悬挑外脚手架方案.docx

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悬挑外脚手架方案

悬挑脚手架施工方案

一、编制依据

1．某业务技术用房主楼施工图、图纸会审纪要、设计变更单及技术核定单。

2．某业务技术用房主楼施工组织设计。

3．《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

4．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）。

5．《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

6．《建筑施工安全检查评分标准》（JGJ59-99）。

7．《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）。

8．《建筑施工手册》第四版。

9．本公司有关施工、施工质量、安全生产、技术管理等文件。

二、工程概况

某业务技术用房主楼位于某新区，江山大道与北海路交叉口西南角。

总建筑面积约13942.16m2，建筑层数地下1层，地上15层，建筑高度55.3m，地下室层高3.6m，一层层高3.3m，以上层高3.6m。

结构形式为框架剪力墙结构，抗震等级为一级。

三、悬挑式脚手架的设置

根据工程的结构形式和层高，本工程外脚手架均采用悬挑式钢管脚手架施工。

悬挑脚手架的悬挑梁按两次悬挑设置，即从2层顶板开始设置悬挑梁，每7层设置一次，将整个外脚手架分成两段。

每层悬挑梁负责承受7层外脚手架的荷载，同时在每段脚手架范围内设置两道钢丝绳卸荷，即在悬挑梁处设置一道，在自悬挑梁以上4层位置处设置一道，以减轻悬挑梁的压力，保证架体的稳定性。

3.1悬挑梁的构造及设置

悬挑水平钢梁采用16#工字钢，间距1.5米设置。

每道工字钢长3m，悬挑部分长度设置为1.35m，建筑物内锚固长度为1.65m；局部阳台位置工字钢长4.5米，悬挑部分长度1.35米，建筑物内锚固长度为3.15米。

锚环采用22钢筋两道，楼板混凝土标号C40.

3.2钢丝绳卸荷的设置

卸荷钢丝绳采取2段卸荷，吊点卸荷水平距离3倍立杆间距,上吊点与下吊点垂直距离3.0m。

钢丝绳规格为6×37，直径11mm，要求无毛刺、断丝现象。

钢丝绳公称抗拉强度1550Mpa。

3.3脚手架搭设尺寸

采用双排脚手架，每段脚手架搭设高度18米。

立杆纵距1.5米，立杆横距1.0米，立杆步距1.8米，内排架距离墙的长度为0.3米，连墙件每两层设置一次，竖向间距6.0米，水平间距4.5米。

立杆采用单立杆，采用的钢管类型为φ48×3.5。

横杆与立杆连接方式为单扣件，扣件抗滑移系数为0.8。

四、悬挑式扣件钢管脚手架计算

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

4.1参数信息

（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1m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.30m；

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3.6m，水平间距4.5m，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

河南省商丘地区，基本风压为0.45；

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

每米立杆数承受的结构自重标准（kN/m2）：

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）：

0.350；

栏杆、挡脚板自重标准值（kN/m2）：

0.150；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板铺设层数：

4。

5．水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.35m，建筑物内锚固段长度1.65m。

锚固压点压环钢筋直径（mm）:

16.00；

楼板混凝土标号:

C40；

6．拉绳与支杆参数

钢丝绳安全系数为:

6.000；

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1.2m。

4.2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＝0.350×1.500/3＝0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q＝3.000×1.500/3＝1.5kN/m；

荷载的计算值:

q＝1.2×0.038＋1.2×0.175＋1.4×1.5＝2.356kN/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:

最大弯矩Mqmax=2.356×12/8=0.295kN·m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=57.974N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=57.974N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[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+0.175+1.5=1.713kN/m；

νqmax=5ql4/384EI

最大挠度ν=5.0×1.713×10004/（384×2.06×105×121900）=0.888mm；

小横杆的最大挠度0.888mm小于小横杆的最大容许挠度1000/150=6.667与10mm，满足要求！

4.3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=0.038×1=0.038kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1×1.5/3=0.175kN；

活荷载标准值:

Q=3×1×1.5/3=1.5kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1.5）/2=1.178kN；

大横杆计算简图

2.强度计算

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=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007kN·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=0.267×1.178×1.5=0.472kN·m；

M=M1max+M2max=0.007+0.472=0.479kN·m

最大应力计算值σ=0.479×106/5080=94.236N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=94.236N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度计算

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=0.677×0.038×15004/（100×2.06×105×121900）=0.052mm；

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=（0.038+0.175+1.5）/2=0.857kN

ν=1.883×0.857×15003/（100×2.06×105×121900）=2.168mm；

最大挠度和：

ν=νmax+νpmax=0.052+2.168=2.221mm；

大横杆的最大挠度2.221mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm，满足要求！

4.4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=0.038×1×2/2=0.038kN；

大横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1×1.5/2=0.262kN；

活荷载标准值:

Q=3×1×1.5/2=2.25kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.038+0.058+0.262）+1.4×2.25=3.58kN；

R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

4.5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，为0.1248kN/m

NG1=[0.1248+（1.00×2/2）×0.038/1.80]×24.00=3.507kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×4×1.5×（1+0.3）/2=1.365kN；

（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=0.15×4×1.5/2=0.45kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×24=0.18kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.502kN；

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=3×1×1.5×2/2=4.5kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.502+0.85×1.4×4.5=11.958kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.502+1.4×4.5=12.903kN；

4.6钢丝绳卸荷计算：

钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法。

在脚手架全高范围内卸荷1次；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以卸荷吊点分段计算。

卸荷净高度为12m；

经过计算得到

a1=arctg[3.000/（1.000+0.300）]=66.571度

a2=arctg[3.000/0.300]=84.289度

卸荷处立杆轴向力为：

P1=P2=1.5×11.958×12/24=8.968kN；

kx为不均匀系数，取1.5

各吊点位置处内力计算为（kN）：

T1=P1/sina1=8.968/0.918=9.774kN

T2=P2/sina2=8.968/0.995=9.013kN

G1=P1/tana1=8.968/2.308=3.886kN

G2=P2/tana2=8.968/10.000=0.897kN

其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=9.774kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[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），

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，取0.82；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取9.774kN，α=0.82，K=3.5，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：

d=（2×9.774×3.500/0.820）0.5=9.1mm。

吊环强度计算公式为：

σ=N/A≤[f]

其中[f]--吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f]=50N/mm2；

N--吊环上承受的荷载等于[Fg]；

A--吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2；

选择吊环的最小直径要为：

d=（2×[Fg]/[f]/π）0.5=（2×9.774×103/50/3.142）0.5=11.2mm。

钢丝绳最小直径为9.1mm，必须拉紧至9.774kN，吊环直径为12.0mm。

4.7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=0.45kN/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=0.7×0.45×0.74×0.214=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=11.958×12/24=5.979kN；

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'=12.903kN；

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=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=5978.82/（0.186×489）+28849.566/5080=71.414N/mm2；

立杆稳定性计算σ=71.414N/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=12902.64/（0.186×489）=141.859N/mm2；

立杆稳定性计算σ=141.859N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

4.8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=16.2m2；

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=1.407kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.407kN；

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=6.407

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=6.407小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！

4.9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1000mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面抵抗矩W=141cm3，截面积A=26.1cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×5.502+1.4×4.5=12.903kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×26.1×0.0001×78.5=0.246kN/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]=16.671kN；

R[2]=10.194kN；

R[3]=-0.321kN。

最大弯矩Mmax=1.965kN·m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.965×106/（1.05×141000）+9.093×103/2610=16.755N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值16.755N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

4.10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：

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=1.965×106/（0.93×141000）=14.999N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=14.999小于[f]=215N/mm2,满足要求!

4.11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钢绳拉力为：

RU1=8.939kN；

4.12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=8.939kN

选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径11mm。

[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＝67.5KN；

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＝0.82；

K--钢丝绳使用安全系数。

K＝6。

得到：

[Fg]=9.225KN>Ru＝8.939KN。

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=8.939kN

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=（8939×4/（3.142×50×2））1/2=10.7mm；

实际拉环选用直径D=12mm的HPB235的钢筋制作即可。

4.13锚固段与楼板连接的计算:

水平钢梁与楼板压点采用压环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力

R=0.079kN；

压环钢筋的设计直径D=16mm；

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=3.142×162/4=201.062mm2

σ=N/2A=79.113/201.062×2=0.197N/mm2；

拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！

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15cm以上搭接长度。

五、脚手架的搭设要求：

1.在搭设之前，必须对进场的脚手架杆、配件进行严格的检查，禁止使用规格和质量不合格的配件。

2．脚手架的搭设作业，必须在统一指挥下严格按照以下规定程序进行：

1）按设计放线，铺垫板，设置底座或标定立杆位置；

2）搭设脚手架应从一端开始并向另一端延伸搭设；

3）应等位依次竖起立杆，将立杆与纵、横向扫地杆连接固定，然后装上第一步的纵向和横向平杆，随校正立杆垂直之后予以固定，按此要求继续向上搭设。

3.脚手架搭设前，架子工长要向施工人员进行安全、技术交底。

4.剪刀撑、斜杆等整体拉结杆和连墙杆应随搭升的架子一起及时设置；

5．外架施工作业面用脚手板满铺；

6．装设连墙杆或其它撑拉时，应注意掌握撑拉的松紧程度，避免引起杆件和整架的显著变形；

7．工人在架上进行搭设作业时，作业面上宜铺设必要数量的脚手板并予临时固定，工人必须戴安全帽和佩挂安全带。

不得单人进行装设较重配件和其它易发生失衡、脱手、碰撞、滑跌等不安全的作业；

8．在搭设中不得随意改变构架设计，减少杆件配件设置和对立杆纵距作=100mm的构件尺寸放大。

确有实际情况，需要对构架调整和改变时，应提交技术人员解决；

9．连墙杆设置如有柱子的采用单杆箍柱式连墙杆，无柱子的预埋钢筋环或短钢管在梁板面上作连墙杆的固定。

六、脚手架搭设质量的检查验收规定：

1．脚手架的验收标准规定：

脚手架搭设应满足设计要求和双排外脚手架施工规范验收要求。

2．脚手架的验收和日常检查按以下规定进行，检查合格后，方允许投入使用或继续使用：

1）搭设完毕后；

2）连续使用达6个月；

3）施工中途停止使用超过15天，再重新使用前；

4）在遭受暴风、大雨、地震等强力因素作用之后；

5）在使用过程中，发现有显著变形、拆除杆件和拉结以及安全隐患存在的情况时。