脚手架上施工专项方案.docx

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脚手架上施工专项方案

甘井子中华路北城市综合体A区

外脚手架施工方案

一、工程概况

　　大连亿合现代城项目工程一标段由A1、A2、A7、A8、A9组成，结构形式为框架剪力墙结构，A1、A2地上26层，地下3层，裙房5层，B1-5层层高5.5米，B3层层高4米，B2层层高3.8米，标准层层高3米，建筑面积14万平方米，地上单层建筑面积约500平米，基础为筏板承台基础，建筑高度120.95米，外架搭设高度约122米。

二、编制依据：

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

2、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

3、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等规范。

三、主要部署

外脚手架采用扣件式双排钢管脚手架，脚手架外挂密目网，将主楼封闭，起到安全防护及隔音防尘的作用。

每栋楼根据工期各自组织有经验架子工组成外脚手架班组，专职搭设外脚手架，脚手架随楼层施工逐步升高，确保施工需要。

楼层施工过程中，外脚手架不作为模板支撑和钢筋、模板等材料堆放，仅作为施工工作面。

为方便周转材料转运，每栋塔楼计划搭设一个卸料平台每层周转使用。

由于建筑物较高，为了增大脚手架的安全系数，本工程计划采用悬挑式钢管脚手架，计划在2F、6层、11F、17F、23层楼板上预埋锚环，用18号工字钢悬挑卸载，锚环为一级钢直径18圆钢。

每步搭设高度18-20米。

地下室外架采用双排落地钢管脚手架。

裙房局部采用落地钢管脚手架。

四、脚手架计算

1.脚手架参数

搭设尺寸：

立杆的纵距1.3-1.50

计算的脚手架为双排脚手架:

计算高度24米，立杆采用单立管；

脚手架距离楼板距离为0.30米；

大横杆在上，搭在小横杆上的大横杆根数为2；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；扣件抗滑承载力系数为0.80；

连墙件采用两步三跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件钢管硬拉结；

2.活荷载参数

施工荷载均布参数（kN/m2）:

3.00；脚手架用途:

结构脚手架；

3.风荷载参数

辽宁省大连市地区，基本风压为0.65，风荷载高度变化系数μz为1.63，风荷载体型系数μs为0.65；考虑风荷载

4.静荷载参数

每米立杆数承受的结构自重标准（kN/m2）:

0.1190；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m2）:

0.140；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

4；

脚手板类别:

冲压钢脚手板；栏杆挡板类别:

木挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用[18号工字钢]，间距1.3-1.50米，现场布置时按附图平面图中位置设置，计算时按1.5米取值，工字钢长度3.0米-4.5米，其中建筑物外悬挑段长度1.30米，建筑物内锚固段长度1.70-3.2米，与楼板连接选用圆钢，直径（mm）:

18.00；楼板、梁混凝土标号:

C30；在混凝土强度达到70%后方可进行工字钢安装，锚环锚固。

悬挑外架搭设如下示意图

悬挑架搭设示意图

6.地基参数

地下室部位的脚手架为落地双排钢管脚手架，地基土类型为回填土及基础筏板；搭设高度为14米，回填土部分需将基层夯实平整，并满铺50厚木脚手板或钢挑板。

搭设示意图如下：

6、脚手架计算

本方案中的计算主要考虑地上悬挑脚手架计算，地下室架高小于15米，所以不在此进行计算。

6.1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。

6.1.1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=0.300×0.900/（2+1）=0.090kN/m；

活荷载标准值:

Q=3.000×0.900/（2+1）=0.900kN/m；

静荷载的计算值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.090=0.154kN/m；

活荷载的计算值:

q2=1.4×0.900=1.260kN/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）

6.1.2.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

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.154×1.4002+0.10×1.260×1.4002=0.271kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.154×1.4002-0.117×1.260×1.4002=-0.319kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.271×106,0.319×106）/5080.0=62.795N/mm2；

大横杆的抗弯强度:

σ=62.795N/mm2小于[f]=205.0N/mm2。

满足要求6.1.3.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+0.090=0.128kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.900kN/m；

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=0.677×0.128×1400.04/（100×2.06×105×121900.0）+0.990×0.900

×1400.04/（100×2.06×105×121900.0）=1.496mm；

脚手板,纵向、受弯构件的容许挠度为l/150与10mm请参考规范表5.1.8。

大横杆的最大挠度小于1400.0/150mm或者10mm,满足要求!

6.2、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。

6.2.1.荷载值计算

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。

6.2.1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.400=0.054kN；

脚手板的荷载标准值：

P2=0.300×0.900×1.400/（2+1）=0.126kN；

活荷载标准值：

Q=3.000×0.900×1.400/（2+1）=1.260kN；

荷载的计算值:

P=1.2×（0.054+0.126）+1.4×1.260=1.980kN；

小横杆计算简图

6.2.2.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:

Mqmax=1.2×0.038×0.9002/8=0.005kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.980×0.900/3=0.594kN.m

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.599kN.m；

σ=M/W=0.599×106/5080.000=117.831N/mm2；

小横杆的计算强度小于205.000N/mm2,满足要求！

6.2.3.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

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×900.04/（384×2.060×105×121900.000）=0.013mm；

P2=p1+p2+Q=0.054+0.126+1.260=1.440kN；

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:

Vpmax=1439.760×900.0×（3×900.02-4×900.02/9）/（72×2.060×105

×121900.0）=1.484mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.013+1.484=1.497mm；

小横杆的最大挠度小于（900.000/150）=6.000与10mm,满足要求!

；

6.3.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，按照扣件抗滑承载力系数0.80，本工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

横杆的自重标准值:

P1=0.038×0.900=0.035kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.300×0.900×1.400/2=0.189kN；

活荷载标准值:

Q=3.000×0.900×1.400/2=1.890kN；

荷载的计算值:

R=1.2×（0.035+0.189）+1.4×1.890=2.914kN；

R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

6.4.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）；本工程取值0.1190

NG1=0.122×24.000=2.678kN；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本工程采用冲压钢脚手板，标准值为0.30

NG2=0.300×4×1.400×（0.900+0.3）/2=1.008kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆竹串片，标准值为0.11

NG3=0.140×4×1.400/2=0.392kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.400×24.000=0.141kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.978kN；

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=3.000×0.900×1.400×2/2=3.780kN；

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Wo=0.650kN/m2；

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=1.630；

Us--风荷载体型系数：

Us=1.200；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.650×1.630×1.200=0.890kN/m2；

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=1.2×3.978+1.4×3.780=10.066kN；

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=1.2×3.978+0.85×1.4×3.780=9.272kN；

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=0.850×1.4×0.890×1.400×1.8002/10

=0.480kN.m；

6.5、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：

立杆的轴心压力设计值：

N=10.066kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数：

K=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

U=1.500

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.119m；

Lo/i=197.000；

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]=205.000N/mm2；

σ=10066.000/（0.186×489.000）=110.667N/mm2；

立杆稳定性计算σ=110.667小于[f]=205.000N/mm2满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=9.272kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数：

K=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

U=1.500

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.119m；

Lo/i=197.000；

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]=205.000N/mm2；

σ=9271.800/（0.186×489.000）+480396.964/5080.000=196.506N/mm2；

立杆稳定性计算σ=196.506小于[f]=205.000N/mm2满足要求！

6.6、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

风荷载基本风压值Wk=0.890kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=15.120m2；

连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,No=5.000kN；

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=18.839kN；

连墙件的轴向力计算值NL=NLw+No=23.839kN；

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数,l为内排架距离墙的长度,

由长细比l/i=900.000/15.800的结果查表得到0.829；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；

连墙件轴向力设计值Nf=φ×A×[f]=0.829×4.890×10-4×205.000×103=83.103kN；

Nl=23.839

连墙件的轴向力计算值21.313kN，而扣件的抗滑力为8KN，所以连墙件需采用双杆双扣件与墙体连接。

6.7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。

本工程中，脚手架排距为900mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1300mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1660.00cm4，截面抵抗矩W=185.00cm3，截面积A=30.60cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×3.978+1.4×3.780=10.066kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×30.600×0.0001×78.500=0.288kN/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）

悬挑脚手架支撑梁变形图（kN）

悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN.m）

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

R[1]=14.332kN；

R[2]=7.769kN；

R[3]=-0.959kN。

最大弯矩Mmax=3.694kN.m；

截面应力σ=M/1.05W+N/A=3.694×106/（1.05×185000.0）+

0.000×103/3060.0=19.016N/mm2；

水平支撑梁的计算强度σ=19.016小于215.000N/mm2,满足要求！

6.8、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用[18号工字钢,计算公式如下

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

经过计算得到强度φb=570×10.7×94.0×235/（1800.0×180.0×235.0）=1.77

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.911。

经过计算得到强度σ=3.694×106/（0.911×185000.00）=21.927N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=21.927小于[f]=215.000N/mm2,满足要求!

6.9、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

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=16.714kN

6.10、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我们均取最大值进行计算，为

RU=16.710kN

如果采用钢丝绳，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）；

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（mm）；

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；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取16.710kN，α=0.850,K=10.000,得到：

6×19钢丝绳最小直径为14.00mm才能满足要求!

拉结钢丝绳验算能满足要求，选用与之相匹配的花蓝螺栓。

钢丝绳拉接部位设置在梁上，在梁施工时预埋套管，作为钢丝绳的拉接点，钢梁端的吊环同锚环

6.11、锚固段与楼板连接的计算:

水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环，锚环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=7.821kN；

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，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f]=50N/mm2；

A=7821/50=156.4mm2

选用18的园钢，其截面积为200.96mm2

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=18mm

锚环需要与楼板下层钢筋焊接，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

7、卸料平台设计

卸料平台设计2个，3米×2米宽，每层周转使用。

7．1.荷载参数

脚手板类别：

6厚钢板自重标准值（kN/m2）：

0.47；

栏杆、挡杆类别：

栏杆冲压钢，栏杆、挡板脚手板自重标准值（kN/m2）：

0.11；

施工人员等活荷载（kN/m2）:

2.00，最大堆放材料荷载（kN）:

10.00。

7．2.悬挑参数

计算参数:

平台水平钢梁的悬挑长度4.00m，插入结构锚固长度3.00m，悬挑水平钢梁间距（平台宽度）2.80m。

水平钢梁插入结构端点部分按照铰接点计算。

次梁采用[12.6号槽钢U口水平，主梁采用18号工字钢。

次梁间距1.00m，外伸悬臂长度0.00m。

容许承载力均布荷载2.00kN/m2，最大堆放材料荷载5.00kN。

脚手板采用木板，脚手板自重荷载取0.35kN/m2。

栏杆采用冲压钢板，栏杆自重荷载取0.11kN/m。

选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，

外侧钢丝绳距离主体结构3.00m，两道钢丝绳距离1.50m，外侧钢丝绳吊点距离平台5.00m。

7．3.水平支撑梁

主梁型钢型号：

18号工字钢；

次梁型钢型号：

12号槽钢槽口水平[；

7．4.卸料平台参数

水平钢梁（主梁）的悬挑长度（m）：

4.00，水平钢梁（主梁）的锚固长度（m）：

2；

计算宽度（m）：

3。

7．5、次梁的计算:

7．5.1、次梁的计算

次梁选择[12.6号槽钢U口水平，间距1.00m，其截面特性为

面积A=15.69cm2,惯性距Ix=391.50cm4,转动惯量Wx=62.14cm3,回转半径ix=4.95cm

截面尺寸b=53.0mm,h=126.0mm,t=9.0mm

1.荷载计算

（1）面板自重标准值：

标准值为0.35kN/m2；

Q1=0.35×1.00=0.35kN/m

（2）最大容许均布荷载为2.00kN/m2；

Q2=2.00×1.00=2.00kN/m

（3）型钢自重荷载Q3=0.12kN/m

经计算得到，均布荷载计算值q=1.2×（Q1+Q3）+1.4×Q2=1.2×（0.35+0.12）+1.4×2.00=3.37kN/m

经计算得到，集中荷载计算值P=1.4×5.00=7.00kN

2.内力计算

内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算，内侧钢丝绳不计算，计算简图如下

最大弯矩M的计算公式为

经计算得到，最大弯矩计算值M=3.37×2.802/8+7.00×2.80/4=8.20kN.m

3.抗弯强度计算

其中

x——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；

经过计算得到强度

=8.20×106/（1.05×62140.00）=125.65N/mm2；

次梁的抗弯强度计算

<[f],满足要求!

4.整体稳定性计算[主次梁焊接成整体此部分可以不计算]

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=570×9.0×53.0×235/（2800.0×126.0×235.0）=0.77

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值用

b'查表得到其值为0.698

经过计算得到强度

=8.20×106/（0.698×62140.00）=189.10N/mm2；

次梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

7．5.2、主梁的计算

卸料平台的内钢绳按照《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18号工字钢，其截面特性为