悬挑脚手架方案.docx
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悬挑脚手架方案.docx
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悬挑脚手架方案
一、编制依据
1、施工图
2、施工组织设计及相关方案
3、相关法规、标准、规范
建设施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011
建筑施工安全检查标准JGJ59-2011
混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002(2011版)
混凝土结构设计规范GB50010-2010
混凝土结构试验方法标准GB50152-2012
钢管脚手架扣件GB15831-2006
二、工程概况
本工程为怡水公馆住宅小区10#楼,位于衡水市桃城区人民西路与宝云街交叉路口西北角,本工程地上21层,地下2层,结构高度61.35m,建筑面积为14411.19㎡。
剪力墙结构,筏板基础,地下工程防水等级为一级,耐火等级为一级,抗震等级为三级。
本工程外脚手架搭设拟采用悬挑式双排钢管脚手架,同时采用钢丝绳卸荷。
脚手架沿高度方向采用一次沿四周满搭设的方式,自2层开始悬挑。
每6层一挑。
本工程外立面阴阳角较多,搭设脚手架根据阴阳角不同灵活变化,尤其是在阳角外,工字钢易交错。
可将工字钢适当加密,并在工字钢上在立杆处固定两排工字钢,将阳角处的立杆立在外侧工字钢上,可使立杆间距均匀,以防失稳。
三、施工布署
1、项目组织机构
组长:
张连庆(项目经理)---负责总体指挥协调工作,安全、质量的第一负责人。
副组长:
李鹏(技术负责人)、---协助项目经理负责总体施工管理工作。
组员:
储立辉、李宝山、苏庆、杜志强、胡立霞、张艳华、赵岩等
项目经理负责指挥、调配、检查。
项目经理负责人负责专项方案的编制、技术交底、验收的技术管理工作。
施工员负责组织实施外架所需材料、劳动力计划的具体落实和施工管理工作。
组织结构图
2、设计总体思路
综合工程实际、现场、安全、经济及技术条件考虑,为了加快施工进度,达到立体交叉作业条件,本工程外脚手架采用以下方案:
本工程地下二层至地上一层搭设落地式双排脚手架,自二层开始悬挑,每六层一悬挑,悬挑高度为17.4m。
悬挑钢梁采用16号工字钢并采用Φ15.5钢丝绳与建筑物拉结,工字钢使用前全部刷漆进行防锈处理。
本脚手架只用于结构施工,围护脚手架内侧立杆距离建筑物为300mm,以方便木工支模拆模。
内外侧立杆间距为800mm,连墙件按二步三跨设置。
在搭设悬挑架架体底部架管时,挑架上作业层须满铺脚手板并铺一层密目网进行全封闭防护,以保证拆除下部落地架时,施工人员的安全。
3、劳动力准备
脚手架工程施工之前,做好准备工作,首先做好脚手架设计,其次在人员、施工机具、施工料具、施工现场准备等各方面做好准备。
人员准备
职务
班组长
架工
巡视员
焊工
壮工
人数
4
10
4
4
20
职责
组织工人按方案搭设脚手架并在使用过程中进行维护
搭设脚手架以及脚手架使用过程中的维护工作
对脚手架搭设和使用过程中进行检查。
悬挑构件、预埋件等的焊接作业
负责脚手架管和配件的运输工作
备注
持证上岗
持证上岗
持证上岗
持证上岗
4、施工机具及劳保用品
名称
钎子棍
活扳手
安全帽
安全带
防滑鞋
裹腿
布手套
塔吊
数量
30根
30把
34顶
34条
68双
68副
136副
4台
发放周期(月)
12
12
12
6
2
12
1/2
——
另外需会同其他工种共同使用电焊机4台、切割机2台、氧气瓶和乙炔瓶各一个、气焊枪4把(配备管线)用于悬挑钢构件切割、焊接。
施工料具
名称
执行标准
质量要求
规格
备注
钢管
GB/T13793
GB/T3091
Φ48.3.3.3,壁厚3.5mm,钢管的钢材质量符合(GB/T700)中-A级钢的规定。
详见6.1条
6m、3m、4m、1.5m、2.2m
用于立杆、水平杆、剪力撑等的搭设
扣件
GB15831
强度达到扭力矩65N.m时不得发生破坏,详见6.1条
与Φ48.3.3.3.3架管配套使用
旋转扣件、一字扣件、十字扣件、直角扣件
密目网
GB16909-1997
阻燃,强度、网格密度满足要求。
详见6.1条
1.8m*6m
脚手架里面封闭
水平网
GB5725-1997
阻燃,强度、网格密度满足要求。
详见6.1条
3m*6m
首层及以上每隔3层水平封闭
脚手板
GBJ5
宽度不低于200mm,厚度50mm,表观满足要求,不腐朽。
详见6.1条
50*200*4000mm
脚手架的工作面和防护层铺设
尼龙绳
GB8834-88
详见6.1条
———
用于水平网和立网与脚手架之间的固定
钢丝绳
GB5927
详见6.1条
———
用于脚手架与结构拉结卸荷
8#铅丝
———
详见6.1条
———
用于封闭架板两端
工字钢
GB/T
706-1988
/
16#
脚手架悬挑钢梁
槽钢
GB707-88
/
26#
阳角处定型钢构件
圆钢
GB1030-1999
/
Φ16
U型拉环
螺栓
GB27-88
/
Φ18
钢构件和钢梁连接
钢丝绳
GB8918-2006
/
Φ16
卡扣
QC/T
605-1999
/
Φ15.5
和钢丝绳配套
5、技术的准备
施工前按要求向架子工做好技术交底,人员变动后应重新交底。
四、悬挑式脚手架构造设计
1、悬挑脚手架钢梁
(1)悬挑脚手架底座采用16#工字钢梁制作,钢梁长度3m,挑出长度1.3m,固定长度1.7m,为挑出长度的1.31倍(大于规范要求的1.25倍)
如下图所示:
(2)用于固定工字钢梁的地锚拉环采用Φ16光圆钢筋制作U型,其开口宽度为120mm,外露环内长度为190mm。
其锚入钢筋混凝土部分弯钩平直长度300mm,放置于钢筋混凝土楼板底筋上部。
(3)固定工字钢梁时,钢梁从封闭的地锚内一次穿过,达到挑出长度后放置平整,然后用对口木楔固定牢,必须注意的是:
①钢梁的锚固端上部用木楔紧固②钢筋的悬挑端的穿墙洞口或拉环处都必须左右侧面用木楔紧固不可将上部用木楔紧固,由于钢梁为悬挑构件,悬挑端部上部用木楔紧固将影响受力效果,如果上部紧固则仅使端部形成悬挑。
如下图所示:
(4)为防止脚手架立杆从钢梁上滑脱,在工字钢翼缘正中部位焊接定位钢筋,钢筋直径为Φ18(可为HRB400级),钢筋长度为100mm。
第一根定位钢筋距离工字钢端部部小于100mm,第二根定位筋按照脚手架设计间距800mm,距离端部定位筋800mm设置。
定位筋采用三角焊与母材焊接牢固,角焊缝坡口为45°。
定位筋必须与钢梁垂直焊接。
(5)南侧有阳台部分搭设单排架体,工字钢在阳台内侧的楼板或梁上设置地锚,阳台悬挑构件不承受架体重力,并且在前后地锚处的工字钢节点下部垫设木板防止工字钢压在阳台上,使阳台受工字钢的悬挑压力。
(6)北侧楼梯部分,将工字钢加长,穿过楼梯内侧墙体,横放一根钢梁锚固住外伸悬挑钢梁。
(7)空调板部分,内侧工字钢需甩开空调板,以防内侧立杆穿过空调板需导致空调板无法搭设。
但相临两工字钢间距大于1.5米,经计算符合要求详见计算书。
如下图:
2、卸荷钢丝绳
在悬挑脚手架底层以及距底层15米处分两次卸荷。
每一次卸荷均两跨做一处卸荷钢丝绳。
卸荷钢丝绳采用在卸荷点上一层锚固的圆钢锚固环固定。
卸荷钢丝绳规格为15.5mm直径。
卸荷钢丝绳采用配套卡扣紧固,每处紧固卡扣不少于3个。
卸荷钢丝绳工作图如下:
3、脚手架设计搭设高度
本工程各楼自二层开始悬挑,每六层一悬挑,悬挑高度为17.4m。
4、阳角处搭设:
本工程外立面阴阳角较多,搭设脚手架根据阴阳角不同灵活变化,尤其是在阳角外,工字钢易交错。
可将工字钢适当加密,并在工字钢上在立杆处固定两排工字钢,将阳角处的立杆立在外侧工字钢上,可使立杆间距均匀,以防失稳。
如下图:
附加联梁与悬挑梁处采用18#螺栓紧固。
5、脚手架其它构造设计:
构
件
具体要求
构
件
具体要求
立杆
所有立杆均刷黄色漆,横距(b)0.8m,纵距(L)1.50m,内立杆距外墙距离b1=0.30m。
立杆底部放置在工字钢梁上,用定位筋固定(见图示)
大横杆
设置在立杆内侧,步距1.5m,其长度不宜小于3跨,采用一字扣接长。
小横杆
主节点处必须设置一根小横杆(间距1.5m),用直角扣件扣接且严禁拆除。
主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm,靠墙一端的外伸长度为300mm,作业层上的横向水平杆据间距为750mm。
脚手板
作业层脚手板应满铺,铺稳,距离墙面150mm。
脚手板设置在最少3根小横杆上。
脚手板采用搭接连接,搭接长度200mm,脚手板外伸长度130—150mm,探头应采用8#铅丝固定。
连墙件
竖向间距H1=3m,水平间距L1=4.5m,连墙件靠近主节点设置,偏离主节点距离不大于300mm,从底层第一步纵向水平杆处开始设置,横向水平杆采用矩形设置,必须保证连墙件与墙体刚性连接。
剪刀撑
剪力撑所用的架管全部刷红白漆,
每道剪刀撑按与平面45°~60o设置,应在外侧里面整个长度和高度上连续设置。
剪刀撑采用搭接接长,搭接长度500mm,用不少于2个扣件连接,每隔扣件的架管外伸长度大于100mm。
剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆上或立杆上。
旋转扣件的中心线距离主节点的距离不大于150mm。
平网
首层顶板以及每隔三层设置一道,首层平网宽度为6.0m,以上每隔三层设置为3.0m。
立网
采用密目网对脚手架进行全封闭,立网的每个环扣都要用尼龙网固定于脚手架的水平杆上
五、脚手架验算
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为17.4m,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0.8m,立杆的步距为0.75m;
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0根;
采用的钢管类型为Φ48.3.3.3×3.5;
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1.5m,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
本工程地处河北保定市,基本风压0.4kN/m2;
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
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):
0.1394;
脚手板自重标准值(kN/m2):
0.350;栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):
0.140;
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):
0.005;脚手板铺设层数:
2层;
脚手板类别:
木脚手板;栏杆挡板类别:
木脚手板挡板;
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1.3m,建筑物内锚固段长度1.7m。
锚固压点压环钢筋直径(mm):
16.00;
楼板混凝土标号:
C30;
6.拉绳与支杆参数
悬挑水平钢梁采用悬臂式结构,没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。
7、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=0.35×1.5/1=0.525kN/m;
活荷载标准值:
Q=3×1.5/1=4.5kN/m;
荷载的计算值:
q=1.2×0.038+1.2×0.525+1.4×4.5=6.976kN/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:
Mqmax=ql2/8
最大弯矩Mqmax=6.976×0.82/8=0.558kN·m;
最大应力计算值σ=Mqmax/W=109.86N/mm2;
小横杆的最大弯曲应力σ=109.86N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值[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+0.525+4.5=5.063kN/m;
νqmax=5ql4/384EI
最大挠度ν=5.0×5.063×8004/(384×2.06×105×121900)=1.075mm;
小横杆的最大挠度1.075mm小于小横杆的最大容许挠度800/150=5.333与10mm,满足要求!
8、大横杆的计算
因为此时大横杆没有受到上部结构传来的力的作用,所以,大横杆不需要进行验算。
9、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=0.038×0.8/2=0.015kN;
脚手板的自重标准值:
P3=0.35×0.8×1.5/2=0.21kN;
活荷载标准值:
Q=3×0.8×1.5/2=1.8kN;
荷载的设计值:
R=1.2×(0.015+0.21)+1.4×1.8=2.79kN;
R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
10、脚手架立杆荷载的计算
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0.1611kN/m
NG1=[0.1611+(0.80×0/2)×0.038/0.75]×17.40=2.803kN;
(2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×2×1.5×(0.8+0.3)/2=0.578kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用木脚手板挡板,标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×2×1.5/2=0.21kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:
0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×17.4=0.13kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.721kN;
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=3×0.8×1.5×2/2=3.6kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.721+0.85×1.4×3.6=8.749kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.721+1.4×3.6=9.505kN;
11、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=0.4kN/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=0.7×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.044×1.5×0.752/10=0.004kN·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=8.749kN;
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'=9.505kN;
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=1.299m;
长细比:
L0/i=82;
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=0.71
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=8749.368/(0.71×489)+4452.093/5080=26.077N/mm2;
立杆稳定性计算σ=26.077N/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=9505.368/(0.71×489)=27.378N/mm2;
立杆稳定性计算σ=27.378N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
12、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=0.4,
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.4=0.055kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=6.75m2;
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=0.521kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=5.521kN;
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=5.521 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=5.521小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求! 连墙件扣件连接示意图 13、悬挑梁的受力计算 悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算 悬出端C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。 悬臂单跨梁计算简图 支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中k=m/l,k1=m1/l,k2=m2/l。 本方案算例中,m=1.3m,l=1.7m,m1=0.3m,m2=1.1m; 水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4,截面模量(抵抗矩)W=141cm3。 受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.721+1.4×3.6=9.505kN; 水平钢梁自重强度计算荷载q=2.61×10-3×78.5=0.205kN/m; k=1.3/1.7=0.765 k1=0.3/1.7=0.176 k2=1.1/1.7=0.647 代入公式,经过计算得到 支座反力RA=27.115kN 支座反力RB=-7.756kN 最大弯矩MA=13.481kN·m 最大应力σ=13480643.025/(1.05×141000)=91.055N/mm2 水平支撑梁的最大应力计算值91.055N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求! 最大挠度νmax=4.675mm 按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为 悬伸长度的两倍,即2200mm 水平支撑梁的最大挠度4.675mm小于水平支撑梁的最大容许挠度2200/400mm,满足要求! 14、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=13.481×106/(0.93×141000)=102.914N/mm2; 水平钢梁的稳定性计算σ=102.914小于[f]=215N/mm2,满足要求! 15、锚固段与楼板连接的计算 水平钢梁与楼板压点如果采用压环,拉环强度计算如下 水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=7.756kN; 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=7755.638/201.062×2=19.287N/mm2; 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30cm以上搭接长度。 拉环所受应力小于50N/mm2,满足要求! 16、空调板处悬挑架体验算 (1)脚手架参数 双排脚手架搭设高度为17.4m,立杆采用单立杆; 搭设尺寸为: 立杆的纵距约定为2.2m,立杆的横距为0.8m,立杆的步距为1.5m; 拉绳与支杆参数 其它参数同上悬挑脚手架计算书。 钢丝绳安全系数为: 6.000; 钢丝绳与墙距离为(m): 2.900; 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。 (2)大横杆的计算 按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)第5.2.4条规定,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。 将大横杆上面的脚手板自
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