悬挑脚手架施工方案及计算书.docx

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悬挑脚手架施工方案及计算书

八、安全管理制度22

一、工程概况：

焦作市中亚小区2#楼位于焦作市岭南路中段，由焦作易元置业有限公司开发，建筑面积约10869.27平方米，设计由河南华中建筑设计有限公司，为地下二层，地上17层，其中地下一层为储藏室，地上16层为住宅；室内外高差0.100m；建筑高度49.400m，工程地质勘察焦作市神龙水文地质工程有限公司。

由于需要及时进行基础回填土，综合考虑了以往的施工经验，决定采用型钢悬挑脚手架。

本方案编制依据：

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑施工安全检查评分标准》（JGJ59-99）、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）以及本工程的施工图纸。

二、架体设计、搭设与拆除

2.1扣件式钢管脚手架搭设的基本要求

横平竖直，整齐清晰图形一致，平竖通顺，连接牢固，受荷安全，有安全操作空间，不变形，不摇晃。

外架搭设时，严格按照规范对材质、搭设顺序的要求进行，遵守安全技术规程对外架搭设的安全操作要求，保证操作人员持证上岗，以确保外架搭设的质量和安全性。

2.2外架结构构造

本工程悬挑脚手架采用普通型钢悬挑脚手架.架体距离墙面400㎜，架体宽度1200㎜，立杆间距1500㎜，大横杆步距外侧1800㎜，内侧1800㎜。

定距定位。

根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、外立杆离墙距离，并做好标记；用钢卷尺拉直，根据立杆间距，分出立杆位置。

在搭设首层脚手架过程中，沿四周每框架格内设一道斜支撑，拐角处双向增设，待该部位脚手架与主体结构的连墙件可靠拉接后方可拆除。

当脚手架操作层高出连墙件两步时，宜先立外排，后立内排。

该工程从一层顶（2.850m处）开始搭设扣件式悬挑脚手架，分三次悬挑，第一次悬挑至6层顶（17.350米处），第二次悬挑7层—12层（34.750米处），第三次悬挑13层—顶层（51.150米处），作为建筑结构施工用外脚手架。

在一层和七层、十三层顶板施工时，分别用直径Φ20㎜的钢筋，加工成环埋入结构板中，每道水平工字钢埋设2个钢筋环，并用木楔子塞牢。

脚手架与结构的拉接采用刚柔结合方案、所有拉结点水平间距不超过7米，竖向间距不超过2步架，上下的拉接位置必须错开布置，呈“梅花状”，以提高整体稳定性；横行同一排力杆上、下相临的小横杆必须布置在立杆的两侧，即“跳杆布置”。

纵向水平杆的对接扣件应交错布置：

两跟相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步、不同跨两个接头在水平方向错开的距离与应小于500㎜。

另外在160㎜工字钢钢挑出端设Φ14斜拉钢丝绳作安全储备，钢丝绳斜拉住下层钢挑梁、对脚手架体进行卸载。

2.3外架防护构造

沿外水平杆内侧满挂1800㎜×6000㎜的密目安全网，安全网用尼龙绳扎牢，操作层满铺竹夹板，要求铺牢、绑扎结实，无空头板；在拐角、卸料平台口处的脚手板，应与横向水平杆可靠连接，防止滑动；作业时，两个操作层之间应满铺两道竹笆作好防护。

在挑架最下层水平杆上应水平满挂安全网，每隔两层满满挂水平网。

沿外水平杆内侧高900mm处设置一道防护栏杆。

2.4脚手架的拆除时应符合下列规定：

1.拆除作业必须自上而下逐层进行，严禁上下同时作业。

2.连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于两步。

3.当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时，应先在适当位置搭设临时抛撑加固后，在拆除连墙件。

三、脚手架材质要求

3.1钢管

1脚手架钢管采用Φ48mm，壁厚3.5mm；横向水平杆最大长度1800mm，其它杆最大长度6500mm，且每根钢管最大质量不应大于25kg。

2钢管尺寸和表面质量应符合下列规定:

新钢管应有质量合格证、质量检查报告；钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道；钢管允许偏差见下表：

钢管上禁止打眼。

序号

项目

允许偏差

检查工具

1

焊接钢管尺寸（mm）外径48壁厚3.5

-0.5

游标卡尺

2

钢管两端面切斜偏差

1.7

塞尺、拐角尺

3

钢管外表面锈蚀深度

≤0.50

游标卡尺

4

各种杆件的端部弯曲L≤1.5m

≤5

钢板尺

5

立杆弯曲3m

≤12

≤20

6

水平杆、斜杆的钢管弯曲L≤6.5m

≤30

3.2扣件

1扣件式钢管脚手架采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定；采用其它材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。

2脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧扭矩达6.5N·M时,不得发生破坏。

3.3脚手板

脚手板采用由毛竹或楠竹制作的竹串片板，每块质量不宜大于30kg。

3.4连墙件

1.连墙件的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A的规定。

2经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水。

3应清除搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水畅通。

3.5安全网

质量必须符合GB5725-35规定，即外形尺寸为1.8×6m，每张网的重量应少于15kg/张大于8kg/张，安全网分平网立网两种。

立网网目应在2000目（10CMX10CM）以上。

平网要能承受重100kg底面积为2800cm2 的模拟人形砂包冲击后，网绳、边绳、系绳都不断裂（允许筋绳断裂），冲击高度10m最大延伸率不超过1.5m。

旧网重新使用前，按GB5725-86规定，应全面进行检查，并签发允许使用证明方准使用。

四、外脚手架的验收、使用与保养

架子工在脚手架分段搭设完成后先进行自检，再经安全员、项目指挥部安全总监、搭设者、使用者共同检查验收，验收合格后，办理验收手续，在脚手架醒目处挂上验收合格的醒目标牌，方可投入使用。

在验收脚手架时要特别注意检查扣件的紧固程度，保证扣件螺栓的紧固力矩。

使用中的脚手架必须进行日常的保养、检查和维修，定期检查以下项目：

1、杆件的设置和连接，连墙件、支撑的构造是否符合要求；

2、扣件螺栓是否松动；

3、安全防护是否符合要求。

脚手架在使用过程中，严禁超载使用，控制同一竖向的操作层不多于两层，并且每层的施工荷载不大于3KN/㎡，即每平方米荷载不大于300㎏。

脚手架的日常保养和定期检查，要做好记录。

五、安全管理

1、脚手架搭设人员必须是经过现行国家标准《特殊作业人员安全技术考核管理规则》（GB5036）考核合格的架子工。

上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。

2、搭设脚手架人员必须戴好安全帽、系安全带、穿防滑鞋。

3、整个高度内用安全网密封，安全网接头处用铁丝连接，最下部包住纵向水平杆，防止坠物。

4、严格遵守操作规程，不得违章指挥和违章作业。

5、在搭设脚手架时禁止使用不合格材料

6、遵守劳动纪律，服从领导和安全、质量检查人员的监督。

六、计算书

<一>、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为51.35m，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1.2m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.5m；

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；取扣件抗滑承载力系数0.80；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距3m，水平间距3m，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

本工程地处河南焦作市，查荷载规范基本风压为0.400kN/m2，风荷载高度变化系数μz为1.000，风荷载体型系数μs为1.128；

计算中考虑风荷载作用；

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）:

0.150；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

3层；

脚手板类别:

竹夹板；栏杆挡板类别:

栏杆、竹笆片脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用16a号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.6m，建筑物内锚固段长度2m。

与楼板连接的拉环直径（mm）:

20.00；

楼板混凝土标号:

一至五层C35；六至顶层C30；

6.拉绳与支杆参数

悬挑水平钢梁上面采用钢丝绳、下面采用支杆与建筑物联结。

钢丝绳安全系数取:

6.000；

钢丝绳与墙支点距离为（m）:

3.000；

支杆与墙支点距离为（m）:

3.000；

最里面支点距离建筑物1.2m,支杆采用48×3.5mm钢管。

<二>、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=0.35×1.5/3=0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×1.5/3=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=2.356×0.82/8=0.188kN.m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=37.104N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=37.104N/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；

最大挠度ν=5.0×1.713×8004/（384×2.06×105×121900）=0.364mm；

小横杆的最大挠度0.364mm小于小横杆的最大容许挠度800/150=5.333与10mm，满足要求！

<三>、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=0.038×0.8=0.031kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×0.8×1.5/3=0.14kN；

活荷载标准值:

Q=3×0.8×1.5/3=1.2kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.031+1.2×0.14+1.4×1.2）/2=0.942kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

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。

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:

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×0.942×1.5=0.377kN.m；

M=M1max+M2max=0.007+0.377=0.384kN.m

最大应力计算值σ=0.384×106/5080=75.661N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=75.661N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

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:

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:

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=（0.031+0.14+1.2）/2=0.685kN

ν=1.883×0.685×15003/（100×2.06×105×121900）=1.734mm；

最大挠度和：

ν=νmax+νpmax=0.052+1.734=1.787mm；

大横杆的最大挠度1.787mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm，满足要求！

<四>、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，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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6.40kN；

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=0.038×0.8×2/2=0.031kN；

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=0.35×0.8×1.5/2=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×（0.031+0.058+0.21）+1.4×1.8=2.878kN；

R<6.40kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

<五>、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0.1394kN/m

NG1=[0.1394+（0.80×2/2）×0.038/1.50]×19.00=3.038kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用竹夹板，标准值为0.35kN/m2

NG2=0.35×3×1.5×（0.8+0.7）/2=1.221kN；

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

NG3=0.15×3×1.5/2=0.337kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×19=0.143kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.738kN；

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；

风荷载标准值按照以下公式计算

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

Wo=0.4kN/m2；

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；

Us--风荷载体型系数：

取值为1.128；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.4×1×1.128=0.316kN/m2；

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=1.2×4.738+1.4×3.6=10.726kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.738+0.85×1.4×3.6=9.97kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.316×1.5×

1.52/10=0.127kN.m；

<六>、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2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。

第1次卸荷净高度为6m;

第2次卸荷净高度为6m;

经过计算得到

a1=arctg[3.000/（0.800+0.750）]=62.676度

a2=arctg[3.000/0.750]=75.964度

第1次卸荷处立杆轴向力为：

P1=P2=1.5×10.726×6/19=5.081kN；

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=5.081/0.888=5.719kN

T2=P2/sina2=5.081/0.970=5.237kN

G1=P1/tana1=5.081/1.935=2.625kN

G2=P2/tana2=5.081/4.000=1.270kN

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=5.719kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

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5.719kN，α=0.82，K=6，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：

d=（2×5.719×6.000/0.820）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=（2×5.719×103/50/3.142）0.5=9mm。

第1次卸荷钢丝绳最小直径为9.1mm，必须拉紧至5.719kN，吊环直径为9mm。

根据各次卸荷高度得：

第2次卸荷钢丝绳最小直径为9.1mm，必须拉紧至5.719kN，吊环直径为9mm。

<七>、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=9.97×7/19=3.673kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.599m；

长细比:

L0/i=164；

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=0.262

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；

σ=3673.163/（0.262×489）+126849.24/5080=53.64N/mm2；

立杆稳定性计算σ=53.64N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

<八>、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

风荷载标准值Wk=0.316kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=9m2；

按《规范》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=3.98kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.98kN；

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=750/15.8的结果查表得到φ=0.861，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.861×4.89×10-4×205×103=86.311kN；

Nl=8.98

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=8.98小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

<九>、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800mm，内排脚手架距离墙体750mm，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=866.2cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2。

受脚手架集中荷载P=（1.2×4.738+1.4×3.6）×7/19=3.952kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.95×0.0001×78.5=0.207kN/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]=7.71kN；

R[2]=0.784kN；

R[3]=0.156kN。

最大弯矩Mmax=1.4kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.4×106/（1.05×108300）+

3.952×103/2195=14.11N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值14.11N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

<十>、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用16a号工字钢,计算公式如下

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=570×10×63×235/（1200×160×235）=1.87

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.919。

经过计算得到最大应力σ=1.4×106/（0.919×108300）=14.061N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=14.061小于[f]=215N/mm2,满足要求!

<十一>、拉绳与支杆的受力计算:

水平钢梁的轴力RAH和钢拉绳的轴力RUi、支杆的轴力RDi按照下面计算

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力；

RDicosθi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。

当RAH>0时，水平钢梁受压；当RAH<0时，水平钢梁受拉；当RAH=0时，水平钢梁不受力。

各支点的支撑力