悬挑式外墙脚手架施工方案.docx

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悬挑式外墙脚手架施工方案

悬挑式外墙脚手架施工方案

一、工程概况简介

本工程位于长江路与代庄路交叉口，地下一层，地上二十八层，地面以上为住宅，建筑面积19776.63㎡，建筑物总高75.90米，结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，本工程建筑防火分类为一类，建筑耐火等级地上为一级，地下为一级。

±0.00以下施工周期较长，不能及时回填土，而主体结构工程又必须立即进行，否则将影响工期。

根据其工程特点，将采用悬挑式外墙脚手架（每层悬挑高度不超过20米）。

二、材料要求

1．脚手架全部采用ф48～51钢管，壁厚3～3.5㎜，无严重绣蚀、弯曲、压扁或裂纹的钢管。

用于立杆、大横杆和斜杆的钢管长度以4—6.5m为宜。

一般重量在25㎏以内，适合人工操作。

用于小横杆钢管长度以1.5—2.3m为宜，以适应脚手架的宽度要求。

作为脚手架使用的杆件钢管必须进行防锈处理.即对购进的钢管先行除锈,然后涂防锈漆一道和面漆二道。

2．钢管连接用的扣件必须是合格的玛钢扣件，应有出厂合格证明，符合建设部1985年颁布的《钢管脚手架扣件标准》（JGJZZ—85）的要求，发现有脆裂、变形，滑丝的禁止使用。

扣件及其附件（T型螺栓、螺母、垫圈）的技术要求如下：

1）铸铁不得有裂纹、气孔；不宜有疏松、砂眼或其他影响使用性能的铸造缺陷；并应将影响外观质量的粘砂、浇冒口残余、披缝、毛刺、氧化皮等清除干净。

2）扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好。

3）扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm。

4）当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应小于5mm。

5）扣件表面应进行防锈处理。

3、所用挑杆为16#工字钢，长度4.5m、3.5m、3m三种，卸荷使用ф14（6*37）b钢丝绳。

4、脚手板

扣件式脚手架的作业层面可根据所用脚手板的支撑要求设置横向平杆，本工程使用竹笆作为脚手板。

对脚手板的技术要求为：

1）脚手板的厚度为50mm，宽度为250~300mm，重量不大于30kg。

2）确保材质符合规定。

3）不得有超过允许的变形和缺陷。

三外脚手架搭设方法

1．外墙脚手架搭设方法

立杆纵观距1.5m，立杆排距0.8m，小横杆间距0.9m，大横杆步距0.9m，大横杆内侧步距1.8m，小横杆间距0.9m，内排立杆距墙0.4m，小横杆里端距墙0.3m。

（详见图Ⅰ）

立杆与主体拉接，按2步3跨设置，拉接点均设置在框架柱或剪立墙予留洞上，用钢管与内外立杆采用架扣连接。

挑杆从2层向外挑，挑杆间距1.5m，首先在结构板梁上予埋挑环，纵向间距1.5m，横向间距≤1.5m，然后在环里套入挑杆，外挑1.3m，（有阳台处阳台不作为支座）靠内挑环外侧加ф18钢筋销锚牢固。

（见图Ⅱ）

在挑杆的前端100处内排距立管的下端焊接ф（二级钢）22钢筋，长150mm，作立杆的固定件，拉设通线固定挑杆，保证挑杆挑出长度一致，然后固定立杆。

第一排大横杆距离支点为200mm，为了保证架子的安全及稳定，设斜拉钢丝绳卸荷装置，钢丝绳上端固定在结构的墙或梁上的固定预埋件。

四、悬挑层段布置

第一段4～9层、第二段10～15层、第三段16～21层、第四段22～28层，共分四段搭设。

五、脚手架构造

1、立杆纵距La=1.5m，横距Lb为0.9m。

脚手架的搭设高度为24m，相邻立杆的接头位置应错开布置在不同的步距内，与相近大横杆的距离不宜大于步距的三分之一。

立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧（大横杆对立杆起约束作用，对确保立杆承载能力的关系很大），不得隔步设置或遗漏。

立杆的垂直偏差应不大于架高的1/300，并同时控制其绝对偏差值不大于40mm。

2、大横杆步距为1.8m。

上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中，与相近立杆的距离不大于纵距的三分之一。

同一排大横杆的水平偏差不大于该片脚手架总长度1/250，且不大于50mm。

相邻步架的大横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆偏心受载情况。

3、小横杆贴近立杆布置，搭于大横杆之上并用直角扣紧。

在相邻立杆之间根据需要加设1根或2根。

在任何情况下，均不得拆除作为基本框架结构杆件的小横杆。

4、剪刀撑剪刀撑联结3根立杆，斜杆与地面夹角为45º-60º；沿脚手架转角处布设，南北两面架子每隔5-7米设一道，剪刀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杆扣紧外。

在其中应增加2-4个扣结点。

5、连墙拉杆按二步二跨设置，其间距应不超过3.6m（纵横），且连墙拉杆一般应设置在暗柱靠近连梁具有较高水平力作用的结构部位。

连墙构造（简称“连墙体”）对外脚手架的安全至关重要。

由于连墙拉杆设置数量不足、构造不符合要求以及被任意拆掉等所造成事故屡有发生，必须引起高度重视并确保其设置符合要求。

本工程连墙拉杆的垂直间距和水平间距均不得大于5m。

6、水平斜拉杆设置在有连墙体的步架平面内，以加强脚手架的横向刚度。

六、设计计算

计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

计算的脚手架为悬挑式脚手架，搭设高度为65.7米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.5米，立杆的横距0.8米，立杆的步距1.8米。

采用的钢管类型为φ48×3.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.6米，水平间距3.0米。

施工均布荷载为3kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设8层。

钢材的强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=2.06X105N/mm2

惯性矩I=12.19X104mm

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.3米，建筑物内锚固段长度1.6米。

悬挑水平钢梁上面采用钢丝绳、下面采用拉杆与建筑物拉结。

最外面支点距离建筑物m，支杆采用钢管mm拉杆。

风压按《建筑结构荷载规范（GB50009-2001）》50年一遇取值。

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=0.30×0.8/3＝0.080kN/m

活荷载标准值Q=3×0.8/3＝0.800kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×（0.038＋0.080）＝0.142kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.800＝1.120kN/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=（0.08×0.142+0.1×1.120）×1.5×1.5＝0.278kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.1×0.142+0.117×1.120）×1.5×1.5＝-0.327kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

（M1与M2的绝对值对比，以大的为强度验收）

=0.327×1000000/5080＝64.370N/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=p1+p2=0.038＋0.080＝0.118kN/m

活荷载标准值q2=0.800kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.118+0.990×0.800）×1500.0×1500.0×1500.0×1500.0/（100×206000×121900.0）＝1.758mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150和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=0.038×1.5＝0.057kN

脚手板的荷载标准值P2=0.30×0.8×1.5/3＝0.120kN

活荷载标准值Q=3×0.8×1.5/3＝1.200kN

荷载的计算值P=1.2×0.057＋1.2×0.120＋1.40×1.200＝1.892kN

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=1.2×0.038×0.8×0.8/8＋1.892×0.8/3＝0.508kN.m

=0.508×1000000/5080＝100.000N/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=5×0.038×800.0×800.0×800.0×800.0/（384×206000×121900）＝0.008mm

集中荷载标准值P=0.057＋0.120＋1.200＝1.377kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1377.00×800.0×（3×800.0×800.0－4×800.0×800.0/9）/（72×206000×121900）＝0.997mm

最大挠度和

V=V1+V2=1.005mm

小横杆的最大挠度小于800.0/150和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,单扣件取8.0kN，双单扣件取12.0kN；

R──纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

荷载值计算：

横杆的自重标准值P1=0.038×0.8＝0.030kN

脚手板的荷载标准值P2=0.30×1.5×0.8/2＝0.180kN

活荷载标准值Q=3×1.5×0.8/2＝1.800kN

荷载的计算值R=1.2×0.030+1.2×0.180+1.4×1.800＝2.772＜RC＝8.0kN

单扣件抗滑承载力的设计满足要求。

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）：

查《施工手册》P194页，标准值取；

NG1=0.1069×65.7＝7.023kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用，标准值为0.30

NG2=0.30×8×（1.5＋0.45）/2＝2.250kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用脚手板挡板，标准值为0.11

NG3=0.11×1.5×8/2＝0.660kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；标准值为：

NG4=0.005×1.5×65.7＝0.493kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.023＋2.250＋0.660＋0.493＝10.426kN。

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:

活荷载标准值NQ=3×2×1.5×0.8/2＝3.600kN

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=0.5

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=1.11

Us──风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得：

风荷载标准值Wk=0.7×0.5×1.11×1.200＝0.466kN/m2。

（注意：

若不能同时满足三个条件：

1、基本风压不大于0.35KN/m2，2、仅有栏杆和挡脚板，3、不是敞开式脚手架，则不用计算“立杆的轴向压力设计值”）

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

=1.2×10.426＋0.85×1.4×3.600＝16.795KN

其中NG1——脚手架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2——构配件自重标准值产生的轴向力;

NQ——施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆可按一纵距（跨）内施工荷载总和的1/2取值。

不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

=1.2×10.426＋1.4×3.600＝17.551KN

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

=0.85×1.4×0.466×1.5×1.8×1.8/10＝0.270kN/m2

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:

1、不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式

其中N──计算立杆段的轴心力设计值，N=17551.00N；

φ──轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=197查表取值:

0.186；

λ──长细比，λ=l0/i

λ=3119.000/15.8＝197

　l0──计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，

l0=k×u×h=1.155×1.5×1.8＝3.119m＝3119.000mm；

　i──立杆的截面回转半径，i=15.8；

　k──计算长度附加系数，取1.155；

　　u──计算长度系数，查表确定，u=1.50；

　　A──立杆净截面面积，A=489mm2

　　f──钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；

立杆的稳定性计算：

17551.00/（0.186×489）＝173.673

不考虑风荷载时，立杆的稳定性符合要求。

2、考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式：

其中N──计算立杆段的轴心力设计值，N=16795.000N；

φ──轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=197,查表取值:

0.186；

λ──长细比，λ=l0/i

λ=3119.000/15.8＝197

　l0──计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，

l0=kuh=1.155×1.5×1.8＝3.119m＝3119.000mm；

　i──立杆的截面回转半径，i=15.8mm；

　k──计算长度附加系数，取1.155；

　　u──计算长度系数，查表确定，u=1.50；

　　A──立杆净截面面积，A=489mm2；　　

W──立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5080mm3

　　Mw──计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，Mw=270.000N.m；

　　f──钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；

立杆的稳定性计算:

16795.000/（0.186×489）+270000.000/5080＝202.1300

考虑风荷载时，立杆的稳定性符合要求。

六）、连墙件的计算:

连墙件的强度稳定性和连接强度应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ8）、《钢结构设计规范》（GBJ17）、《混凝土结构设计规范》（GBJ10）等的规定计算。

连墙件的轴向力计算值应按下式计算：

Nl=Nlw+N0

式中Nl──连墙件轴向力计算值（kN）；

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

=1.4×0.466×10.800＝7.046

Wk──风荷载基本风压值，Wk=0.466kN/m2；

Aw──每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.6×3.0＝10.800m2；

N0──连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN），N0=5；（单排取3，双排取5）

经计算得：

Nlw=7.046kN，连墙件轴向力计算值Nl=Nlw+N0=12.046kN

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=450.00/15.8＝28.48,查表得到

=0.924；

A=489mm2；[f]=205.00N/mm2。

经计算得：

Nf=92.63kN

Nf>Nl，连墙件稳定性满足要求。

连墙件采用普通螺栓连接，普通螺栓计算参见《施工计算手册》钢结构部分。

连墙件普通螺栓连接示意图

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。

脚手架横距为800mm，内侧脚手架距离墙体450mm，支拉斜杆的支点距离墙体=1200mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面抵抗矩W=141cm3，截面积A=26.163cm2。

受脚手架集中荷载P=1.2×10.426+1.4×3.600=17.551kN

水平钢梁自重荷载q=1.2×26.163×0.0001×7.85×10=0.246kN/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：

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R1=23.67kN,R2=12.91kN,R3=-0.81kN

最大弯矩Mmax=1.18kN.m

抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.18×1000000/（1.05×141000）=8.0N/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，按照下式计算：

经过计算得到

b=570×9.9×88×235/（1200.0×160×235）=2.59

由于大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B，其值用应为：

0.952

经过计算得：

=1.180×1000000/（0.952×141000）=8.79N/mm2；

水平钢梁的稳定强度8.79<[f]=235,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=27.340kN

十）、拉杆的强度计算:

拉绳或拉杆的轴力RU我们均取最大值进行计算，为RU=27.340kN

1、拉绳的强度计算：

拉杆采用采用6×19钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

其中[Fg]——钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；

——钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8；

K——钢丝绳使用安全系数，取8.0。

选择拉钢丝绳的破断拉力要大于8.0×27.340/0.85=257.318kN。

选择6×19+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，直径15.3mm。

2、钢丝拉绳的吊环强度计算：

钢丝拉绳的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N，为

N=RU=27.340kN

钢丝拉绳的吊环强度计算公式为

其中[f]为吊环抗拉强度，取[f]=50N/mm2，每个吊环按照两个截面计算；

所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径D=[27340×4/（3.1416×50×2）]1/2=18.7mm

十一）、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=1.180kN

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知：

[f]=50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=4mm

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=1.180kN；

d——楼板螺栓的直径，d=16mm；

[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。

经计算得：

h要大于1.180×1000/（3.1416×16×1.5）=15.7mm。

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=1.180kN；

d——楼板螺栓的直径，d=16mm；

b——楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=80mm；

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=9.12N/mm2；

经过计算得到公式右边等于56.534kN

楼板混凝土局部承压计算满足要求。

六、脚手架搭设

根据本工程实际情况，在三层结构施工期间,安装挑出钢梁，作为立杆底座，搭设悬挑双排脚手架，外架每四层用竹笆封底部,下兜平网；立面用密目式绿网全封闭。

临街外墙架子外立面全挂竹笆,封闭严密。

1、脚手架搭设顺序如下

按脚手架柱距、排距要求放线定位、安装悬挑钢梁---立柱（下端要搭设一致高）---第一步横向水平杆---第一步纵向水平杆---第二步横向水平杆---第二步纵向水平杆---连墙拉杆---第三步横向水平杆……

2、开始搭设立柱时，应每隔6跨设置一根抛撑，直至连墙件安装稳定后，方可根据情况拆除。

3、双排脚手架纵向水平杆靠墙一端至墙装饰面距离不应小于100mm。

4、扣件螺栓拧紧扭力矩不小于40N.m，并不大于65N.m。

5、对接扣件的开口应朝内。

6、各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应