脚手架搭设专项施工方案.docx

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脚手架搭设专项施工方案

年产2000吨-2氯-5-氯甲基呲啶系列产品工程

脚手架搭设方案

工程名称：

年产2000吨-2氯-5-氯甲基呲啶系列产品工程

工程地址：

黑龙江省伊春市西林区白林经济开发区

建设单位：

吉化集团吉林市北方建设有限责任公司设备分公司

监理单位：

施工单位：

吉化集团吉林市北方建设有限责任公司设备分公司

编　制　：

陈增春

审　核

项目部项目经理：

张晓明

批　准

分公司技术经理：

2017年　　9月　　20日

目录

1、工程简介3

2、材料选用3

3、方案设计3

4、参数信息4

5、大横杆的计算6

6、小横杆的计算8

7、扣件抗滑力的计算10

8、脚手架立杆荷载的计算11

9、立杆的稳定性计算11

10、连墙件的计算13

11、悬挑梁的受力计算14

12、悬挑梁的整体稳定性计算17

13、拉绳的受力计算17

14、拉绳的强度计算18

15、锚固段与楼板连接的计算19

工程概况

1、工程简介

本工程为黑龙江省昌隆化工有限公司年产2000吨2-氯-5氯甲基吡啶项目

本项目位于黑龙江省伊春市西林区白林经济开发区内，白林四街北侧，白林四路西侧，白林三路东侧。

坐标为：

X=523789.070/Y=5264217.525X=524009.070/Y=5264217.527

X=523789.071/Y=5263957.525X=524022.048/Y=5263975.527

园区面积为58654.96平方米，建筑物构筑物总面积为44,,506.79平方米。

2、材料选用

2.1、本工程脚手架采用φ48mm，壁厚3.5mm长度为4～6m和1.7～2.0米，钢管扣件进场必须仔细检查，保证质量。

2.2、连墙材料采用钢管与砼结构刚性连接，安全网用符合标准的密目网（阻燃）。

3、方案设计

3.1、结构形式

6、二层楼以上采用槽钢悬臂式挑架，8#楼四层以上采用槽钢悬臂式挑架，每六层悬挑一次（层高2.9m），每悬挑一次架体不超过18m，进行分段搭设外脚手架。

3.2、立杆挑架落在槽钢的钢筋头上，立杆纵距La=1.5m，立杆横距Lb=0.90m。

立杆必须用连墙件与建筑结构可靠连接，立杆接头除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接，交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在两个方向错开的距离不宜小于500㎜，各接头中心至节点的距离不宜大于步距的1/3，立杆顶端高出女儿墙上口1.00m，低于檐口下端500㎜。

3.3、步距

脚手架全高内步距均为H=1.80m。

3.4、连墙件

选择二步三跨布置法设置，每根连墙件覆盖面积不大于40㎡，并应满足强度计算要求；结合本工程实际，连墙件的水平间距为3La=4.5m，竖向每层设置。

外脚手架的搭设计算

4、参数信息

4.1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为18m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5m，立杆的横距为1.05m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.6m，水平间距3m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

4.2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

2.000；脚手架用途:

装修脚手架；

同时施工层数:

2层；

4.3.风荷载参数

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

4.4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

10层；

脚手板类别:

钢制脚手板；栏杆挡板类别:

钢制脚手板挡板；

4.5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用16a号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度1.5m。

锚固压点压环钢筋直径（mm）:

20.00；

楼板混凝土标号:

C30；

钢丝绳安全系数为:

6.000；

钢丝绳与墙距离为（m）:

2.900；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物1.2m。

5、大横杆的计算

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）规定，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。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

5.1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.3×1.05/（2+1）=0.105kN/m；

活荷载标准值:

Q=2×1.05/（2+1）=0.7kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.105=0.172kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.7=0.98kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2大横杆设计荷载组合简图（支座最大弯矩）

5.2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.172×1.52+0.10×0.98×1.52=0.251kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.172×1.52-0.117×0.98×1.52=-0.297kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.251×106,0.297×106）/5080=58.465N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=58.465N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

5.3.挠度验算:

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：

νmax=（0.677q1l4+0.990q2l4）/100EI

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.105=0.143kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.7kN/m；

最大挠度计算值为：

ν=0.677×0.143×15004/（100×2.06×105×121900）+0.990×0.7×15004/（100×2.06×105×121900）=1.593mm；

大横杆的最大挠度1.593mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

6、小横杆的计算

根据JGJ130-2011规定，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作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

6.1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.3×1.05×1.5/（2+1）=0.158kN；

活荷载标准值：

Q=2×1.05×1.5/（2+1）=1.050kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.158）+1.4×1.05=1.728kN；

小横杆计算简图

6.2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax=ql2/8

Mqmax=1.2×0.038×1.052/8=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=Pl/3

Mpmax=1.728×1.05/3=0.605kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.611kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.611×106/5080=120.313N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=120.313N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求！

6.3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

νqmax=5ql4/384EI

νqmax=5×0.038×10504/（384×2.06×105×121900）=0.024mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.158+1.05=1.265kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

νpmax=Pl（3l2-4l2/9）/72EI

νpmax=1265.1×1050×（3×10502-4×10502/9）/（72×2.06×105×121900）=2.07mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+2.07=2.094mm；

小横杆的最大挠度为2.094mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！

7、扣件抗滑力的计算

按规范直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.5×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.05/2=0.02kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.3×1.05×1.5/2=0.236kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.058+0.02+0.236）+1.4×1.575=2.582kN；

R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

8、脚手架立杆荷载的计算

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，为0.1248kN/m

NG1=[0.1248+（1.50×2/2）×0.038/1.80]×18.00=2.822kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用钢制脚手板，标准值为0.3kN/m2

NG2=0.3×10×1.5×（1.05+0.3）/2=3.038kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用钢制脚手板挡板，标准值为0.15kN/m

NG3=0.15×10×1.5/2=1.125kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×18=0.135kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.12kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×7.12+0.85×1.4×3.15=12.292kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×7.12+1.4×3.15=12.954kN；

9、立杆的稳定性计算

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定采用：

ω0=0.45kN/m2；

μz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的规定采用：

μz=0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.214；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.45×0.74×0.214=0.05kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.05×1.5×1.82/10=0.029kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=12.292kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=N'=12.954kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=3.118m；

长细比:

L0/i=197；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.186

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时

σ=12292.38/（0.186×489）+28849.566/5080=140.828N/mm2；

立杆稳定性计算σ=140.828N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=12953.88/（0.186×489）=142.422N/mm2；

立杆稳定性计算σ=142.422N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

10、连墙件的计算

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.45，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.45=0.062kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=0.938kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=5.938kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN；

Nl=5.938

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=5.938小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

11、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。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为1050mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm，

水平支撑梁（16#工字钢）的截面惯性矩（BH3-bh3）/12（H是外边高、h是内边高、B是外边宽、b内边宽）

经计算I=1130cm4，

截面抵抗矩W=141cm3，

截面积A=26.1。

受脚手架集中荷载N=1.2×7.12+1.4×3.15=12.954kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.95×0.0001×78.5=0.207kN/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：

R[1]=17.382kN；

R[2]=9.491kN；

R[3]=-0.344kN。

最大弯矩Mmax=1.952kN·m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.952×106/（1.05×108300）+10.789×103/2195=22.085N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值22.085N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

12、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

σ=M/φbWx≤[f]

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=（570tb/lh）×（235/fy）

经过计算得到最大应力φb=（570tb/lh）×（235/fy）=570×10×88×235/（3000×160×235）=1.045

由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2014），得到φb值为0.93。

经过计算得到最大应力σ=1.952×106/（0.93×141000）=14.886N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=14.886小于[f]=215N/mm2,满足要求!

13、拉绳的受力计算

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

RAH=ΣRUicosθi

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=18.811kN；

14、拉绳的强度计算

钢丝拉绳（支杆）的内力计算：

钢丝拉绳（斜拉杆）的轴力RU均取最大值进行计算，为

RU=18.811kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径15.5mm。

[Fg]=aFg/K

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），查表得Fg＝152KN；

α--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。

α＝0.85；

K--钢丝绳使用安全系数。

K＝6。

得到：

[Fg]=21.533KN>Ru＝18.811KN。

经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。

钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环强度计算

钢丝拉绳（斜拉杆）的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=18.811kN

钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环的强度计算公式为

σ=N/A≤[f]

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环最小直径D=（18811×4/（3.142×50×2））1/2=15.5mm；

实际拉环选用直径D=16mm的HPB235的钢筋制作即可。

15、锚固段与楼板连接的计算

水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.344kN；

压环钢筋的设计直径D=20mm；

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

σ=N/2A≤[f]

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

A=πD2/4=3.142×202/4=314.159mm2

σ=N/2A=343.756/314.159×2=0.547N/mm2；

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。

拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！

搭设要求：

搭设前应对钢管进行筛选，凡严重锈蚀薄壁、严重弯曲及裂变的杆件不宜采用。

严重变形、锈蚀、裂缝的螺栓和损害的扣件不宜使用。

脚手架的基础除按规定设置外，必须做好排好处理。

所有扣件紧固力距应达到45kg.M。

同一立面的小横杆,应对等交借设置，同时立杆上下对直。

斜杆接长，不宜采用对接扣件，应采用叠交方式，二只转扣件接长，搭接距离视二只扣件间隔不少于0.4m。

主要杆件不宜采用木、竹材料。

本工程外架搭设立杆间距为1.4m单立杆,大横杆步距为1.8m,相邻杆件搭接按规范规定错开布置,不得在同一步距内,剪刀撑按7～9根立杆设一道,且每片架子不得少于3道,在相邻的剪刀撑之间,每隔10～15米加设一长剪刀撑,剪刀撑斜杆除两端用旋转扣件与脚手架立杆或大横杆拧紧外,其中应增加2～4个扣结点,连墙杆件按二步三跨或三步三跨设置,水平斜杆设置在联接杆步架平面内,以增加架体稳定性,铸铁扣件无老伤和裂缝.

脚手架在搭设时，应对进场脚手架材料再次进行严格的检查，禁止使用不符合要求的各种材料和配件。

脚手架搭设时，首先按专项施工设计计算要求进行放线，设置底座，标定立杆的位置，周边脚手架从一角部开始，向两边延伸，，交圈搭设，并按定位要求依次竖立杆，将立杆和纵横向扫地杆连接固定，在脚手架立杆底端之上100～300处一律遍设纵向和横向扫地杆，并与立杆连接牢固，设置第一步纵向和横向水平杆，进行校正立杆垂直后予以固定，再按此要求向上搭设。

在脚手架设置第一排连墙杆前，一字形脚手架应设置必要的抛掌，以确保构架稳定和架上人员安全，剪刀撑斜杆与水平面的交角宜在45°～60°之间，水平投影宽度应不小于2跨或4m和不大于4跨或8m，斜撑应与脚手架基本构架杆件可靠连接，且斜杆相邻连接点之间杆段的长细比不得大于60，等整体拉接杆件和连墙杆件随搭设架体一同设置。

剪刀撑的斜面脚手架处于顶层连墙点上的自由高度不得大于6m，当作业层高出其下部连墙杆2步或4m以上且上部无连墙杆时，应采取适当的临时撑拉措施。

当脚步手架下部采用双立杆时，主立杆应沿竖向轴线搭设到顶，轴立杆与主立杆之间的中心距离不得大于200mm，且主立杆必须与相交的全部平杆可靠连接，用支托架挑吊挂脚手架的悬挑梁架必须与支承结构可靠连接，其悬臂端应有适当的架设起拱量，同一层各排梁架上表面之间的水平误差不得大于2