超高层悬挑安全硬防护棚专项施工方案.docx
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超高层悬挑安全硬防护棚专项施工方案
星海湾金融商务区
XH-3-AB地块项目
超高层悬挑安全硬防护棚
专项施工方案
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审批人：
沈兵
江苏南通二建（集团）有限公司
2016年8月1日
一、编制说明及依据
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》
2、《建筑施工高处作业安全技术规范》
3、《建筑施工安全检查标准》
4、《钢结构设计规范》
5、施工图纸、本工程施工组织设计
6、《建筑施工脚手架实用手册》
7、《建筑施工手册》
8、《混凝土结构设计规范》
9、《钢结构设计规范》
10、《建筑结构荷载规范》
二、工程概况
1、主要工程内容
本工程框架-核心筒结构，抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年，建设地址位于辽宁省大连市沙河口区星海湾会展路与中山路交接处东北侧。
工程总建筑面积146270㎡；地下2层，地下建筑面积20310㎡，地上51层，地上建筑面积125960㎡，建筑高度约231.5m。
2、项目总体情况
工程名称
星海湾金融商务区XH-3-AB
地块项目
工程地址
大连沙河口区会展路与中山路交接处
建设单位
大连海通房地产开发有限公司
建筑面积
146270平方米
质量监督部门
大连市质监站
设计单位
大连建筑设计研究院有限公司
监理单位
大连建实建设监理有限公司
总包单位
江苏南通二建集团有限公司
承包范围
基础、主体、初装修、安装工程等
主要功能与用途
商务写字楼
三、防护棚的搭设形式
根据本工程的外架施工方案可知8层以下外部脚手架采用型钢外悬挑式脚手架，每4层一次悬挑，塔楼8层以上采用集成式外架施工，下部主体施工完成的脚手架随主体施工进度进行拆除。
为防止上部施工过程中的坠物危害，本工程拟在塔楼第16层、28层、40层设置悬挑式防护棚。
1、本工程防护大棚主梁拟采用16号工字钢用于悬挑外架的主梁，为有效提高工字钢的周转使用率，此处采用16号工字钢）,拟设置工字钢长5m，其悬挑3米，伸入楼层内2米。
工字钢主梁间距≤3m。
工字钢主梁布置图见附件。
2、在第16层、28层、40层结构处预埋“倒U”型埋件，在工字钢伸入预埋环后的根部设置两个、结构边处设置一个，防止悬挑工字钢倾覆。
3、外侧安全防护栏杆立柱采用Φ48×3.5钢管（高度为1200mm），纵向布置在工字钢上，间距2m；拟设置一道水平围护栏杆高度600mm，防护栏杆外露面刷红白油漆，安全防护栏杆上满铺一层密目安全网；在工字钢梁上搭放40*40*3mm方钢，间距及搭接长度均为500mm，方钢上再铺设一层2mm厚冲压钢板，搭接长度为200mm。
4、在工字钢上端头焊接高度150mm直径25钢筋头，作为最外侧防护栏杆的位置固定点，防护栏杆设置1200mm高。
5、护栏杆设置完成后在里侧竖向设置竹胶板，外侧涂刷黄黑色油漆，竹胶板与护栏采用14#铁丝绑扎牢固。
6、工字钢外挑端部设置斜拉杆1道与上层结构拉结固定，结构外侧梁内设置高强螺栓并外露采用双螺丝帽拧紧，斜拉杆规格为Φ20，水平距离同工字钢间距，对工字钢进行逐一卸荷；工字钢与结构梁交界处焊接150mm长L63×60角钢（预防工字钢滑移）防护棚示意简图如下：
节点
节点
四、工字钢悬挑3米时防护棚受力计算
（一）计算依据：
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）和《钢结构设计规范》（GB50017-2014）。
（二）计算参数：
悬挑式安全硬防护棚参照连续梁计算进行。
防护大棚水平钢梁的悬挑长度3.00m，插入结构锚固长度2.00m，悬挑水平钢梁间距≤3.00m。
水平钢梁插入结构端点部分按照铰接点计算。
次梁采用40*40*3.0mm方钢管，主梁采用16号工字钢。
次梁间距0.50m，连续布置在主梁工字钢上。
容许承载力均布荷载2.00kN/m2，最大落物冲击荷载2.00kN。
防护棚铺设板采用2mm厚冲压钢板，其自重荷载取8.0kN/m2。
栏杆采用竹笆片，栏杆自重荷载取0.15kN/m。
斜拉杆拟用Φ20mm圆钢配花篮螺栓调节长度。
（三）次梁方钢管计算：
次梁方钢管最不利荷载组合为冲压钢板传下的荷载与落物作用在次梁方钢管中部时的冲击荷载共同作用。
1、荷载计算
（1）面板自重标准值为：
0.30KN/m2；Q1=0.3×0.5=0.15KN/m2
（2）最大容许均布荷载为：
2KN/m2；Q2=2×0.5=1KN/m2
（3）冲压钢板自重荷载：
Q3=0.075KN/m2
经计算得到：
q=1.2×（Q1+Q3）+1.4×Q2=1.2×（0.15+0.075）+1.4×1=1.67KN/m
2、内力计算
内力按照均布荷载Q作用下的简支梁计算，内侧钢丝绳或花篮斜拉杆不计算：
最大弯矩M的计算：
ql2/8=0.94KN/m2；
3、落物冲击荷载作用，次梁方钢管考虑不利受力情况按简支梁计算，最大弯矩为：
M=0.25pl
其中p——落物荷载设计值（kN/m）；
经计算得到M=0.25×（1.40×1）×3=1.05kN.m
顶托梁的截面力学参数为：
截面抵抗矩W=4990mm3；
截面惯性矩I=99800mm4；
4、次梁方钢管抗弯强度计算
抗弯计算强度f=0.94×106/1.05/4990.0=188.38N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
（四）主梁的计算
工字钢主梁的内侧钢绳按照《建筑施工安全检查标准》作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择16号工字钢，其截面特性为：
面积A=26.10cm2,惯性距Ix=1130.00cm4,转动惯量Wx=141.00cm3,回转半径ix=6.58cm；截面尺寸b=88.0mm,h=160.0mm,t=9.9mm
主梁工字钢最不利荷载组合为次梁传下的荷载与落物作用在工字钢中部时的冲击荷载共同作用。
1.荷载计算
（1）栏杆自重标准值：
标准值为0.15kN/m
Q1=0.15kN/m
（2）型钢自重荷载Q2=0.20kN/m
经计算得到，静荷载计算值:
q=1.2×（Q1+Q2）=1.2×（0.15+0.20）=0.42kN/m
经计算得到，各次梁集中荷载取次梁支座力，分别为：
P1=（1.2×0.3+1.4×1）×0.4×5/2+1.2×0.07×5/2=1.97kN
P2=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P3=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P4=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P5=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）+1.4/2=4.43kN
P6=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P7=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P8=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2）=3.73kN
P9=（（1.2×0.3+1.4×1）×0.2×5/2+1.2×0.07×5/2）=1.09kN
2.内力计算
悬挑硬防护主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算。
悬挑主梁计算简图
经过连续梁的计算得到：
主梁支撑梁剪力图（kN）
主梁支撑梁弯矩图（kN.m）
主梁支撑梁变形图（mm）
外侧花篮斜拉杆位置支撑力为13.36kN
最大弯矩Mmax=15.90kN.m
落物冲击荷载作用，次梁钢管考虑不利受力情况按简支梁计算，最大弯矩为：
M=0.25pl
其中p——落物荷载设计值（kN/m）；
经计算得到M=0.25×（1.40×1）×6=2.1kN.m
由于落物冲击荷载作用，外侧钢丝绳拉结位置向上支撑力为0.5kN
3.抗弯强度计算
其中γx——截面塑性发展系数，取1.05；
[f]——钢材抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
N——由于花篮斜拉杆作用，在工字钢内产生的轴向压力。
由受力简图可得：
N＝（13.36+0.5）/tg45°=13.86KN
经过计算得到强度
σ=（15.90+2.1）×106/1.05/141000.0
+13.86×1000/2610.0=126.89N/mm2
主梁的抗弯强度计算强度小于[f]，满足要求!
4.整体稳定性计算
其中φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查《钢结构设计规范》附录B得到：
φb=0.68
由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2014）附录B其值用φb'查表得到其值为0.658
经过计算得到强度
σ=（15.90+2.1）×106/（0.658×141000.00）=194.01N/mm2；
主梁的稳定性计算σ＜[f],满足要求!
（五）上拉杆件验算
上拉杆材料类型
钢筋
上拉杆截面类型
20
上拉杆截面积A（cm2）
3.142
上拉杆截面惯性矩I（cm4）
245
上拉杆截面抵抗矩W（cm3）
49
上拉杆材料抗拉强度设计值f（N/mm2）
205
上拉杆弹性模量E（N/mm2）
206000
吊耳板厚S（mm）
10
吊耳板宽LDP（mm）
70
吊耳板高L（mm）
100
吊耳板圆周外半径R（mm）
35
吊孔直径D（mm）
22
吊耳板许用拉应力[σ]（N/mm2）
160
吊耳板许用剪应力[τ]（N/mm2）
160
螺栓抗拉强度设计值ftb（N/mm2）
170
螺栓抗剪强度设计值fvb（N/mm2）
140
吊耳板螺栓直径d（mm）
18
螺栓个数n
1
钢拉杆与吊耳板焊缝厚度hr1（mm）
10
钢拉杆与吊耳板焊缝长度lx1（mm）
100
钢拉杆与建筑物连接螺栓直径d（mm）
18
螺栓个数n
2
钢拉杆焊缝厚度hr2（mm）
10
钢拉杆焊缝长度lx2（mm）
100
角焊缝强度设计值ftw（N/mm2）
160
上拉杆件角度计算：
α1=arctanL1/L2=arctan（5000/1050）≈78°
上拉杆件支座力：
RS1=nzR1=1×13.86=13.86kN
主梁轴向力：
NSZ1=RS1/tanα1=13.86/tan78°=2.91kN
上拉杆件轴向力：
NS1=RS1/sinα1=13.86/sin78°=14.14kN
上拉杆件的最大轴向拉力NS=max[NS1...NSi]/2=14.14kN
轴心受拉稳定性计算：
σ=NS/A=14.14×103/314.2=45N/mm2≤0.5×f=102.5N/mm2
符合要求！
1、上拉杆与主梁连接点计算
1）螺栓抗拉验算
由上式计算可得锚固螺栓最大轴向拉力Ns=14.14kN
单个螺栓受拉承载力设计值
Ntb=0.9×ftb×As=0.9×170×（π×d2/4）=0.9×170×（3.14×182/4）=38.914kN
螺栓所受拉力：
Nt=Ns/n=14.14/1=14.14kN≤38.914kN
符合要求！
2）螺栓抗剪验算
单个螺栓受剪承载力设计值Nvb=0.9×fvb×As=0.9×140×（π×d2/4）=0.9×140×（3.14×182/4）=32.047kN
螺栓所受剪力：
Nv=Ns/n=7.305/1=7.305kN≤32.047kN
符合要求！
3）吊耳板计算
吊耳板
吊耳板吊索方向的最大拉应力及剪应力：
σL（τL）=NS/（S（2R-D））=14.14×103/[10×（2×35-22）]=29.46N/mm2≤[σ]=160N/mm2
符合要求！
4）角焊缝计算
σf=NS/（hr1×lx1）=14.14×103/（10×100）=14.14N/mm2≤βfftw=1.22×160=195.2N/mm2
正面角焊缝的强度设计值增大系数βf=1.22
符合要求！
2、上拉杆与建筑物连接点计算
由上式计算可得上拉杆与建筑物连接点最大轴向拉力Ns=7.489kN
上拉杆与建筑物连接点角度α2=90°-78°=12°
螺栓所受最大拉力Nt=Ns×cosα2=14.14×cos12°=13.83kN
螺栓所受最大剪力Nv=Ns×sinα2=14.14×sin12°=2.94kN
1）螺栓抗拉验算
单个螺栓受拉承载力设计值
Ntb=0.9×ftb×As=0.9×170×（π×d2/4）=0.9×170×（3.14×182/4）=38.934kN
螺栓所受拉力：
Nt=Ns/n=14.14/2=7.07kN≤38.934kN
符合要求！
2）螺栓抗剪验算
单个螺栓受剪承载力设计值Nvb=0.9×fvb×As=0.9×140×（π×d2/4）=0.9×140×（3.14×182/4）=32.047kN
螺栓所受剪力：
Nv=Ns/n=7.07kN≤32.047kN
符合要求！
3）角焊缝计算
σf=NS/（hr2×lx2）=14.14×103/（10×100）=14.14N/mm2≤βfftw=1.22×160=195.2N/mm2
正面角焊缝的强度设计值增大系数βf=1.22
符合要求！
（六）锚固段与楼板连接计算
水平钢梁与楼板压点采用U型钢筋拉环，拉环强度计算如下：
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=4.46kN
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》9.7.6规定[f]=65N/mm2；
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[4461×4/（3.1416×65×2）]1/2=6.61mm
实际施工中预埋吊环采用HRB300E直径16的钢筋，能够满足要求。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，U型钢筋拉环按如下方式进行预埋：
五、防护棚的搭设
1、施工准备
技术人员应熟悉图纸，熟悉各个部位及高度的结构变化，项目部应组织必要的物料进场，其中包括φ48×3.5mm钢管、对接扣件、直角扣件、旋转扣件和安全网等，以备外脚手架搭设使用；有关作业班组应织足够的作业人员，准备外脚手架的搭设；同时在施工前，应当组织有关技术人员和安质人员对作业班组进行作业前技术、安全交底。
架子工必须具备国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》的条件，经过培训、考核、取得安全操作证并经体检合格后方可从事脚手架安装、拆除作业。
2、防护棚搭设要求
（1）搭设的基本要求是：
横平竖直、整齐清晰、图形一致、平竖通顺连接牢固，受荷安全、有安全操作空间、不变形、不摇晃。
（2）防护棚的搭设严格遵守以下施工流程：
下层主梁→下层根部次梁钢管网架→钢丝绳→密目网→架板铺设→模板铺设→外沿栏杆→挡脚板铺设
（3）防护棚的搭设除了按顺序搭设处，还得注意下列事项：
按照规定的构造方案和尺寸进行搭设；
及时与结构拉结或临时支顶，以确保搭设过程的安全；
拧紧扣件（拧紧和程度要适当：
≤60N·m）；
有变形的杆件和不合格的扣件（有长度、扣接不紧等）不能使用；
搭设工人必须佩挂安全；
随时校正杆件的垂直和偏差避免偏差过大；
没有完成的防护棚，在每日收工时，一定要确保钢管网架稳定，以免发生意外；
防护棚的下侧均要满挂安全网，网边沿与横杆或建筑物要牢固的扎结，固定点的间距应不大于50cm，边沿投挡板，相临两网之间的拼接要严密。
（4）搭设的一般规定
架子工应熟悉图纸，熟悉现场具体情况，了解技术交底意图和施工操作方法，并将符合要求的钢管、扣件等材料运至现场，分类存放，搭设前清除障碍物。
架子工作业时，必须佩带好安全帽、系好安全带，严禁穿高跟鞋、拖鞋或硬底带钉易滑鞋作业，工具及零件应放在工具包内，服从指挥，集中思想、相互配合，拆除下来的材料不乱抛、乱扔。
脚手架作业下方不准站人，架子工不准在钢管网架上非工作停留。
凡遇六级以上大风或下雨天气时，不得进行作业。
雨后作业应待管架上雨吹干后进行，防止滑落。
在靠近电源处拆除脚手架时，必须将电源先切断或严密防护，必要时变更位置后方可进行作业，不允许将电源线拉在脚手架止，以防止漏电伤人。
不在防护棚上附装机械设备、拉缆风绳等。
搭设防护棚必须严格按照规范要求选用材料，对于压扁、弯曲、锈蚀和有裂缝的钢管及不合格的构件，严禁使用，扣件螺栓应满足正常状况下的扭力矩要求。
六、防护棚的拆除
1.在防护棚拆除前应作好以下工作:
（1）对防护棚进行安全检查，确认不存在严重隐患。
如存在影响拆除防护棚安全的隐患，应先对防护棚进行修整和加固，以保证防护棚的拆除过程中不发生危险；
（2）在拆防护棚时，应先清除铺设层上的垃圾杂物，清除时严禁高空向下抛掷，大块的装入容器内由垂直运输设备向下运送，能用扫帚集中的集中装入容器内运下。
（3）防护棚在拆除前，应先明确拆除范围、数量、时间和拆除顺序、方法、物件
垂直运输设备的数量，拆除的安全措施和警戒区域。
2.严格遵循拆除顺序，由后搭者先拆、先搭者后拆，同一部位拆除顺序是：
铺设层→次梁钢管→主梁工字钢。
3.拆除防护棚时，下部的出入口必须停止使用，对此除监护人员要特别注意外，还应在出入口处置明显的停用标志和围栏，此装置必须内外双面都加以设置；
4.在拆除的防护棚周围，于坠落范围明显“禁止入内”字样的标志，并有专人监护，以保证拆脚手架时无其他人员入内；
5.防护棚人工拆除，拆除的材料应及时吊运，严禁集中堆放材料过多，应做到有一小吊就吊一次，拆除作业不应过多人员参加，最多两组人，从不同方向进行，但两组人的必须按同一步骤进行。
6.防护棚拆除时遇大风、大雨、大雾天应停止作业；
7.拆除时操作人员要系好安全带，穿软底防滑鞋、扎裹腿。
8.防护棚拆除过程中，不中途换人，如必须换人，则应该在安全技术交底中交代清楚。
七、防护棚的验收与保护
1.防护棚在投入使用之前必须进行验收，合格后方准使用。
主要检查主梁工字钢与钢丝绳的连接，各钢管连接卡扣的紧固，探头板固定措施，铺设层的完整性，防护棚的防雷接地。
2.在检查验收过程中，要特别注意扣件的紧固程度，扣件并不是拧得紧越好。
对于拧紧力矩大于60N·m的扣件，要认真检查有无裂缝、变形，如果发现有上述弊病应立即调换，调上的扣件的螺栓应紧固在40~60N·m。
3.防护棚在验收合格通过投入使用后，必须对其进行日常的保养和定期的全面检查和整修，才能保证其安全使用。
防护棚日常的保养和维修必须每天进行一次，定期的维护保养一般每月进行一次。
所以要求作业队防护棚进行日常的和定期的保养和维修，尤其是每次强风、暴雨过后都要认真检查整修后方可使用。
防护棚保养整修的主要内容有：
（1）检查主梁连接是否有所松动，面层有无过多堆放杂物；
（2）检查明确防护棚的整体和局部的垂直、水平偏差。
如发现垂直度有异常现象，应及时加固和消除隐患。
（3）各类扣件的涂油和紧固。
检查扣件时先检查扣件的外观，而后将扣件上的螺栓逆时针方向松几牙螺纹，再涂油紧固螺栓至规定的力矩范围内。
（4）检查脚手板有否松动、悬挑，还要检查四角是否用铁丝扎牢，如发现问题应及时纠正。
（5）与建筑物连接的检查，检查连接件是否齐全和完好，有无松动、移动。
（6）要对外包安全网、外挑安全网、安全隔离设施、外侧挡松、栏杆和接地防雷等安全设施进行检查，保证这些安全设施完整、牢固，能正常发挥安全作用。
如果有损坏者要及时调换，如有松动者应及时紧固，如发现松动和开口要及时连通。
（7）检查防护棚的荷载情况，使其不超过设计荷载，如有超载应及时卸荷至设计荷载。
4.防护棚的日常保养和定期检查，都要有记录。
5.防护棚使用中必须经常检查，清除回面层上的杂物，严禁在防护棚上堆积施工材料，或上人，以免管架发生超载，造成事故。
八、安全措施及要求
1.所有操作人员应持证上岗，操作人员进入现场后，应做好进场三级教育，并做好会议记录，进行详细的安全技术交底。
2.每一道防护棚搭设完毕后，必须验收合格后方可使用。
3.防雷击接地措施，采用4×40镀锌扁铁与本建筑结构的四角避雷接地网焊接，其电阻不得大于要求的10Ω。
4.及时收集气象资料，并通知全体施工人员，便于安排工作和进一步采取措施。
5.焊接作业时，要注意防火，遇风时，应设置挡风板，避免火花飞溅。
6.防护棚上严禁堆放钢筋，模板等材料。
7.防护棚拆除程序与安装程序相反，拆除时，应将防护棚材料逐一传递至楼层或转料平台上，再按步骤拆除，严禁乱丢及高空坠物。
附图：
实例图及工字钢平面布置图
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