高谊脚手架设计方案.docx
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高谊脚手架设计方案
《建筑施工安全技术》课程设计
题目：
天酬尚都住宅小区4号楼
脚手架设计方案
专业：
安全工程
班级：
071班
姓名：
高谊
学号：
***********
指导教师：
蒋复量
二0一0年十二月
单排落地式钢管脚手架课程设计任务书
一、单排落地式钢管脚手架课程设计的目的
使学生更好地熟悉和掌握专业主干课《建筑施工安全技术》中有关脚手架的基本理论和主要的设计方法，重点在于：
1、熟悉扣件式钢管脚手架的组成部分及作用；
2、熟悉扣件式钢管脚手架的搭设和拆除过程；
3、掌握扣件式钢管脚手架搭设和拆除过程中的安全事项；
4、掌握单排扣件式钢管脚手架的设计计算；
5、熟悉建筑施工常用的与脚手架相关的安全生产规程和安全管理制度；
6、熟悉建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。
二、某工程概况
该工程为住宅楼，平面布置为线条形，每单元长为27．84m，宽为12．3m，共四单元。
建筑高度为18．58m，层数为6十1F（顶层复式），一层为车库，层高为2．8m，该建筑线条明凇，造型大方，适应现代化都市建设。
该工程为独立及条形基础，结构为砖混结构，设计使用年限为50年，耐火等级为二级，负2m以下为混凝土强度等级为C25，其余均为C20。
三、课程设计的主要内容
1、参观建筑工地（1天）；
2、查找与收集设计资料（2天）；
3、选择合适的设计方法（1天）；
4、进行初步的设计计算（2天）；
5、报告的编制与修改（4天）。
四、课程设计要求
1、完成时间：
2周；
2、要求每个学生完成课程设计书一份，约5000字。
要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范及相关参考书籍的要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。
设计合理，文字线条优美，图表清晰，符合规范；
3、独立完成。
五、主要参考书
1、《建筑施工安全技术》，中国建筑工业出版社，2004年；
2、《建筑安全技术与管理》，机械工业出版社，2007年；
3、《建筑施工技术》，同济大学出版社，2006年；
4、《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。
5、《地基基础设计规范》（GB50007-2002）
6、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
前言
随着社会的发展，科技的进步建筑行业迅猛发展，然而建筑行业的事故发生频率也随之升高。
作为五大高危行业之一的建筑行业，脚手架的安全关系到整个建筑建设过程的安全，建筑工地的脚手架垮塌事故往往是由于设计和施工过程不按照相关的规定规范进行。
在建筑施工中,脚手架倒塌事故时有发生,造成脚手架倒塌事故的原因主要是脚手架失稳。
因忽视结构稳定性问题而发生的其它建筑事故也不少,由此造成的经济损失和人员伤亡也比较严重。
脚手架失稳是一种整体失稳,但失稳的原因与单根压杆失稳相仿,只要遵照压杆稳定理论并在施工中谨慎作业,脚手架失稳事故是可以避免的。
本次课程设计将对某工程的4号楼的脚手架进行设计，以期灵活运用建筑施工安全技术的相关内容。
此次课程设计在教学活动过程中占有重要的地位，此次设计不仅仅是简单的对课堂内容的印证和复习，而是在一定的专业知识的基础上，对这些知识的综合运用，更能锻炼自己的分析问题解决问题的动手能力。
课程设计是课本知识与实际应用之间的连接桥梁，是课本知识的具体应用，是灵活运用专业知识，是综合能力的一种综合检验，也是一种实际应用的提高和训练。
作为一名安全工程的学生，将通过此次课程设计了解脚手架设计的基本步骤和计算，能独立的设计简单工程的脚手架。
第一章设计说明
1.1工程概况
1.1.1项目设计特点
天酬．尚都一期工程为衡阳市天酬房地产开发有限公司筹资开发的商住小区，位于市华新高新技术开发区63号街区06号地块，东临规划中的彩霞街，西靠岳麓街，北为祝融路,南临规划步行街，交通便捷。
天酬•尚都一期工程由3号楼、4号楼、8号楼、9号楼、12号楼、13号楼、15号楼和18号楼组成，总建筑面积28298.53m2，其中4号楼建筑面积371.20m2，地上层数为6层、地下一层，总高度20.58m。
建筑物耐火等级为二级防水等级为Ⅱ级，防水年限15年。
建筑体形均呈长方形体型，并平行排列；屋面为深色油毡瓦坡屋面。
平面几何尺寸分别为楼长25.6米，宽14.5米。
1.1.2结构设计特点
该工程为住宅楼，平面布置为线条形，每单元长为25.6m，宽为14.5m，共四单元。
建筑高度为20.58m，层数为6十1F（顶层复式），一层为车库，层高为2．9m，该建筑线条明凇，造型大方，适应现代化都市建设。
该工程为独立及条形基础，结构为砖混结构，设计使用年限为50年，耐火等级为二级，负2m以下为混凝土强度等级为C25，其余均为C20。
1.1.3建设地点的特点
天酬•尚都一期工程位于衡阳市华新开发区的63街区06号地块。
原地形为低洼田地，现已平整到设计标高；地下水位较低，对该工程无影响；气温在-5℃至39℃之间，典型的亚温带气候，四季分明，冬雨季时间为本年的11月至第二年4月；主导风向为西北风；风力一般在6级以下。
1.1.4施工条件
天酬•尚都一期工程虽北为临祝融路，西临岳麓街。
但两路均没有修通，不过西面的场地平整，修筑一条临时运输通道，进入工地现场交通还是很方便；施工用电从10KV三华线0117号杆“T”接400KVA配电变压器供我公司基建用电；施工用水从蒸水沿江路与祝融路交叉处的市水网引入。
施工现场场地较宽。
小型预制构件在现场预制。
施工机械、设备、劳动力已全部落实。
本工程成立天酬•尚都一期工程项目部，陈锡军任项目部经理，公司内部实行经济责任承包。
1.1.5工程施工特点
天酬•尚都一期工程是根据市场各层次人员的购买力而设计的高档次的商品房，户型较多，平面组合变化大，因而造成轴线复杂，施工难度较大。
天酬•尚都一期工程建筑立面造型变化多，装饰线条多，有柱阳台，坡屋面，因而现浇砼工程量大，支模难度大。
天酬•尚都一期工程，由于八栋住宅同时开工建设，现场施工人员多，交叉作业情况多，给安全工作带来很大的压力。
因此，应当加强安全防护措施，严抓安全管理工作。
该工程为住宅楼，平面布置为线条形，每单元长为25.6m，宽为14.5m，共四单元。
建筑高度为20.58m，层数为6十1F（顶层复式），一层为车库，层高为2．9m，该建筑线条明凇，造型大方，适应现代化都市建设。
该工程为独立及条形基础，结构为砖混结构，设计使用年限为50年，耐火等级为二级，负2m以下为混凝土强度等级为C25，其余均为C20。
第二章脚手架工程施工部署
2.1脚手架设计
结合本工程结构形式、实际施工特点，罐周边搭设落地式全封闭的单排扣件式钢管脚手架。
落地式脚手架搭设高度为21m。
本工程脚手架为一架二用，既用于罐的防腐施工同时兼作安全防护。
施工荷载按装饰荷载考虑，同时施工2层，脚手板共铺设4层。
。
立杆的纵距为1.20米，立杆的横距为1.05米，立杆的步距为1.20米。
施工均布荷载为2.0kN/m2,同时施工2层，脚手架全高满铺。
2.1.1材料的选择
本工程采用扣件式钢管脚手架，杆件采用φ48×3.5mm，连墙件采用2步2跨，竖向间距2.4米，水平间距2.4米。
扣件连接，脚手板采用冲压钢脚手板，落地式外脚手架。
2.1.2地基情况
回填土密实度取样进行试验0.98，表面用24石子进行铺垫，厚度为100mm。
四周外脚手架以硬化的回填土作为基础，所有的基础必须平整。
基础上、底座下设置垫板，其厚度不小于50mm，布设必须稳定，不得悬空。
2.1.3杆件布置
落地式外脚手架，脚手架搭设高度为19m，根据计算脚手架均为双排双立杆，
架体与建筑物的拉结
外脚手架与罐体的拉结，根据计算每二步二跨设置一个拉结点。
拉结点均匀分布。
拉结点采用扣件与墙体连接。
2.1.4剪刀撑的设置
剪刀撑采用纵横向连续设置，与地面的夹角为60°。
剪刀撑每组连接6根立杆，斜杆的两端用回转扣件与立杆扣紧，在中间增加3个扣结点，最下面斜杆端头与立杆的接头距离为300mm。
剪刀撑搭接长度为1.0m，用三个扣件连接。
2.1.5脚手板的铺设
操作层脚手板必须铺满、铺严、铺稳，不得有探头板。
每三步设置一层脚手板，铺设要求同操作层。
铺设方法：
对头铺设的脚手板接头下面必须设置两根小横杆，板端距小横杆100～150mm。
搭接的脚手板必须搭在小横杆上，搭接长度不小于200mm。
2.1.6防雷避电
采用避雷针与大横杆连通、接地线与整罐体统连成一体的措施。
接地线采用40×4的镀锌扁钢，将立杆与整幢建筑物楼层内避雷系统连成一体。
接地线与立杆连接应用2道螺栓卡箍连接，螺丝加弹簧垫圈并保证接触面达到10mm2，并将表面油漆及氧化层清除，露出金属光泽并涂以中性凡士林。
2.1.7劳动力配备、材料配备情况
表2-1劳动力配备
工种
人数
任务
架子工
15
负责架子搭设及拆除
测量放线工
2
负责脚手架平面、垂直度控制
表2-2材料配备
名称
数量
规格
无缝钢管
50吨
φ48×3.5mm
脚手板
1500块
直角扣件
5000个
旋转扣件
600个
卡具
50个
名称
数量
备注
架子扳手
20只
架子工搭设和拆除架子用
第三章脚手架计算书
3.1计算依据
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）（本计算书中简称规范）；
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）；
工程设计图纸及地质资料等
3.2脚手架搭设参数
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）。
1.计算的脚手架为单排脚手架，搭设高度为21.00米，立杆采用单立管。
2.搭设尺寸为：
立杆的纵距1.2米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.20米。
3.采用的钢管类型为Φ48×3.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距2.4米，水平间距2.4米。
4.施工均布荷载为2kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。
3.2.1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=0.15×1.05/3=0.053kN/m
活荷载标准值Q=2×1.05/3=0.700kN/m
静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.053=0.109kN/m
活荷载的计算值q2=1.4×0.7=0.980kN/m
图3-1大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）
图3-2大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）
3.2.2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=0.038×1.2=0.046kN
脚手板的荷载标准值P2=0.15×1.05×1.2/3=0.063kN
活荷载标准值Q=2×1.05×1.2/3=0.84kN
荷载的计算值P=1.2×0.046+1.2×0.063+1.4×0.84=1.307kN
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）×1.052/8+1.307×1.05/3=0.464kN.m
=0.464×106/5080=91.339N/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=5.0×0.038×10504/（384×2.06×105×121900）=0.02mm
集中荷载标准值P=0.046+0.063+0.84=0.949kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=949×1050×（3×10502-4×10502/9）/（72×2.06×105×121900）=1.553mm
最大挠度和
V=V1+V2=1.573mm
小横杆的最大挠度小于1050/150或10mm,满足要求!
3.2.3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；
荷载值计算
横杆的自重标准值P1=0.038×1.05=0.04kN
脚手板的荷载标准值P2=0.15×1.05×1.2/2=0.095kN
活荷载标准值Q=2×1.05×1.2/2=1.26kN
荷载的计算值R=1.2×0.04+1.2×0.095+1.4×1.26=1.926kN
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。
3.2.4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0.149
NG1=0.149×18.6=2.771kN
（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹笆板，标准值为0.15
NG2=0.15×4×1.2×（1.05+0.3）/2=0.486kN
（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，准值为0.15
NG3=0.15×1.2×4/2=0.36kN
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005
NG4=0.005×1.2×18.6=0.112kN
经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.729kN。
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=2×2×1.2×1.05/2=2.52kN
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=0.35
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=1.25
Us——风荷载体型系数：
Us=1.2
经计算得到，风荷载标准值
Wk=0.7×0.35×1.25×1.2=0.368kN/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
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
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——风荷载基本风压值（kN/m2）；
la——立杆的纵距（m）；
h——立杆的步距（m）。
3.2.5立杆的稳定性计算:
不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=8kN；
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.391；
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
lo——计算长度（m）,由公式lo=kuh确定，lo=2.08m；
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=1.5；
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；
σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到σ=41.8N/mm2
[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σ<[f],满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=7.47kN；
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.391；
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
lo——计算长度（m）,由公式lo=kuh确定，lo=2.08m
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=1.5
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=0.076kN.m；
σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到σ=54.03
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm；
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!
3.2.6最大搭设高度的计算:
不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=0.958kN；
NQk——活荷载标准值，NQ=2.52kN；
gk——每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.149kN/m；
经计算得到，不考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=193.055m。
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：
[H]=139.580/（1+0.001×139.580）=122.484m；
[H]=122.484和50比较取较小值。
经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50米。
考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=0.958kN；
NQk——活荷载标准值，NQ=2.52kN；
gk——每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.149kN/m；
Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩，Mwk=0.064kN.m；
经计算得到，考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=195.854m。
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：
[H]=118.831/（1+0.001×118.831）=106.210m；
[H]=106.210和50比较去较小值。
经计算得到，脚手架搭设高度限值[H]=50.000m。
3.2.7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——风荷载基本风压值，wk=0.368kN/m2；
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=2.4×2.4=5.76m2；
No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5
经计算得到Nlw=2.968kN，连墙件轴向力计算值Nl=7.968kN
连墙件轴向力设计值Nf=A[f]
其中σ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30/1.58的结果查表得到σ=0.952；
A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=95.43kN
Nf>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=7.968kN小
连墙件扣件连接示意图
于扣件的抗滑力8.0kN，满足要求!
3.2.8立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
其中p——立杆基础底面的平均压力（N/mm2），p=N/A；p=32
N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值（kN）；N=8
A——基础底面面积（m2）；A=0.25
fg——地基承载力设计值（N/mm2）；fg=68
地基承载力设计值应按下式计算
fg=kc×fgk
其中kc——脚手架地基承载力调整系数；kc=0.4
fgk——地基承载力标准值；fgk=170
地基承载力的计算满足要求!
第四章脚手架施工及拆除方法
4.1脚手架搭设施工工艺
落地式脚手架搭设的工艺流程为：
纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→连墙件→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆。
根据构造要求在周边用尺量出内、外立杆离墙距离，并做好标记。
用钢卷尺拉直，分出立杆位置，并用小竹片点出立杆标记。
垫板、底座应准确地放在定位线上，垫板必须铺放平稳，不得悬空；双管立杆应采用双管底座，底座下垫木块，并垂直于罐壁设置。
4.2脚手架的拆除施工工艺
拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑，而后拆小横杆、大横杆、立杆等（一般的拆除顺序为：
栏杆→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆）。
不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架。
做到一步一清、一杆一清。
拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣。
拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，现解端头扣。
所有连墙杆等必须随脚手架拆除同步下降，严禁先将连墙杆整层或数层拆除后再拆脚手架，分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙件加固。
当脚手架拆至下部最后一根长钢管的高度（约6.5m）时，应先在适当位置搭临时抛撑加固，后拆连墙件。
第五章技术质量保证措施
5.1进场钢管、扣件、脚手板等构配件的技术质量要求（标准）
5.1.1钢管要求
钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管；其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。
钢管的尺寸应按表5-1采用。
每根钢管的最大质量应小于25kg，采用φ48×3.5的钢管；
表5-1钢管尺寸
截面尺寸
最大长
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