长治4#楼工字钢悬挑脚手架专项施工方案.docx

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长治4#楼工字钢悬挑脚手架专项施工方案

长治县经济开发区撤村建区项目幽兰园小区B区4#住宅楼

普通型钢悬挑脚手架专项施工方案

第一节编制依据

业主单位提供的设计图纸

《施工组织设计》

《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社；

《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社；

《钢结构设计规范》GB50017-2003中国建筑工业出版社；

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中国建筑工业出版社；

《建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）》中国建筑工业出版社；

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001中国建筑工业出版社；

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中国建筑工业出版社；

《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99中国建筑工业出版社。

第二节工程概况

本工程为山西乾源宏业责任有限公司开发的长治县经济开发区撤村建区项目幽兰园小区B区4#住宅楼高层住宅楼，位于山西省长治县经济开发区纬四街以北、长晋路以西、207国道以东、规划路以南。

该楼地下二层，地上二十八层，总建筑面积27008.81㎡，建筑总高度为84.6m，地下一、二层层高为3.2m；一至二十七层为3m；二十八层为3.13m。

地下一、二层为储藏室；一至二十八层为住宅楼。

±0.000标高相当于绝对标高931.65m。

室内外高差为0.60m。

第三节脚手架方案选择

本工程考虑到施工工期、质量和安全要求，故在选择方案时，应充分考虑以下几点：

1、架体的结构设计，力求做到结构要安全可靠，造价经济合理。

2、在规定的条件下和规定的使用期限内，能够充分满足预期的安全性和耐久性。

3、选用材料时，力求做到常见通用、可周转利用，便于保养维修。

4、结构选型时，力求做到受力明确，构造措施到位，升降搭拆方便，便于检查验收；

5、综合以上几点，脚手架的搭设，还必须符合JCJ59-99检查标准要求，要符合浙江省杭州市文明标化工地的有关标准。

6、结合以上脚手架设计原则，同时结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定采用以下脚手架方案：

考虑到本工程建筑物高度较低，故只设一挑，设在2层楼面标高3.87米。

根据建筑物实际形状特点，南立面脚手架从3层起开始设置，楼面标高7.47米。

本方案采用工字钢悬挑脚手架方案.

第四节脚手架的材质要求

l、钢管选用外径48mm，壁厚3.50mm，钢材强度等级Q235-A，钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯，新用的钢管要有出厂合格证。

脚手架施工前必须将入场钢管取样，送有相关国家资质的试验单位，进行钢管抗弯、抗拉等力学试验，试验结果满足设计要求后，方可在施工中使用。

2、本工程钢管脚手架的搭设使用可锻铸造扣件，应符合建设部《钢管脚手扣件标准》JGJ22-85的要求，由有扣件生产许可证的生产厂家提供，不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应干整，活动部位灵活，夹紧钢管时开口处最小距离不小于5mm。

钢管螺栓拧紧力矩达70N.m时不得破坏。

如使用旧扣件时，扣件必须取样送有相关国家资质的试验单位，进行扣件抗滑力等试验，试验结果满足设计要求后方可在施工中使用。

3、搭设架子前应进行保养，除锈并统一涂色，颜色力求环境美观。

脚手架立杆、防护栏杆、踢脚杆统一漆黄色，剪力撑统一漆黄黑相间色。

底排立杆、扫地杆均漆黄色。

4、脚手板、脚手片采用符合有关要求。

5、安全网采用密目式安全网，网目应满足2000目／100cm2，做耐贯穿试验不穿透（将网与地面成30度夹角，在其中心上方3m处，用5kg重的钢管垂直自由下落，不穿透），颜色应满足环境效果要求，选用绿色。

要求阻燃，使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证。

6、连墙件采用钢管，其材质应符合现行国家标准《碳素钢结构》（GB/T700）中Q235A钢的要求。

7、型钢水平悬挑杆采用14号工字钢。

8、压环钢筋的直径为16mm。

第五节脚手架的搭设流程及要求

普通悬挑架

悬挑脚手架搭设的工艺流程为：

水平悬挑→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆（搁栅）→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。

定距定位。

根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、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，垫板必须铺放平整，不得悬空。

在搭设首层脚手架过程中，沿四周每框架格内设一道斜支撑，拐角除双向增设，待该部位脚手架与主体结构的连墙件可靠拉接后方可拆除。

当脚手架操作层高出连墙件两步时，宜先立外排，后立内排。

其余按下一构造要求搭设。

悬挑脚手架计算时，立杆的横距按0.7米考虑，实际搭设时立杆的中心横距严禁超过0.75米。

1、楼板砼强度

为了砼强度满足悬挑脚手架抗压抗拨的需要，楼板砼强度等级必须满足设计要求后搭设（具体计算数据参阅脚手架计算书）。

2、立杆间距

（1）脚手架立杆纵距1.0m，横距0.7m，步距0.75；连墙杆间距竖直3.0m，水平3.0m（即二步三跨）：

里立杆距建筑物0.4m。

（2）脚手架的底部立杆采用不同长度的钢管参差布置，使钢管立杆的对接接头交错布置，高度方向相互错开500mm以上，且要求相邻接头不应在同步同跨内，以保证脚手架的整体性。

（3）立杆应设置垫木，并设置纵横方向扫地杆，连接于立脚点杆上，离底座20cm左右。

（4）立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1／400。

3、大横杆、小横杆设置

（1）两步大横杆在脚手架高度方向的间距1.5m，以便立网挂设，大横杆置于立杆里面，每侧外伸长度为150mm。

（2）外架子按立杆与大横杆交点处设置小横杆，两端固定在立杆，以形成空间结构整体受力。

4、剪刀撑

脚手架外测立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距离不应大于15m。

剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定。

剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线离主节点的距离不宜大于150mm。

5、脚手板、脚手片的铺设要求

（1）脚手架里排立杆与结构层之间均应铺设木板：

板宽为200mm，里外立杆应满铺脚手板，无探头板。

（2）满铺层脚手片必须垂直墙面横向铺设，满铺到位，不留空位，不能满铺处必须采取有效的防护措施。

（3）脚手片须用18铅丝双股并联绑扎，不少于4点，要求绑扎牢固，交接处平整，铺设时要选用完好无损的脚手片，发现有破损的要及时更换。

6、防护栏杆

（1）脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式安全网封闭，且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。

（2）选用18铅丝张挂安全网，要求严密、平整。

（3）脚手架外侧必须设1.2m高的防护栏杆和30cm高踢脚杆，顶排防护栏杆不少于2道，高度分别为0.9m和1.3m。

（4）脚手架内侧形成临边的（如遇大开间门窗洞等），在脚手架内侧设1.2m的防护栏杆和30cm高踢脚杆。

7、连墙件

（1）脚手架与建筑物按水平方向3.0m，垂直方向3.0m，设一拉结点。

楼层高度超过4m，则在水平方向加密，如楼层高度超过6m时，则按水平方向每6m设置一道斜拉钢丝绳。

（2）拉结点在转角范围内和顶部处加密，即在转角l米以内范围按垂直方向每3.0米设一拉结点。

（3）拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在外架大小横杆接点处。

（4）外墙装饰阶段拉结点，也须满足上述要求，确因施工需要除去原拉结点时，必须重新补设可靠，有效的临时拉结，以确保外架安全可靠。

8、架体内封闭

（1）脚手架的架体里立杆距墙体净距为400mm，如因结构设计的限制大于400mm的必须铺设站人片，站人片设置平整牢固。

（2）脚手架施工层里立杆与建筑物之间应采用脚手片或木板进行封闭。

（3）施工层以下外架每隔3步以及底部用密目网或其他措施进行封闭。

支承结构型钢的纵向间距与上部脚手架立杆的纵向间距相同，立杆直接支承在悬挑的支承结构上。

上部脚手架立杆与支承结构应有可靠的定位连接措施，以确保上部架体的稳定。

通常采用在挑梁或纵向钢粱上焊接150-200mm、外径φ40mm的钢管，立杆套座其外，并同时在立杆下部设置扫地杆。

第六节脚手架计算

一、参数信息

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为25.8m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1m，立杆的横距为0.7m，立杆的步距为0.75m；

内排架距离墙长度为0.40m；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为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；

连墙件布置取两步三跨，竖向间距1.5m，水平间距3m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

3.000；脚手架用途:

结构脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处山西省晋中市，基本风压0.4kN/m2；

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.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.1489；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；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:

38层；

脚手板类别:

木脚手板；栏杆挡板类别:

竹笆片脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用14号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.15m，建筑物内锚固段长度1.85m。

锚固压点压环钢筋直径（mm）:

16.00；

楼板混凝土标号:

C25；

6.拉绳与支杆参数

钢丝绳安全系数为:

6.000；

钢丝绳与墙距离为（m）:

3.000；

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1.1m。

二、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=0.35×1/3=0.117kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×1/3=1kN/m；

荷载的计算值:

q=1.2×0.038+1.2×0.117+1.4×1=1.586kN/m；

小横杆计算简图

2.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:

Mqmax=ql2/8

最大弯矩Mqmax=1.586×0.72/8=0.097kN·m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=19.124N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=19.124N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/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

荷载标准值q=0.038+0.117+1=1.155kN/m；

νqmax=5ql4/384EI

最大挠度ν=5.0×1.155×7004/（384×2.06×105×121900）=0.144mm；

小横杆的最大挠度0.144mm小于小横杆的最大容许挠度700/150=4.667与10mm，满足要求！

三、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。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×0.7=0.027kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×0.7×1/3=0.082kN；

活荷载标准值:

Q=3×0.7×1/3=0.7kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.027+1.2×0.082+1.4×0.7）/2=0.555kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

Mmax=0.08ql2

均布荷载最大弯矩计算:

M1max=0.08×0.038×1×1=0.003kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×0.555×1=0.148kN·m；

M=M1max+M2max=0.003+0.148=0.151kN·m

最大应力计算值σ=0.151×106/5080=29.782N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力计算值σ=29.782N/mm2小于大横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:

mm；

均布荷载最大挠度计算公式如下:

νmax=0.677ql4/100EI

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

νmax=0.677×0.038×10004/（100×2.06×105×121900）=0.01mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

νpmax=1.883Pl3/100EI

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载P=（0.027+0.082+0.7）/2=0.404kN

ν=1.883×0.404×10003/（100×2.06×105×121900）=0.303mm；

最大挠度和：

ν=νmax+νpmax=0.01+0.303=0.314mm；

大横杆的最大挠度0.314mm小于大横杆的最大容许挠度1000/150=6.7与10mm，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算

按规范表5.1.7,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》5.2.5）:

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；

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×0.7×2/2=0.027kN；

大横杆的自重标准值:

P2=0.038×1=0.038kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×0.7×1/2=0.122kN；

活荷载标准值:

Q=3×0.7×1/2=1.05kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.027+0.038+0.122）+1.4×1.05=1.695kN；

R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！

五、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0.1489kN/m

NG1=[0.1489+（0.70×2/2）×0.038/0.75]×25.80=4.766kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×38×1×（0.7+0.4）/2=7.315kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m

NG3=0.15×38×1/2=2.85kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1×25.8=0.129kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=15.06kN；

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=3×0.7×1×2/2=2.1kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×15.06+0.85×1.4×2.1=20.571kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×15.06+1.4×2.1=21.012kN；

六、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》（GB50009-2001）的规定采用：

ω0=0.4kN/m2；

μz--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：

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=0.7×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.044×1×0.752/10=0.003kN·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=20.571kN；

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'=21.012kN；

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》（JGJ130-2001）表5.3.3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》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=1.299m；

长细比:

L0/i=82；

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=0.71

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=20571.35/（0.71×489）+2968.062/5080=59.835N/mm2；

立杆稳定性计算σ=59.835N/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=21012.35/（0.71×489）=60.521N/mm2；

立杆稳定性计算σ=60.521N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、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＝0.4，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.4=0.055kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=4.5m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.4.1条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=0.347kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=5.347kN；

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=400/15.8的结果查表得到φ=0.933，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=0.933×4.89×10-4×205×103=93.529kN；

Nl=5.347

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=5.347小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

八、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700mm，内排脚手架距离墙体400mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1100mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=712cm4，截面抵抗矩W=102cm3，截面积A=21.5cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×15.06+1.4×2.1=21.012kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.5×0.0001×78.5=0.203kN/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：

R2=27.239kN；

R3=16.124kN；

R4=-0.73kN。

最大弯矩Mmax=4.299kN·m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=4.299×106/（1.05×102000）+15.435×103/2150=47.322N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值47.322N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

九、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用14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：

查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）得，φb=2

由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.93。

经过计算得到最大应力σ=4.299×106/（0.93×102000）=45.371N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=45.371小于[f]=215N/mm2,满足要求！

十、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=29.012kN；

十一、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=29.012kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径18.5mm。

[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＝219kN；

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]=31.025kN>Ru＝29.012kN。

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=29.012kN

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