高层外架方案.docx

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高层外架方案

第一章工程概况及编制依据

一、工程概况：

1、工程概述

工程名称

金地（天津）国际广场C区三标段工程

工程地点

天津市河东区一号桥津唐公路南侧，沙柳南路西侧，龙岗路东侧，龙涵路北侧

建设单位

天津市金地（集团）投资发展有限公司

设计单位

北京市墨臣建筑工程咨询有限公司

监理单位

天津市联合工程建设监理有限公司

结构类型

框架/剪力墙

建筑面积

106881.16㎡

开工时间

2011年5月10日

竣工日期

2013年9月10日

项目经理

宁好学

合同范围

土建工程（主体建筑、结构）及水暖电安装

合同价款

工程合同价为179214614元（人民币）

2、建筑概况：

2＃楼C段地上建筑面积为32239.70m2地上部分分三个单元，C1，C3为两个高层（17层）塔式公寓楼（底二层为商业），除16、17层层高为3.1米，其余各层层高均为4.79米，建筑檐口高79.44米；总高度为83.05米。

C2裙楼为五层公寓楼（底二层为商业），除1、2层层高为4.79米，其余各层层高均为4.59米，建筑檐口高度为23.95米。

3＃楼为商业建筑，地上建筑面积为2880.77m2,地上五层均为商业。

一层层高为4.80米，二～五层层高为3.90米，地上檐口高度为22.20米。

12＃楼为高层住宅楼地上建筑面积为38053.18m2,建筑总高度为124.60m,分三单元，C单元为37层（各层层高均为3米高），B单元为7层（各层层高均为3米高），A单元为32层（各层层高均为3米高）。

地下部分：

2＃、3＃楼为地下两层（车库、地下商业、超市），主要层高为3.60米（-2F）+3.75米（-1F），2＃楼地下二层地库设有人防工程，战时为人防六级二等人员隐蔽所，平时用途为停车库，抗力级别为核6级常6级，设防类别为甲级。

地下一层为商业、超市。

12＃楼为地下三层，地下三层层高为3.60米（-3F）平时功能为非燃烧库房，地下二层层高为3.25米（-2F）平时功能为非燃烧库房，地下一层层高为3.10米（-1F）为自行车库。

战时为人防。

本工程人防区域位于地下一、二层，层高3.25m、3.6m；防水等级二级；抗渗等级P8（配电室的防水等级为一级）；防化等级丙级；防空地下室类别为甲类；抗力级别为核六级、常六级。

地下室平时为汽车停车库及其附属用房，战时为二等人员掩蔽部、人防电站。

本标段共设11个防护单元。

本工程防火设计的建筑类别分类：

2＃楼为一类公共建筑。

耐火等级：

其中2＃楼为一级，3＃楼为二级，地下建筑为一级。

12＃楼为一类居住建筑。

二、编制依据

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）

2、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）

3、本工程的施工图纸

三、外架总体方案

1层到6层采用全封闭式双排落地脚手架，架高:

2#楼25.5m、3#楼22.5m、12#楼24m,计算时按26m高度计算

2#楼7-17层楼为两步悬挑型钢脚手架至顶。

7-11层为第一步挑架高度23.95m。

12-17层为第二步挑架，高度26.75m（计算高度27m）。

悬挑型钢采用16工字钢。

第二章一-六层落地脚手架

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）。

计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为26米（计算高度），立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.80米，靠外面的一侧在中部设置腰杆。

采用的钢管类型为

48×3.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。

一、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。

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=0.150×1.050/3=0.052kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.050/3=1.050kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.050=1.470kN/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）

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.109+0.10×1.470）×1.5002=0.350kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.109+0.117×1.470）×1.5002=-0.412kN·m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.412×106/5080.0=81.008N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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=0.038+0.052=0.091kN/m

活荷载标准值q2=1.050kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.091+0.990×1.050）×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）=2.220mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!

二、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。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/3=0.079kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/3=1.575kN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.079+1.4×1.575=2.369kN

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

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:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=（1.2×0.038）×1.0502/8+2.369×1.050/3=0.835kN.m

=0.835×106/5080.0=164.442N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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

均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×1050.004/（384×2.060×105×121900.000）=0.02mm

集中荷载标准值P=0.058+0.079+1.575=1.711kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1711.350×1050.0×（3×1050.02-4×1050.02/9）/（72×2.06×105×121900.0）=2.800mm

最大挠度和

V=V1+V2=2.824mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!

三、扣件抗滑力的计算:

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8.0kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/2=0.118kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.362kN

荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.118+1.4×2.362=3.498kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:

单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取13.0kN。

四、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）；

NG1=0.125×26.000=3.250kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹笆片脚手板，标准值为0.15

NG2=0.150×4×1.500×（1.050+0.300）/2=0.608kN

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

NG3=0.150×1.500×4/2=0.450kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×26.000=0.195kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.615kN。

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=3.000×2×1.500×1.050/2=4.725kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

W0=0.450

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=1.250

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.250×1.200=0.472kN/m2。

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

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

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

其中W

k——风荷载基本风压标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

五、立杆的稳定性计算:

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.58kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；

　　k——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.50；

　　A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=116.49

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.59kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；

　　k——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，由脚手架的高度确定；u=1.50

　　A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.273kN.m；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=159.36

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

六、最大搭设高度的计算:

不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=1.185kN；

　　NQ——活荷载标准值，NQ=4.725kN；

　　gk——每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.125kN/m；

经计算得到，不考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=70.688米。

脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

经计算得到，不考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=1.185kN；

　　NQ——活荷载标准值，NQ=4.725kN；

　　gk——每米立杆承受的结构自重标准值，gk=0.125kN/m；

　　Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩，Mwk=0.230kN.m；

经计算得到，考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度Hs=44.683米。

七、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

其中Nlw——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

wk——风荷载基本风压标准值，wk=0.472kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×3.00=10.800m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000

经计算得到Nlw=7.144kN，连墙件轴向力计算值Nl=12.144kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

其中

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.58的结果查表得到

=0.95；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=95.411kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=12.144kN大于扣件的抗滑力8.0kN，不满足要求!

必须采用双扣件予以固定。

连墙件扣件连接示意图

八、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

其中p——立杆基础底面的平均压力（kN/m2），p=N/A；p=42.33

N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值（kN）；N=10.58

A——基础底面面积（m2）；A=0.25

fg——地基承载力设计值（kN/m2）；fg=68.00

地基承载力设计值应按下式计算

fg=kc×fgk

其中kc——脚手架地基承载力调整系数；kc=0.40

fgk——地基承载力标准值；fgk=170.00

地基承载力的计算满足要求!

第三章悬挑脚手架搭设

一、悬挑脚手架搭设的总体要求：

2#楼7-17层楼为两步悬挑型钢脚手架至顶。

7-11层为第一步挑架高度23.95m。

12-17层为第二步挑架，高度26.75m。

悬挑型钢采用16工字钢，计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为26.75m米（按27米计算），立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.90米，立杆的步距1.80米。

采用的钢管类型为

48×3.5，

连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设3层。

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.30米，建筑物内锚固段长度2.6米。

φ18光园钢筋预埋作锚环，并要求锚环稍微偏大，空隙部分采用φ18光园钢筋焊接稳固。

锚固要求示意如下图：

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，采用钢丝绳与建筑物拉结。

为保证有效的钢丝绳拉结角度，钢丝绳拉结预埋点采取隔层设置。

钢丝绳的拉环与工字钢的拉环做法相同，φ18光园钢筋预埋作锚环。

悬挑脚手架的搭设示意图如下：

细部构造：

1．斜拉索拉环：

斜拉索为钢丝绳（直径16.5），用卡环卡紧，拉环为预埋在梁内的圆钢，且下部垫方木，防止破坏混凝土。

2．架体：

架体为双排扣件式脚手架，立杆横距b=0.9m，立杆纵距为1.5m，步距为1.8m，脚手架内立杆与建筑物外边相距为B1=0.2m。

3．整个外架与主体结构连墙件采用刚性拉结，拉结方式为建筑物外边梁预埋Ф48短钢管，然后设水平横管与外架用扣件锁紧进行拉结，拉结间距为二步三跨。

经过计算得到Nl大于扣件的抗滑力8.0kN，不满足要求!

剪力墙处必须采用双扣件予以固定，非剪力墙必须采用钢管抱柱。

4.架子的安装顺序为：

铺设工字钢梁——穿钢丝绳——拉紧钢丝绳——钢丝绳上卡环——搭设双排架----水平、立面防护。

安装工字钢底面应与砼面贴紧，并保持工字钢水平，钢丝绳拉紧，使其始终处于拉紧状态。

钢丝绳上必须每端上两个卡环，以增加安全系。

在外排架进行上一层搭设前，应对下层架子及工字钢、钢丝绳及卡环进行全面检查，检查确无问题后方可向上搭设。

剪刀撑的设置：

外侧立面整个长度和高度上连续设置45º剪刀撑，接长采用搭接，搭接长度不小于一米，搭接区段不少于两个扣件。

横向斜撑的设置：

外架拐角处、中间每隔六跨设一道横向斜撑。

双排外架外围必须用密孔安全网围护严密，不得任意留洞口；外架每隔三层必须将底部用竹笆、架板满铺严密；操作层的脚手架应满铺铺稳，脚手架接头处应设两根横向水平杆，脚手架接头必须在横向水平杆上，搭接长度不小于200mm。

操作应设挡脚板。

架子安装完毕必须将架子清理干净，不得在架子上随意放置各类工具材料，做到工完物清。

5.架子在使用工程中，应对架子进行经常性检查，对出现松动倾斜的地方应及时报告，及时整改。

并经常对围护设施进行检查，出现围护设施损坏及时修复。

6.外架搭好后应及时做好防雷、防电接地工作，接地电阻不大于4欧。

外架应验收，合格后方可使用，外架拆除时必须从上至下，到下面两步架时，应先将下层外架搭设至该层后方可拆除剩下两步架，双排架拆完后，可将工字钢先拉到建筑物内，然后卸下卡环，拆去钢丝绳。

7.悬挑外架的安装与拆除，都应事先由施工管理人员通知班组，班组不得擅自安拆外架，如在安拆工程中发现有异常现象，应及时通知项目经理及时处理。

二、悬挑式扣件钢管脚手架计算书

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）。

一）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。

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=0.150×0.900/3=0.045kN/m

活荷载标准值Q=3.000×0.900/3=0.900kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.045=0.100kN/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）

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.100+0.10×1.260）×1.5002=0.302kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.100+0.117×1.260）×1.5002=-0.354kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.354×106/5080.0=69.727N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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=0.038+0.045=0.083kN/m

活荷载标准值q2=0.900kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.083+0.990×0.900）×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）=1.910mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!

二）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。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.900×1.500/3=0.068kN

活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.500/3=1.350kN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.068+1.4×1.350=2.040kN

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

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:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=（1.2×0.038）×0.9002/8+2.040×0.900/3=0.617kN.m

=0.617×106/5080.0=121.398N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×900.004/（384×2.060×105×121900.000）=0.01mm

集中荷载标准值P=0.058+0.068+1.350=1.475kN

集