/3=1.575kN

荷载的计算值P=（1.2×0.040+1.2×0.079+1.4×1.575）/2=1.174kN

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+0.267×1.174×1.500=0.478kN.m

=0.478×106/5080.0=94.185N/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=0.040+0.079+1.575=1.694kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V1=1.883×1694.070×1500.003/（100×2.060×105×121900.000）=4.29mm

最大挠度和

V=V1+V2=4.340mm

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=0.150×1.050×1.500/2=0.118kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.362kN

荷载的计算值R=1.2×0.058+1.2×0.118+1.4×2.362=3.518kN

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）；本工程为0.1248

NG1=0.125×23.000=2.875kN

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

NG2=0.150×11×1.500×（1.050+0.300）/2=1.671kN

（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=0.150×1.500×11/2=1.238kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×23.000=0.172kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.956kN。

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=3.000×2×1.500×1.050/2=4.725kN

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=0.450

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=1.540

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.540×1.200

0.582kN/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:

卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。

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=13.44kN；

——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，i=1.58cm；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；

　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

=147.93

[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=12.45kN；

——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，i=1.58cm；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；

　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=0.337kN.m；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=203.28

　[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=0.317kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×3.00=10.800m2；

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=4.79kN，连墙件轴向力计算值Nl=9.79kN

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=95.411kNNf>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=9.79kN小于双扣件的抗滑力12.0kN，满足要求!

当连墙件遇剪力墙、阳台楼板、门窗洞口时连接做法如下：

当连墙件离窗洞口较近时，连墙件可以适当上下左右移动但移动幅度不宜太大，移动距离不大于500mm,尽量将连墙件设置在门窗洞口上。

（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1050mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体=1300mm，

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=1.2×5.69+1.4×4.73=13.44kN

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=16.361kN,R2=11.773kN,R3=-0.519kN

最大弯矩Mmax=2.102kN.m

抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=2.102×106/（1.05×141000.0）+5.908×1000/2610.0=16.458N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于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18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0.918

经过计算得到强度

=2.10×106/（0.918141000.00）=16.24N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

（九）钢丝绳设计计算：

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=17.395kN

Φ16mm钢丝绳容许应力验算：

采用6×19、直径为16毫米的钢丝绳，钢丝绳破断拉力总和为124KN。

据钢丝绳的计算规则：

做吊挂用的钢丝绳由于受力复杂，磨损严重，安全系数应取K＝6以上。

但对于该设计方案，建筑物楼层边缘有连系梁，该梁可以承受工字钢传递来的荷载，18号工字钢长度为6米，1.55米的长度在建筑物上处于锚固状态，其抵抗弯矩的作用也很大,故可做进一步的保险，安全系数取K＝4.5（若建筑物楼层边缘无连系梁，则安全系数应取K＝6以上）

换算系数a＝0.85

钢丝绳的容许拉力S=a×PG／K＝0.85×124／4.5＝23.42KN＞F＝17.395KN

选用6×19、直径为16毫米的钢丝绳Φ16单根已能满足安全要求。

（十）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=11.773kN

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=[11773×4/（3.1416×50×2）]1/2=13mm

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=11.77kN；

d——楼板螺栓的直径，d=18mm；

[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11773.39/（3.1416×18×1.5）=138.8mm。

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=11.77kN；

d——楼板螺栓的直径，d=18mm；

b——楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=90mm；

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106.6kN

楼板混凝土局部承压计算满足要求!

（十一）索具螺旋扣（又叫花篮螺栓）抗拉强度验算

索具螺旋扣（又叫花篮螺栓）受到的拉力为钢丝绳的拉力，考虑到动荷载系数，F＝1.5×17.395KN＝26.09KN

据此查《实用五金实用手册》，选用OO型，螺旋扣号码为3.0

六、卸料平台

（一）型钢斜拉式上料平台搭设

采用型钢斜拉式上料平台，其长度为6米，宽度为2.7米。

上料平台由槽钢、角钢、钢筋栏杆及木板组成，具体做法如下。

槽钢采用[16，长度约为6.0米；槽钢在楼面上采用1φ16的圆钢套环固定，钢筋套环距外墙边1.5米。

槽钢外伸4.2米，墙内1.8米，其间距为2.7米，两槽钢间用横杆连接，两端横杆为[16，中间用两根∟10均分。

外伸槽钢每条设两个φ16吊环，分别设在端部和中部,其间距为2.1米。

上料平台斜拉部分采用6×19的钢丝绳，钢丝绳直径为φ14，其两端分别固定在楼板和上料平台的钢筋套环上。

上料平台平面布置图

（二）型钢斜拉式上料平台设计

1、外伸槽钢荷载的取值

（1）计算基数

计算长度L=4.2m，横距B=2.7m，横杆距C=1.4m，拉绳高度D=2.9m。

槽钢自重G1=0.1974kN/m，∟10×10自重G2=0.1512kN/m,栏杆自重G3=0.05kN/m,木、竹脚手板自重G4=0.35kN/m2。

安全立网自重G5=0.0034kN/m2。

（2）平台结构自重

G=（4.2×2＋2.7×2）G1＋2.7×2G2＋（4.2×2＋2.7）G3＋4.2×2.7G4＋（4.2×2＋2.7）×1.2G5

=（4.2×2＋2.7×2）×0.1974＋2.7×2×0.1512＋（4.2×2＋2.7）×0.05＋4.2×2.7×0.35＋（4.2×2＋2.7）×1.2×0.0034

=2.724＋0.816＋0.555＋3.969＋0.045=8.109kN

（3）外伸槽钢上均布恒荷载

NGK=G÷4.2÷2=8.109÷4.2÷2=0.965kN/m

（4）施工均布活荷载

假设卸料平台最多放50根6m长钢架管，φ48×3.5钢管自重G6=0.0377kN/m，两个人的重量G7=2.0kN,则总活荷载为：

Q=50×6G6＋G7=50×6×0.0377＋2.0=13.31kN

外伸槽钢均布活荷载：

QGK=Q/（4.2×2）=13.31÷（4.2×2）=1.58kN/m

（5）荷载组合

N=1.2NGK＋1.4QGK

=1.2×0.965＋1.4×1.58=3.37kN/m

2、外伸槽钢梁设计

本工程水平外伸槽钢梁采用[18，长6.0m，外伸4.2m，在楼面上预埋1φ16的圆钢对槽钢进行背焊固定。

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2002）规定进行下列计算与验算，计算模型：

按照连续梁进行计算。

（1）[16截面特性

Wx=116.8×103mm3,I=934.5×104mm4，自重q=0.1974kN/m,弹性模量E=206×103N/mm2,翼缘宽度b=65mm,翼缘平均厚度t=10mm,高度h=160mm。

（2）最大弯矩（按均布荷载计算）

Mmax=-0.125NL2

=-0.125×3.37×2.12=-1.858kN·m

（3）强度验算

σ=Mmax/（γx×Wx）

γx——截面发展系数，对[形截面，查《钢结构设计规范》表5.2.1得：

γx=1.05；

f——型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。

σ=Mmax/（γx×Wx）

=1.858×106/（1.05×116.8×103）=15.15N/mm2＜f=215N/mm2，安全。

（4）钢丝绳强度验算

1）支座反力

A支座：

NA=N×2.1÷2=3.37×2.1÷2=3.539kN

B支座：

NB=N×2.1=3.37×2.1=7.077kN

2）钢丝绳角度

A支座：

α=tan-1（2.9÷4.2）=34.62°

B支座：

β=tan-1（2.9÷2.1）=54.09°

3）钢丝绳承受拉力

A支座：

NA÷sinα=3.539÷sin34.62°=6.229kN

B支座：

NB÷sinβ=7.077÷sin54.09°=8.