紫祥园9#楼悬挑脚手架预审方案.docx

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紫祥园9#楼悬挑脚手架预审方案

一、工程概况：

1、工程概况

1.1总体简介

序号

项目

内容

工程名称

恒轩·紫祥园9#住宅楼

工程地址

新疆乌鲁木齐市104团四连片区（苜蓿北路）

建设单位

新疆恒轩房地产开发有限公司

设计单位

新疆建筑科学研究院（有限责任公司）

质量标准

合格

工期要求

拟定于2014年5月1日开工，2015年6月30日竣工，总工期日历天（暂无）

建筑规模

本工程地下二层，地上十八层。

剪力墙结构，建筑面积：

13036.24m2。

建筑高度：

55m。

1.1.1建筑概况

本工程为二类高层住宅，建筑结构安全等级为二级，合理使用年限为50年，耐火等级为二级。

抗震设防烈度为：

8度抗震。

1.1.1.1建筑功能及布置

本工程为住宅楼，三个单元六户，设三台消防电梯，其中一台为担架兼消防电梯，每单元还设有一座楼梯。

1.1.1.2建筑装饰

序号

项目

内容

门窗工程

单元门采用断桥隔热保温密闭门。

进户门采用钢质防盗门。

外窗为四腔三密封塑钢节能窗。

楼地面工程

公共部分采用水泥砂浆楼地面。

室内客厅、卧室、餐厅、走道采用低温热水地板辐射采暖楼面（无防潮、防水要求）。

厨房、卫生间采用低温热水地板辐射采暖楼面（有防潮、防水要求）。

内墙工程

室内客厅、卧室、餐厅、走道采用水泥砂浆内墙面。

厨房、卫生间采用水泥砂浆内墙面。

天棚工程

公共部分满刮石膏腻子，面刷白色涂料二遍。

室内板底刮腻子。

外墙工程

一至三层为酚醛保温板100厚燃烧等级为B1级，三层以上为100厚EPS板，燃烧等级为B1级。

外墙装饰一至三层为灰褐色面砖，四至顶层米为黄色防水涂料。

保温工程

屋面采用EPS板保温层，外墙采用特种防火酚醛板保温层。

屋面工程

采用保温隔热防水屋面。

1.1.2结构概况

序号

项目

内容

基础工程

本工程地基基础设计等级为乙级，采用梁板式筏形基础。

地基土类为强风化基岩，地基承载能力特征值为250KPa。

砼工程

基础垫层砼强度等级为C20；地下室至六层的框架柱、剪力墙及边缘构件、剪力墙连梁部分砼强度等级为C35，抗渗等级P6；其余部位砼强度等级C30。

钢筋工程

采用HPB300、HRB335、HRP400、HRB500、CRB550冷轧带肋五种级别的钢筋。

砌体工程

采用轻骨料砼小型空心砌块、全烧结陶粒保温、蒸压加气砼砌块、烧结空心砖和空心砌块、烧结多孔砖、烧结普通砖等作为二次结构用砌块，其相应砌块强度等级及所用砂浆要符合工程要求。

二、编制依据：

建设项目施工图纸、及现场情况

《建筑施工手册》

《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）

三、脚手架工程设计及搭设参数

本工程地下室至三层采用落地式双排钢管扣件式脚手架，搭设高度为15.4m;四层到顶层采用悬挑式钢管脚手架，分三段悬挑，外挑长度为1.2m。

第一段从四层到九层，搭设高度为18m。

第二段从十层到十五层，搭设高度为18m，第三段从十六层到顶，搭设高度为15.1m。

悬挑架采用工字钢悬挑双排外脚手架，钢丝绳斜拉结构。

（见附图1）。

脚手架钢管选用φ48×3.5无缝钢管；外挑工字钢采用I18工字钢，长度4.0~9米；固定工字钢在楼面上采用2φ18的圆钢拉环，分别距外墙边0.1和2.4m~4.5m。

脚手架立杆纵向间距为1.5m，横向间距为0.85m，内立杆距外墙0.45m，外立杆距外墙面为1.3m，大横杆间距为1.8m，小横杆间距不超过1.5m、长度为1.5m。

外侧立杆和外侧纵向水平杆以及剪刀撑采用黄白相间架管。

脚手架与建筑物的连墙拉杆水平距离4.5m，竖向距离为3.0m，连墙件采用φ48×3.5钢管与预埋件刚性连接方式；和φ48×3.5钢管与砼柱打抱箍刚性连接。

卸荷钢丝绳吊点水平间距以2个立杆间距为准，既1.5×2=3.0m。

钢丝绳张拉高度3.0m，吊点距墙面为1.3m，斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角a=3.0/1.3=2.3（见附图1）

悬挑架高3×6=18m，按18m对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性验算。

四、外架设计

4.1、悬挑架计算（三、九、十五层）

荷栽的取值与组合

4.1.1计算基数:

计算高度H=18m步距h=1.8m

立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=0.85m

外立杆至墙距ld=1.3m内立杆至墙距lc=0.45m

查<<扣件式钢管脚手架安全技术规范>>（JGJ30—2011）

钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m

安全网自重G3=0.034KN/m²施工活荷载qk=3KN/m²

木脚手板自重G5=0.35KN/m²

4.1.2脚手架结构自重（包括立杆、纵，横，水平杆，剪刀撑，横向斜撑和扣件），查＜＜扣件式钢管脚手架安全技术规定＞＞（JGJ30--2011）附表A—1得：

每米立杆承受的结构自重标准值gk1=0.1248KN/m.

4.1.3构配件自重（包括脚手板，防护栏杆，挡脚板，密目安全网等）（１）外立杆

木脚手板：

（按4层考虑）:

NG2K-1=（4×la×lb×0.35）×103/2=3×1.5×1.05×0.35×103/2=1102.5N

栏杆：

（按10步架计，栏杆每步架一根）

NG2K-2=（10×la×G1）×10³=（10×1.5×0.0384）×10³=576N

安全网:

NG2K-3=H×la×G3×10³=18×1.5×0.0034×10³=61.2N

挡脚板：

（按4道考虑）NG2K-5=4×la×G2×10³=3×1.5×0.0132×10³=79.2N

斜挑防护架:

1.5×4×0.038＋1.5×3×0.35=1.8kN

合计：

NG2K外=3.62KN

（2）内立杆

①木脚手板

NG2K-1=（4×la×lb×0.35）×10³/2+（4×la×lc×0.35）×10³

=（4×1.5×1.05×0.35）×10³/2+（4×1.5×0.35×0.35）×10³=1.84N

NG2K内=3.66KN

4.1.4施工均布荷载

按规范要求取最大不利情况,按荷载最大结构脚手架考虑,即同时2层作业层施工:

外立杆:

NQK外=2×la×lb×qk/2=2×1.5×0.85×3/2=3.83KN

内力杆:

NQK内=2×la×lb×qk/2+2×la×lc×qk

=2×1.5×0.85×3/2+2×1.5×0.35×3=5.45KN

4.1.5垂直荷载组合

（1）外立杆:

N1=1.2×（NG1K+NG2K外）+1.4×NQK外

=1.2×（0.1248×18+3.62）+1.4×3.83=12.75KN

（2）内力杆:

N2=1.2×（NG1K+NG2K内）+1.4×NQK内

=1.2×（0.1248×18+3.66）+1.4×5.45=14.71KN

4.2水平悬挑梁设计（三、九、十五层）

本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构,水平悬挑钢梁采用Ι18工字钢,长4.0m。

在各栋悬挑层面预埋φ18的圆钢环对工字钢进行固定,距外墙边0.1m。

根据<<钢结构设计规范>>（GB50017--2003）规定进行下列计算与验算。

计算模型:

计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用,钢丝绳的承载力作为安全储备.

（1）Ι18工字钢截面特性:

Wx=185×10³mm³I=1660×104mm4自重q=0.241KN/m

弹性模量E=206×10³N/mm翼缘宽度b=94mm

翼缘平均厚度δ=10.7mm高度h=180mm

计算简图如下:

N1qN2

EDCBA

50850450240050

水平悬挑梁计算简图

（2）最大弯距

Mmax=N1×1.30+N2×0.45+q×1.55²/2

=12.75×1.3+14.71×0.45+0.241×1.35²/2

=23.41KN·m

（3）强度验算

δ=Mmax/（γx×Wx）

γx—截面塑性发展系数,对Ι形截面,查表得:

γx=1.05;

Wx—对X轴的净截面的抵抗距,查表得:

Wx=185×10³mm³

f—型钢的抗弯强度设计值,Q235钢,取f=215N/mm²

故δ=23.41×106/（1.05×185×10³）=120N/mm²

（4）整体稳定验算

根据钢结构设计规范（GB50017---2003）的规定.轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题:

本悬挑梁跨长1.35米,按下列公式计算整体稳定系数φb:

φb=βb·4320/λy2·Ah/Wx[1+（λyt1/4.4h）2]1/2+ηb

βb=0.21+0.67ξ

ξ=L1t1/b1h=1300×9.9/88×160=0.914

βb=0.21+0.67ξ=0.21+0.67×0.914=0.82

λy=L1/iy=1300÷18.9=68.78

φb=βb·4320/λy2·Ah/Wx[1+（λyt1/4.4h）2]1/2+ηb

=0.89×4320/68.782×2610×160/141000[1+（68.78×9.9/4.4×160）2]1/2×235/215=3.09

因φb值超过0.6，需用φ/b代替

φ/b=1.07-0.282/3.09=0.98<1.0φ/b值符合要求

则悬挑梁弯曲应力为:

δ=Mmax/（φ/b×Wx）=23.41×106/（0.98×185×10³）

=129.1N/mm²

（5）刚度验算:

ω=N1L³/3EI+N2a²（3L-a）/6EI

N1,N2作用于水平悬挑梁的外内立杆荷载（KN）

E—弹性模量E=206×10³N/mm²

I—工字钢惯性距I=1660×104mm4

ω=（12.75×10³×1300³）/（3×2.06×105×1660×104）+[（14.71×10³×450²）×（3×1300-450）]/（6×2.06×105×1660×104）

=3.1

（6）I18工字钢后部锚固钢筋设计

锚固钢筋的承载力验算:

锚固选用φ18圆钢环预埋在楼面板上,吊环承受的拉力为:

N3=Max/2.4=10.7KN

吊环承受的拉应力为:

б=N/A=10.7×103/（2×3.1415×92）

=21.02N/mm2<[б]=215N/mm2满足要求。

（7）验算钢丝绳抗拉强度：

3200

3000

N1qN2

CBA

50850450240050

水平悬挑梁计算简图

不考虑N3作用，取外伸部分作简支梁计算：

NE=（0.45N2+1.35N1+1.352q/2）/1.35=17.82KN

N4=17.82×3.2/2.9=19.66KN

3.钢丝绳抗拉强度

按下式计算：

PX≤KPg/a

PX—钢丝绳的计算拉力

Pg—钢丝绳的钢丝破断拉力总和

a--考虑钢丝受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，查表得0.85

K—钢丝绳使用的安全系数，取K=3.5

Pg≥KPX/a=3.5×19.66/0.85=80.97kN

如采用Ф14钢丝绳Pg＝101kN>80.97kN所以安全。

（8）选择与钢丝配套使用的卡由已选Ф14钢丝绳，得出适用的卡环为14。

由结果可知，当挑梁采用I18工字钢时，其强度、挠度、稳定性均符合要求，为安全计算，本工程另设置钢丝绳拉索作为安全储备。

工字钢梁端挑出长度超过1.5m时，梁端用钢丝绳斜拉，钢丝绳为受力钢丝绳，计算如下：

MA=0

0.45N2+1.3N1+3.25N2+4.1q=NB

NB=（0.45+3.25）×14.71+（1.3+4.1）×12.75+4.1×0.241/4.1=30.3KN

N4=30.3×（4.12+62）1/2/3.0=36.7KN

选用钢丝绳：

3.5×36.7/0.85=151KN

查建筑施工计算手册表13-4得：

Ф17.5mm6*37钢丝绳抗拉强度156KN

4.2、双排脚手架计算：

计算高度H=15.7m步距h=1.8m

立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m

外立杆至墙距ld=1.5m内立杆至墙距lc=0.45m

查<<扣件式钢管脚手架安全技术规范>>（JGJ30—2001）

钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m

安全网自重G3=0.034KN/m²施工活荷载qk=12KN/m²

木脚手板自重G5=0.35KN/m²脚手架结构自重：

qk1=0.1248Kn/

活荷载：

施工荷载Q1=3KN/m2（结构作业）

2、小横杆计算

（1）计算简图q

350A1050B

q=1.2×0.35×1.5+1.4×3×1.5=6.93KN/m

Mmax=qL2（1-a2/l2）2/8

=6.93×1.052×（1-2×0.352/1.052）2/8=0.58KN.m

δ=Mmax/W=0.58×106/（5.08×103）=114.17N/mm2

（2）挠度验算

ω=qaL3/（24EI）×[-1+4（a2/L2）+3（a3/L3）]

=6.93×350×10503/[-1+4×3502/10502+3×3503/10503]

24×2.06×105×12.19×104

=-2.07mm

3.3、对纵向水平杆计算

（1）、计算简图

FFqFF

150015001500

集中力对纵向水平杆不产生弯距，由自重及栏杆，挡脚板自重产生弯距。

M=1.2qL2

=1.2×0.0132×1.52

=0.04KN.m

&=M/W

=0.04×106/（5.08×103）

=7.87N/mm2,f=250N/mm2

（2）挠度验算

V=KqL4/（100EI）

=0.66×0.0132×15004/（100×2.06×105×12.19×104）

=0.02mm

4、立杆计算

考虑风载时，N/φA+Mw/W

L0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.1

λ=l0/i=3100/15.8=196

查建筑施工扣件式脚手架安全技术规范表C

φ=0.189

Mw=0.85×1.4ωk·La·h2/10

=0.85×1.4×0.35×1.5×1.82/10=0.2KN.m

NG=1.2×（0.1248×15.7+0.034×1.5×15.7＋0.0132×1.5×3＋0.35×1.5×3）＋0.85×1.4×3=8.84KN

N/φA+Mw/W=8.84×103/0.189×4.89×102+0.2×106/5.08×103

=130.7N/mm2

立杆强度、稳定性符合要求

4.4、连墙件计算

连墙件采用钢管扣件刚性连接

Nl=Nlw+N0=1.4×0.35×13.5+5=11.62KN＜8×2=16kN

钢管连墙件上受力扣件上加设一个护扣。

4.5、十二层处悬挑梁计算

荷栽的取值与组合

4.5.1计算基数:

计算高度H=7.5m步距h=1.8m

立杆纵距la=1.2m立杆横距lb=0.85m

外立杆至墙距ld=1.3m内立杆至墙距lc=0.45m

查<<扣件式钢管脚手架安全技术规范>>（JGJ30—2011）

钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m

安全网自重G3=0.034KN/m²施工活荷载qk=3KN/m²

木脚手板自重G5=0.35KN/m²

结构荷载：

恒载：

LB1:

1.2×0.791×0.1×24=2.28KN/m

XL3:

1.2×0.18×0.55×24=2.9KN/m

L1:

1.2×0.18×0.5×（0.791+0.76）×24=4.02KN

TB9:

1.2×（0.15×0.76+0.167×0.26）×24=4.6KN/m

活荷载：

f活=1.4×3.0KN/m2=4.2KN/m2

工字钢预设位置及最大受力位置如下图：

（2）1#、2#、3#立杆受力分析：

受力简图：

q1为LB1+XL3+f活=2.28+2.9+（0.89+0.62）×4.2=11.52KN/m

fL1为L1荷载=4.02KN/m

1）、对N1取距：

1.22N2+1.8N3-11.52×1.62/2-11.52×0.22/2-4.6×1.3×0.95-4.02×1.51=0

2）、对N3取距：

1.8N1+0.58N2-11.52×1.8×1.1-4.6×1.3×0.95-4.02×0.29=0

3）、对N2取距：

1.22N1+0.58N3-11.52×0.382/2-4.6×0.382/2-4.02×0.29-11.52×1.422/2-4.6×0.922/2=0

4）、N1+N2+N3=q1+qTB9+fL1=11.52×1.8+4.6×1.3+4.02

计算得：

N1=11.22KN

N2=16.3KN

N3=3.8KN

4.5.2脚手架结构自重（包括立杆、纵，横，水平杆，剪刀撑，横向斜撑和扣件），查＜＜扣件式钢管脚手架安全技术规定＞＞（JGJ30--2011）附表A—1得：

每米立杆承受的结构自重标准值gk1=0.1248KN/m.

4.5.3构配件自重（包括脚手板，防护栏杆，挡脚板，密目安全网等）（１）外立杆

木脚手板：

（按1层考虑）:

NG2K-1=（1×la×lb×0.35）×103/2=3×1.865×0.35×103/2=979N/m

栏杆：

（按2步架计，栏杆每步架一根）

NG2K-2=（2×la×G1）×10³=（2×1.865×0.0384）×10³=143N

安全网:

NG2K-3=H×la×G3×10³=7.5×1.865×0.0034×10³=47N

挡脚板：

（按1道考虑）NG2K-5=1×la×G2×10³=1×1.865×0.0132×10³=24N

4.5.4垂直荷载组合

悬挑梁受力简图：

（1）N5=N1+0.979×1.35×1.2=12.81KN

（2）N4=1.2×（7.5×0.1248+1.51×0.0132+7.5×1.51×0.034+2×1.51×0.0384+1.05×0.35×1.51）=2.41KN

4.5.5水平悬挑梁设计

水平悬挑钢梁采用Ι18工字钢,长6.0m。

悬挑层面预埋φ18的圆钢环对工字钢进行固定,距外墙边0.1m。

根据<<钢结构设计规范>>（GB50017--2003）规定进行下列计算与验算。

计算模型:

计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用,钢丝绳的承载力作为安全储备.

（1）Ι18工字钢截面特性:

Wx=185×10³mm³I=1660×104mm4自重q=0.241KN/m

弹性模量E=206×10³N/mm翼缘宽度b=94mm

翼缘平均厚度δ=10.7mm高度h=180mm

计算简图如下:

（2）最大弯距

Mmax=N5×0.2+N2×1.42+N3×2.0+N4×2.3

=12.81×0.2+16.3×1.42+3.8×2.0+2.41×2.3=38.85KN·m

（3）强度验算

δ=Mmax/（γx×Wx）

γx—截面塑性发展系数,对Ι形截面,查表得:

γx=1.05;

Wx—对X轴的净截面的抵抗距,查表得:

Wx=185×10³mm³

f—型钢的抗弯强度设计值,Q235钢,取f=235N/mm²

故δ=38.85×106/（1.05×185×10³）=200N/mm²

∴结构安全

（4）整体稳定验算

根据钢结构设计规范（GB50017---2003）的规定.轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题:

本悬挑梁跨长2.3米,按下列公式计算整体稳定系数φb:

φb=βb·4320/λy2·Ah/Wx[1+（λyt1/4.4h）2]1/2+ηb

βb=0.21+0.67ξ

ξ=L1t1/b1h=2300×10.7/94×180=1.45

βb=0.21+0.67ξ=0.21+0.67×1.45=1.18

λy=L1/iy=2300÷20=115

φb=βb·4320/λy2·Ah/Wx[1+（λyt1/4.4h）2]1/2+ηb

=1.18×4320/1152×3060×180/185000×[1+（115×10.7/4.4×180）2]1/2+235/235=1.53

因φb值超过0.6，需用φ/b代替

φ/b=1.07-0.282/1.53=0.94<1.0φ/b值符合要求

则悬挑梁弯曲应力为:

δ=Mmax/（φ/b×Wx）=38.85×106/（0.94×185×10³）

=223.4N/mm²

（5）刚度验算:

ω=N4L³/3EI+N3a3²（3L-a3）/6EI+N2a2²（3L-a2）/6EI+N5a5²（3L-a5）/6EI

E—弹性模量E=206×10³N/mm²

I—工字钢惯性距I=1660×104mm4

ω=2.4*2.33/3*206*0.166+3.8*0.32*（3*2.3-0.3）/6*206*0.166+16.3*0.882*（3*2.3-0.88/6*206*0.166）+12.8*2.12*（3-2.3-2.1）/6*206*0.166

=4.55mm

（6）I18工字钢后部锚固钢筋设计

锚固钢筋的承载力验算:

锚固选用φ18圆钢环预埋在楼面板上,吊环承受的拉力为:

N3=Max/3.4=11.43KN

吊环承受的拉应力为:

б=N/A=11.43×103/（2×3.1415×92）

=28.42N/mm2<[б]=215N/mm2满足要求。

（7）验算钢丝绳抗拉强度：

不考虑N8作用，取外伸部分作简支梁计算：

NE=（1.42N2+2.0N3+2.3N4+0.2N5）/2.3

=（1.42*16.3+2.0*3.8+2.3*2.4+0.2*12.8）/2.3=16.88KN

N4=16.88×3.0/2.3=22.02KN

3.钢丝绳抗拉强度

按下式计算：

PX≤KPg/a

PX—钢丝绳的计算拉力

Pg—钢丝绳的钢丝破断拉力总和

a--考虑钢丝受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，查表得0.85

K—钢丝绳使用的安全系数，取K=3.5

Pg≥KPX/a=

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