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●《建筑施工安全检查标准》(JGJ9-2001)
●国家北京现行安全管理规定及其他法律法规。
三、施工准备
3.1、平面布置
脚手架平面布置见附图01、02。
3.2、施工计划
根据总控计划,随主体施工的速度保证每个作业面都超出结构作业一个操作层以满足结构施工的要求。
四、外挂架体系选用
4.1、性能、经济对比
1、本工程高度为38.9m和68.9m,根据脚手架的搭设高度限制和卸载规定,采用外挂脚手架可不受限制。
2、外挂三角架的适用性很强,配合使用大钢模板的钢筋混凝土剪力墙工程,在适当的地方留下穿墙螺栓孔洞,只需对外挂三角架进行一定加工或不用加工,就可连续周转使用;
而且因为是钢结构,坚固耐用,使用周期长;
精密度要求不高,修理或淘汰周期长。
3、经与扣件式双排脚手架经济对比,结构施工使用外挂架费用较低,虽然装饰施工使用吊篮费用较高,但总体费用较低。
4.2、外挂架简介
采用挂置于主体外墙结构的外脚手架称为外挂架。
即在主体结构的墙体上设孔洞,使用螺栓固定。
本工程定型脚手架段为2步架(2层作业高度),采用脚手架杆构件组装。
外挂架又名支模平台。
本工程设计的外墙挂架是一种三角型架,分跨、不落地的工具型脚手架,其高度为2100mm,保护高度为6.0m左右(根据2层作业高度设定),悬挂在外墙穿墙拉杆上,依靠塔吊分层提升,可以用作结构工程外墙模板支架和施工操作平台并和搭设其上的片架起到施工安全防护的作用。
4.3、外挂架的设置要求
1、采用整体吊升降的外挂架,必须具有较好的整体刚度。
2、新设计组装或加工的定型脚手架段,在使用前应进行不低于1.5倍使用施工荷载的静载试验和起吊试验,试验合格(未发现焊缝开裂、结构变形等情况)后才能投入使用。
3、应该验算塔吊是否满足整体吊升外挂架的起吊能力和工期要求下的吊次。
4、外挂架的底部应设顶墙杆(件)和相应拉结,以避免或减小脚手架使用时出现的晃动。
5、外挂架的外侧立面应采用立网进行全封闭维护,以确保架上人员操作安全和避免发生高空坠物。
6、严格控制外挂架上的荷载,并经常进行检查;
发现异常情况,应及时进行处理。
五、外挂架的安装与实施
5.1、外挂架的设计
1、外挂架的结构是由三角型架,横杆、立杆、斜杆、安全防护栏杆,安全网操作平台封板,穿墙拉杆,保险螺栓,吊钩等组成
2、三角型架,是由槽钢(采用6.3)焊接而成,是外挂架的受力主体,以3~4片一组,组成一个相对独立的使用及提升单元;
架子的一侧设有2个附墙支座,三角斜撑和加强斜杆采用钢管(采用Φ48×
3.5)焊接供现场安装时用十字扣件相互连接。
3、横杆、立杆、斜杆、安全栏杆,均采用钢管(采用Φ48×
3.5)用十字扣件连接成整体。
5.2、穿墙拉杆挂支外挂架
1、每个三角型架上附墙支座有2处,一处为铰支即利用大模板拆卸后留下的穿墙螺栓孔用穿墙拉杆固定(支座上有下宽上窄的挂钩槽,便于提升和挂钩插入);
另一端为可动支座。
2、穿墙拉杆采用φ27圆钢(材料为镇静钢)制作,一端为椭圆形挂钩,另一端有M27螺纹,配M27双螺母和120×
120×
10垫片;
见附图04。
3、保险螺栓采用M12×
150螺栓,每组挂架设2个用于外挂架支座与穿墙拉杆固定。
4、提升外挂架,本工程采用用2根钢缆整体穿挂架横杆提升的方式。
5.3、安全网从外挂架外侧顶部开始向下设置密眼安全网,绕过外挂架底部后到墙边架子处绑扎。
5.4、封板为δ=50mm厚的木板,作为操作人员通道及防止物体坠落。
考虑施工中施工防护与提升要求,挂架组装采用Φ48*3.5mm脚手钢管扣件连接,高度为6.0m,作业面宽度为1.5m,采用钢跳板铺设,架体结构作业面以上高度4.3m采用扣件式钢管脚手架防护,结构操作面以下高度1.7m另设一层辅助作业面作为外墙修补及拆除钩头螺栓使用。
5.5、在结构拐弯处有6米挂架两侧各挑出1米,起吊时要注意稳定性。
5.6、外挂架的安装使用
5.6.1、预留孔的留设
本工程外挂架预埋孔利用大模板最上一道穿墙孔。
外挂架就位孔间距最大为1800mm。
在预留孔位置预埋内径40mm的预埋套管,内穿直径14的钢筋定位,确保每个孔位都不堵塞,跑位控制在5mm以内。
在搭设时,首先要检查外挂预留孔,是否按平面布置图留设,待无误后方可进行外挂架搭设。
5.6.2、安装
1、常温施工时,当混凝土强度达到7.5MPa设计强度后即可组装挂架。
冬期施工期间,混凝土强度达到10MPa设计强度后方可组装挂架。
2、一层墙体模板拆除后,待混凝土强度达到设计强度后即可组装挂架。
组装使用顺序为:
二层墙体施工→二层顶板施工→穿钩头螺栓→钩头螺栓安装检查→挂三角钢架→组装架体→铺脚手板、挂网→荷载实验→安全验收→投入使用→三层墙体施工→三层顶板施工→穿钩头螺栓→钩头螺栓安装检查→挂架提升→挂架检查验收→投入使用……。
3、首先将φ32的承重杆从墙外穿入预留孔内,上垫片,带上双螺母,逐次按平面布置图安装。
4、挂上三角型架,上紧双螺母将外挂架连成整体,底部连接小横杆,同时搭设立杆,安全防护拦杆(立杆底部必须与三角架小横杆连接)及剪刀撑,形成一组后,从上往下兜安全网。
位于洞口处的外挂架,需在洞口内设钢管横杆,与外挂架拉结。
5、操作平台封板时要用8#铅丝与挂架绑扎牢固,封闭要严密(封板时要将吊环预留在外,以备吊装用)
6、挂架分组安装完毕后,检查每个挂架穿墙拉杆螺母是否锁紧,检查组与组相交处连接钢管是否交叉(每组断开处间距为200mm并封活动板),确认无误后方可进行模板施工。
5.6.3、提升
二层以上结构每跨挂架整体提升。
提升时,先挂好吊环,松开内侧螺母后,垂直慢速提升到上层穿墙拉杆处,紧固内侧螺母,落钩。
挂架在提升时不要相互钩挂,逐组提升。
挂架提升固定后,下一层的钩头螺栓在挂架下层平台内拆除,以备周转使用。
1、墙体混凝土强度符合承载设计要求后,将承重杆,穿入上层预留孔里(由外向里),用塔吊提升挂架。
2、在提升时,吊环应落在挂架重心位置(三角架吊环位置),提起松开内侧螺母后,垂直慢速提升到上层承重杆处,紧固内侧螺母,落钩。
注意挂架在提升时不要相互钩挂,逐组提升。
3、承重杆拆除:
承重杆拆除时需在挂架下层平台内拆除,先松开内侧螺母,卸下垫片,然后从外侧拔出承重杆,以备下次周转使用。
5.6.4、拆除
在使用过程中不允许拆除挂架的任何部件,当结构施工完毕后,用塔吊将外挂架吊到地面后解体。
5.6.5、一榀外挂架安装、提升以及拆除需5~6人即可——指挥1人,信号工1人,拆装螺栓、牵引挂架3~4人。
六、外挂架的受力计算
外挂架用于支撑外墙模板。
外挂架之间用钢管连接,上铺钢跳板,外侧作防护栏杆。
外挂架的计算,以单榀外挂架为计算单元按铰接桁架进行计算。
一、荷载和计算简图:
1、荷载:
外挂架上的荷载有以下几种:
(1)
操作人员荷载,按每一开间(1.8m左右)外挂架上最多有4个人操作,每人按750N计,则:
(2)
外挂架自重力,每副架按1500N计,则:
(3)钢跳板荷载,按每一开间平铺5块(250×
3000)则:
q3=5×
180/1.8/1.3=385N/m2
(4)模板荷载,按钢模板1200N/m2取值,则:
1200×
1.8×
2.7=5832N
q4=5832/(1.8×
1.3)=2492N/m2
总荷载:
q=q1+q2+q3+q4=1282+1282+385+2492=5441N/m2
2、计算简图:
计算时考虑两种情况:
外挂架上的荷载为均匀分布,化为节点集中荷载,则为:
(2)荷载的分布偏于外挂架外侧,化为节点集中荷载,则为:
P=5411×
1.3=12732N
二、内力计算:
按桁架进行计算,计算结果见下表:
桁架杆件内力表
内力系数及内力值(N)
选用杆件规格
(mm)
杆件截面面积
(mm2)
荷载均匀分布时
荷载偏于外侧时
S1=0.48P=3056
S1=0.48P=6111
[6.3槽钢
844
S2=0.98P=6239
S2=0.98P=12477
S3=1.04P=6621
S3=1.04P=13241
S4=-1.16P=-7385
S4=-1.16P=-14769
48钢管
489
S5=-1.11P=7066
S5=-1.11P=14133
S6=-0.52P=3310
S6=-0.52P=6621
S7=0.03P=191
S7=0.03P=382
支座RAV=2P=12732
支座RAV=P=12732
RAH=0.5P=3183
RAH=0.5P=6366
RBH=0.5P=3183
RBH=0.5P=6366
三、截面验算:
1.杆件S1=6111N,选用[6.3槽钢,A=844mm2。
考虑槽钢与外挂架拉杆连接有一定偏心,其容许应力乘以0.85折减系数,则:
σ=S1/A=6111/844=7.24N/mm2<
0.85f=0.85×
215N/mm2=183N/mm2
2.杆件S2、S3均为拉杆,其最大内力S3=13241N,选用[6.3槽钢,则:
l0=1250mm,r=11.85mm
3.杆件S4、S+5均为压杆,其最大内力S4=14769N,S5=14133N
该杆在平面外的计算长度为:
(l1为杆S4与S5长度之和)。
(D、d分别为钢管的外径和内径)。
I=0.25(d2+D2)1/2=15.78mm
四、焊缝强度验算:
取腹杆中内力最大杆件S4=14769N计算。
焊缝厚度hf取5mm,则焊缝有效厚度hu=0.7hf=0.7×
5=3.5mm。
五、支座强度验算:
1.支座A,采用M27外挂架拉杆。
拉杆受拉验算:
RAH=6366N
外挂架拉杆受剪验算:
RAV=12732N
支座B,采用63×
100×
6,的垫板支承在墙面上。
墙面承压验算:
RBH=6366N,A=63×
100=6300mm2
六、关于挂架阳角处的处理措施:
鉴于挂架阳角处悬挑过长,特采用增设钢管斜撑的方式。
钢管采用Ф48*3.5mm,支点距挂架2000mm处。
(一)、钢管斜撑计算:
只需计算荷载分布偏于外侧一排斜撑:
P=
6240N
(二)、内力计算:
按桁架计算,计算结果见下表:
S1=-P=-6240N
S2=-
P=-8823.36N
S3=P=6240N
(三)、强度验算:
σ=
λ=
查表得:
ψ=0.218
/mm2<
215N/mm2
由上所得,该钢管斜撑满足使用要求。
所以,整个外挂架满足使用要求。
七、安全技术措施
7.1、安全保证体系
在项目部的领导下由现场经理主抓,成立安全生产小组,施工过程中由安全员、现场公章监督操作,施工班组长负责具体实施(见下图)。
安全生产保证体系图
7.2、项目必须成立安全总监为组长的外挂架安全监控小组,负责日常的监督检查和验收工作。
7.3、加强对操作人员的安全交底和安全教育工作。
7.4、外挂架的安装与提升的操作人员必须持证上岗。
7.5、挂架必须经公司安全监督站验收合格后才能投入使用。
7.6、首次使用前必须进行荷载实验,荷载实验部位选择最危险的部位,实验过程中派专人进行监护,并设定10m范围的安全区,在挂架下方双层排架上方设临时水平网。
7.7、参与实验的架子工,安全带不得挂在挂架上,必须将安全带系于稳妥可靠处。
7.8、钢架所用型钢,焊条必须具有合格证,使用过程中经常检查焊接情况及有无变形,发现异常及时更换。
7.9、组装挂架的钢管不得弯曲压扁,不得有裂纹和严重锈蚀,码钢扣件必须合格。
7.10、密眼网及兜网必须是中建一局集团指定厂家的产品。
脚手板不得有劈裂,并保证厚度。
7.11、每跨挂架与挂架间的距离不得大于150mm,中间空隙挂架与挂架连成整体。
7.12、每组挂架的钩头螺栓均采用直径28mm的圆钢制作,应为低碳镇静钢。
室内螺栓加10mm厚垫板及双螺母拧紧,松紧一致。
7.13、必须待外墙混凝土强度达规定的设计强度后方可提升挂架。
7.14、每跨外挂架必须绑扎牢固,立杆及水平杆应横平竖直,挂架整体应牢固美观。
7.15、除大模板外,挂架上的荷载最大允许值为2000N/㎡,因此对使用中的外挂架必须每天检查,重点是钩头螺栓与架体焊缝,挂架严禁堆放材料。
7.16、在外墙模板施工时,严格按外挂架平面布置图和标高预留孔图,预先将预留套管与模板固定,以备外挂架施工用。
7.17、施工时如遇5级风不得提升。
7.18、吊装就位要平稳、准确、不碰撞、不兜挂。
7.19、在吊装时必须使用大卡环,不允许使用吊钩。
7.20、吊装人员要相对固定,施工时必须有“技术安全书面交底书”。
7.21、经常检查穿墙拉杆,安全网,外架吊具是否损坏,松动时必须及时更换。
7.22、模板施工时待模板调整完毕后,斜支撑不得受力于外挂架。
7.23、操作层必须满铺跳板,外挂密目安全网,设置1.5米高的防护栏和18厘米的挡脚板,架体底部封严。
八、外挂架荷载试验
为确保外挂架使用安全,检验其可靠性,制定如下荷载试验办法:
1、在外挂架组装完毕后,投入使用前,选取较不利受力的一个挂架进行荷载试验。
4片架体承担4.8m受力范围内荷载。
2、荷载试验过程如下:
2.1、用塔吊将一组挂架吊至所需位置,并加固好。
2.2、在挂架两端外侧各立一根标杆,标杆上标注出挂架的水平线位置。
2.3、荷载分三次加载,总荷载为1.6T/m2。
第一次加1/3总荷载,均匀放在挂架上2小时后,检查一下挂架水平位置,并记录下沉高度;
第二次加载同第一次,检查穿墙螺栓及固定点处有否变化,并记录;
第三次加载同第二次。
第三次加载观察4小时后,对挂架各部位、紧固点全面检查并记录,对挂架下沉高度进行记录,检查各部分,若无裂纹、变形、结构墙体破坏,焊接部分无开焊,即可通过荷载试验。
若有裂纹、变形等,则试验失败,挂架不可使用。
3、每次加荷必须记录下沉高度,检查钩头螺栓、钢架杆件焊缝有无开焊,裂缝或变形挠度是否超过规范要求,结构墙体有无破坏损伤。
4、荷载试验部位由安全部门指定,试验过程中派专人在地面管理,下方10m范围内不得有人通过。
在挂架下方对排架处临时设挂水平安全网,以确保安全。
荷载试验必须由专业架子工从事,要求操作时必须将安全带挂在稳妥可靠处,不许挂于外挂架上,一旦出现危险必须及时撤离,不许野蛮作业。
5、试验时地面处必须有专人监护设置危险区域悬挂示警标志。
6、挂架荷载试验必须由安全部门组织并参与验收,合格后方可投入使用。
九、平台搭设位置及安装程序
9.1平台体系选用与性能
1)本工程檐口高度为36.9m、68.9m,根据脚手架的搭设高度限制和卸载规定,采用悬挑式卸料钢平台可不受限制。
2)卸料钢平台适用性很强,配合塔吊使用,在钢筋混凝土剪力墙适当的地方预留穿墙螺栓孔洞,采用钢丝绳与结构栓拉接牢固,易于拆卸、坚固耐用可连续周转使用。
9.2平面布置
拟定在G-5#楼南侧F轴/7—9、D轴/26—27、窗台部位,G-3#、G-4#楼为对称布置,在东西侧J~K/3轴窗台部位,待结构施工至五层时,自二层开始设置卸料平台,向上周转使用。
9.3安装程序
十、构造要求
10.1卸料钢平台的设计
1)平台宽为2500m,从外墙皮挑出4000mm,挑平台面积约为10m2。
2)平台上操作人员和物料总重量严禁超过设计容许荷载值。
卸料平台上的容许荷载不得超过1.5吨,均布荷载要求小于2.5kN/m2,
3)卸料平台主次梁槽钢采用角焊满焊连接,次梁间距500mm,上满铺50厚木板。
4)卸料平台每根主梁采用φ20mm(6*37+1)钢丝绳与结构栓接牢固,在梁(或墙)上预留φ30套管,并保证主梁端头比根部高10cm~15cm。
5)使用φ20光圆钢筋做吊钩,吊钩与钢梁满焊,焊缝长度每边不小于20cm,钢丝绳每连接点不得少于4个Y8-25骑马式夹头,最后一个夹头后500mm处再安一个夹头,并将钢丝绳放出一个“安全弯”。
6)吊索与结构拉接点为平台所在楼层的上两层的洞口下层穿柱螺栓孔,钢丝绳与平台夹角为45-60度。
10.2材料要求
1)钢材:
主次梁及加劲板,均为普通碳素钢,并采用相应焊条焊接,主龙骨、边龙骨为18#槽钢,次龙骨为10#槽钢。
2)牵引钢丝绳及保险绳为:
φ20钢丝绳端头设4道卡环,并在第3道卡环与第4道卡环之间设安全弯。
3)脚手板:
平台脚手板及180mm挡脚板均采用50厚木脚手板。
4)防护拦杆:
采用48脚手架钢管搭设。
5)所用材料均应为合格产品,强度满足规定数据,主龙骨、次龙骨、边龙骨挠度变形<
1/250。
10.3卸料钢平台的安装
当梁混凝土达到70%后方可吊挂钢丝绳。
平台吊装,需待横梁支撑点电焊牢固、接好钢丝绳,调整完毕,经过检查验收,方可松卸起重吊环,上下操作。
10.4卸料钢平台的设置要求
新设计组装或加工的卸料钢平台的,在使用前应进行不低于使用施工荷载的静载试验和起吊试验,试验合格(未发现焊缝开裂、结构变形等情况)后才能投入使用。
十一、安全要求
1)周围三面用ф48钢管设置1.5米高护身栏,护栏立杆与主次梁焊牢。
护身栏下设180mm高木挡脚板。
护栏外侧挂密目安全网,操作层下兜一层大眼安全网。
2)在钢平台显著位置标明容许载重量、管理者标牌,标志牌应可靠的固定在栏杆上。
3)钢平台内物料长、宽、高不得超过防护栏所限范围,任何物料严禁放在防护栏杆上进行吊运。
材料堆放对称分散,严禁集中于一侧堆放,堆放材料应尽快吊运下楼或运至楼内,严禁材料在平台内堆放过夜。
4)钢平台使用时,应设专人对平台进行检查监督,发现钢丝绳锈蚀损坏应及时调换,焊缝脱焊应及时修复,发现问题时及时整改。
5)在使用过程中不允许拆除钢平台上的任何部件。
6)每日班前须对卸料钢平台进行检查验收合格后方可投入使用。
7)认真执行有关的吊装及钢结构焊接的有关规定,在起吊安装时,专业工长应有详细交底。
8)钢平台第一次使用前应进行荷载试验,合格后方可使用。
9)所用材料应有合格证和质保书,包括钢材、焊条、钢丝绳、安全护网等。
10)平台安装完成后,使用前必须经过有关部门验收,验收合格后方可投入使用。
11)空卸料平台起吊荷载计算;
①卸料平台的自重:
50mm厚木跳板面板及踢脚板:
NK1=0.35×
[2.05×
3.5+(2.05+2×
3.5)]=3.08KN
[10#槽钢次龙骨:
NK2=2.05×
10×
6=123Kg=1.23KN
[18#槽钢主、边龙骨:
NK3=2×
(2.05+3.5)×
23=255.3Kg=2.553KN
48脚手钢管防护:
NK4=2.00KN
其它附件计:
NK6=1.5KN
总的自重:
Q=NK1+NK2+NK3+NK4+NK5
=3.08+1.23+2.55+2.00+1.5=10.36KN=1.03t
本工程80塔吊在卸料平台所处的回转半径处可以起吊1.5吨重物(详见80塔式起重机使说明书),故符合要求.
十二、平台架验算
12.1计算参数
①木跳板:
荷载标准值:
0.35kN/m2
②[10#槽钢次龙骨:
1kN/m,截面特性:
抵抗矩:
W=39700mm3
惯性矩:
I=1983000mm4
截面积:
A=1274mm2
③[18#槽钢主、边龙骨:
2.3kN/m,截面特性:
抵抗矩:
W=152.2cm3=1.522×
105mm3
截面积:
A=29.29cm2=2929mm2
惯性矩:
I=1369.9cm4=13.70×
106mm4
④活荷载标准值:
Qk-1=2.5kN/m2
12.2[10#槽钢次龙骨验算
12.2.1计算简图(见图1-4)
每根[10#槽钢次龙骨上的均布荷载:
q1-1=1.2×
(0.5×
0.35+1)+1.4×
2.5×
0.5=3.16kN/m
[10#槽钢次龙骨搁置于[18#主龙骨之上,故次龙骨按简支梁计算。
最大弯矩:
M1-1=q1-1
/8=2.052×
3.16/8=1.66KN.M
最大剪力:
V1-1=0.5q1-1L1-1=0.5×
2.05×
3.16=3.24KN
12.2.2[10#槽钢次龙骨抗弯承载能力验算:
σ1-1=M1-1/W1-1=1.66/39700=41.8N/mm2〈fm=215N/mm2(符合要求)
12.2.3[10#槽钢次龙骨抗剪承载能力验算:
τ1-2=V1-1/A1-1=3240/1274=2.54N/mm2〈fv=125N/mm2(符合要求)
12.2.4[10#槽钢次龙骨抗挠度验算:
ω1-2=
=1.78mm〈[ω1-2]=L/250=2050/250=8.2mm
故符合要求
12.3[18#槽钢主龙骨验算
12.3.1计算简图(见图1--4)
假定全部荷载由两根主梁来承担,则可将主梁简化为受集中荷载的简支梁计算,
F=Q总/2=(10.36×
1.2+1.4×
3.5)/2=18.77KN
最大弯矩:
M1-2=Fab/L=18.77×
1.75×
1.25/3=13.7KN.M
最大剪力:
V1-2=Fb/L=18.77×
1.75/3=10.95KN
12.3.2[18#槽
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