悬挑式脚手架工程施工方案.docx
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悬挑式脚手架工程施工方案
悬挑式脚手架工程施工方案
目录
第一节工程概况1
第二节悬挑式脚手架设计验算2
一、小横杆的计算2
二、大横杆的计算3
三、扣件抗滑力的计算5
四、脚手架荷载标准值:
6
五、立杆的稳定性计算:
7
六、连墙件的计算:
9
七、悬挑梁的受力计算:
10
八、悬挑梁的整体稳定性计算:
12
九、拉杆的受力计算:
12
十、拉杆的强度计算:
13
十一、锚固段与楼板连接的计算:
14
第三节脚手架搭设注意事项15
一、构架材料15
二、技术准备16
三、脚手架搭设质量检查验收规定18
四、脚手架的使用规定19
五、脚手架的拆除20
第一节工程概况
本工程EFGH四栋塔楼结构为30层总高度约为105米,在E、F间及G、H间18层以上结构采用型钢悬挑式脚手架。
18层以上结构分两段钢丝绳卸荷,分别四层设一道卸荷钢丝绳,卸荷采用双钢丝绳内外拉接;18层悬挑结构底部设钢丝绳卸荷,分层设置卸荷钢丝绳水平距离为3米一道。
对于18层以上结构外悬挑式脚手架的搭设要求进行以下设计:
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,搭设高度拟定按50.0米,立杆采用单立管。
搭设尺寸为:
立杆的纵距0.8米,立杆的横距1.05米,横杆的步距1.8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。
悬挑水平钢梁采用[18b号槽钢U口水平,其中建筑物外悬挑段长度1.50米,建筑物内锚固段长度1.50米。
悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结,最外面钢丝绳距离建筑物1.40m。
第二节悬挑式脚手架设计验算
一、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=0.150×1.000/3=0.050kN/m
活荷载标准值Q=3.000×1.000/3=1.000kN/m
荷载的计算值q=1.2×0.038+1.2×0.050+1.4×1.000=1.506kN/m
小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
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:
M=1.506×1.0502/8=0.208kN.m
=0.208×106/5080.0=40.858N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
荷载标准值q=0.038+0.050+1.000=1.088kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×1.088×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=0.686mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
二、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。
用小横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.000/3=0.052kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.000/3=1.050kN
荷载的计算值P=(1.2×0.040+1.2×0.052+1.4×1.050)/2
=0.791kN
大横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为大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=0.08×(1.2×0.038)×1.0002+0.267×0.791×1.000=0.215kN.m
=0.215×106/5080.0=42.284N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为大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:
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=0.677×0.038×1000.004/(100×2.060×105×121900.000)=0.01mm
集中荷载标准值P=0.040+0.052+1.050=1.143kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V1=1.883×1142.820×1000.003/(100×2.060×105×121900.000)=0.86mm
最大挠度和
V=V1+V2=0.867mm
大横杆的最大挠度小于1000.0/150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=0.038×1.000=0.038kN
脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.000/2=0.079kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.000/2=1.575kN
荷载的计算值R=1.2×0.038+1.2×0.079+1.4×1.575=2.346kN
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12.0kN;
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);本例为0.1161
NG1=0.116×50.000=5.805kN
(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=0.150×4×1.000×(1.050+0.300)/2=0.405kN
(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=0.150×1.000×4/2=0.300kN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
NG4=0.005×1.000×50.000=0.250kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.760kN。
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=3.000×2×1.000×1.050/2=3.150kN
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=0.500
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=0.7×0.500×1.250×1.200=0.525kN/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
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Wk——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=12.52kN;
——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
=137.84
[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=11.86kN;
——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=0.202kN.m;
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到
=170.40
[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、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=1.008kN/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=15.241kN,连墙件轴向力计算值Nl=20.241kN
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=20.241kN大于扣件的抗滑力8.0kN,不满足要求!
七、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。
本工程中,脚手架排距为1050mm,内侧脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体=1400mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I=1369.90cm4,截面抵抗矩W=152.20cm3,截面积A=29.29cm2。
受脚手架集中荷载P=1.2×6.76+1.4×3.15=12.52kN
水平钢梁自重荷载q=1.2×29.29×0.0001×7.85×10=0.28kN/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
R1=13.911kN,R2=12.750kN,R3=-0.790kN
最大弯矩Mmax=1.956kN.m
抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.956×106/(1.05×152200.0)+6.492×1000/2929.0=14.455N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
八、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用[18b号槽钢U口水平,计算公式如下
其中
b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
经过计算得到
b=570×10.5×70.0×235/(1400.0×180.0×235.0)=1.66
由于
b大于0.6,按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值用
b'查表得到其值为0.886
经过计算得到强度
=1.96×106/(0.886×152200.00)=14.51N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算
<[f],满足要求!
九、拉杆的受力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
其中RUicos
i为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisin
i
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为
RU1=15.352kN
十、拉杆的强度计算:
拉绳或拉杆的轴力RU我们均取最大值进行计算,为RU=15.352kN
拉杆的强度计算:
上面斜拉杆的容许压力按照下式计算:
=N/A<[f]
其中N——斜拉杆的轴心压力设计值,N=15.35kN;
A——斜拉杆净截面面积,A=29.84cm2;
——斜拉杆受拉强度计算值,经计算得到结果是5.14N/mm2;
[f]——斜拉杆抗拉强度设计值,f=215N/mm2;
受拉斜杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
十一、锚固段与楼板连接的计算:
1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=12.750kN
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度,每个拉环按照两个截面计算,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f]=50N/mm2;
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[12750×4/(3.1416×50×2)]1/2=13mm
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。
第三节脚手架搭设注意事项
一、构架材料
(一)钢管杆件和扣件
1、杆件:
钢管采用外径48mm,壁厚3.5mm的Q235无缝钢管,其力学性能应符合国家现行标准《碳素结构钢》GB700-89中Q235钢的规定。
用于立杆、大横杆、剪刀撑和斜杆的钢管长度为4~6m(此种长度一般重25kg以内,适合人工操作),用于小横杆的钢管长度为1.3~1.8m,以适应脚手架宽的需要为宜。
钢管的端部切口应平整,禁止使用有明显变形、裂缝和严重锈蚀的钢管。
作为脚手架杆件使用的钢管必须进行防锈处理,对购进的钢管先行除锈,外壁涂防锈漆一道和面漆一道。
2、扣件:
扣件为杆件连接件,采用锻铸铁扣件,有三种:
A、直角扣件(十字扣):
用于两根垂直交叉钢管的连接,如立杆与大横杆、大横杆与小横杆,这是用量最大的扣件;
B、旋转扣件(回转扣):
用于两根成任意角度交叉钢管的连接;
C、对接扣件(筒扣、一字扣):
供对接钢管用。
3、质量要求:
A、使用的扣件要有出厂合格证,应采用机械性能不低于KTH330-08的可锻铸铁制作;
B、铸铁扣件不得有裂纹、气孔,不宜有疏松、砂眼或其它影响使用性能的铸造缺陷;并应将影响外观质量的粘砂,浇冒口残余、披缝、毛刺、氧化皮等清除干净;
C、扣件与钢管的贴面必须严格整形,应保证与钢管扣紧时接触良好;
D、扣件活动部位应能灵活转动,旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm;当扣件夹紧钢管时,开口处的最小距离应不小于5mm;
E、扣件表面应进行防锈处理。
(二)脚手板
竹片脚手板使用宽度不小于60mm的竹片和直径10mm间距不大于600mm的拼接螺杆制作,螺栓必须可靠牢固。
(三)钢丝绳、吊环及其它材料
钢丝绳选用6×37钢丝绳,直径21.5mm。
吊环采用φ20光圆钢筋制作。
钢丝绳公称抗拉强度N=1550N/mm2。
(四)悬挑结构钢材:
采用[18b号槽钢钢梁。
二、技术准备
(一)检验标准
1、立杆垂直度偏差要求
架高(H)
立杆垂直度
偏差绝对值
架高(H)
立杆垂直度
偏差相对值
H<30m
≯50mm
H<25m
偏差≯H/200
H>30m
≯100mm
H>30m
偏差≯H/400
2、钢管立杆纵距偏差为±50mm。
3、扣件紧固力矩为40~60N.m,不大于65N.m,以保证节点具有足够刚性和传递荷载的能力。
抽查安装数量的5%,扣件不合格数量不多于抽查数量的10%。
(二)立杆:
立杆全部采用双排单立杆,在18层以上卸荷。
立杆接长采用对接方式,相邻立杆的接头位置应错开在不同步距的三分之一。
立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧,每步设置。
立杆间距700mm,排距1050mm,内排距离墙面300mm,在结构边和内排架间挂设安全平网。
立杆设在坚实基础上,或夯实地基后再加垫枕木。
立杆不埋设时,离地面200mm处,设置纵向和横向扫地杆,做法与大小横杆相同。
(三)大横杆:
步距为1800mm,上下横杆的接长位置应错开在不同的立杆纵距中,与相近立杆的距离不大于纵距的三分之一,接长采用对接方式。
同一排大横杆的水平偏差不大于该片脚手架总长度的1/250,且不大于50mm。
相邻步架的大横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧,以减小立杆的偏心受载情况。
(四)小横杆:
间距600mm,贴近立杆布置,搭于大横杆之上,并用直角扣件扣紧。
在任何情况下,均不得拆除作为基本构件的小横杆。
小横杆伸出架体应有统一尺寸且不小于100mm。
(五)剪刀撑:
在外侧立面上必须沿长度和高度方向连续设置,每道剪刀撑跨越立杆的根数宜在5~7根(约8~10m)之间,水平夹角在45°~60°之间;应与立杆和伸出的小横杆进行连接,底部斜杆的下端应置于垫板上。
剪刀撑的接长均采用搭接,搭接长度不小于0.5m,设置2个旋转扣件,杆端距离扣件不小于100mm。
外观目测要求:
剪刀撑图形大小一致,杆件挺直,交合高度一致。
(六)连墙杆:
按脚手架的两步三跨,从底层第一步大横杆处开始设置。
连墙杆采用刚性连接。
(七)护栏与挡脚板:
在操作层上必须设一道护栏和挡脚板,护栏高度1200mm,挡脚板高180mm,采用夹板及铁皮板制作,外面涂刷红白相间的油漆。
(八)脚手板:
必须按照脚手架宽度满铺,板与板之间紧靠,并绑扎牢固,不得有松动;脚手板不得伸出小横杆以外200mm以上,否则应加设小横杆。
(九)卸荷拉接设置:
为减轻18层以上脚手架的50米高的结构荷载,需采用卸载的方法,分两次卸荷,卸荷层为18(完全悬挑)、22、26层,将荷载分级传递到不同的楼层上,满足安全施工的要求。
采用φ21.5钢丝绳,间距3m,吊环φ20圆钢,单钢丝绳的固定卡具为不少于3个,间距为150mm。
(十)安全网:
采用密目式阻燃安全网,设置在外排立杆里面,必须用符合要求的系绳将网周边每隔450mm系牢在脚手管上,四周绷紧。
(十一)本脚手架施工荷载不得大于3000N/m2,施工时不得超载使用。
三、脚手架搭设质量检查验收规定
(一)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。
(二)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、脚手架基础施工完成,搭设前;
2、搭设至二层结构面时;
3、分段验收的每段完成和全部搭设完毕后;
4、连续使用达6个月;
5、施工中途停止使用超过15天,再重新使用前;
6、在遭受暴风、大雨、地震等强力因素作用之后;
7、在使用过程中,发现有显著变形、沉降、拆除杆件和拉结以及安全隐患存在的情况时。
四、脚手架的使用规定
(一)施工荷载控制在3kN/m2以内;结构作业面为一层,装修作业面控制在两层;不得在同一位置、下层同时堆放过多材料,严格控制架面施工荷载和同时作业的层数,避免超载或产生过大集中和偏心分布而失稳。
(二)严禁在架体上堆放材料及设备。
(三)在作业中,禁止随意拆除脚手架的基本构件杆件、整体性杆件、连接、紧固件和连墙件。
确因操作需要临时拆除时,必须经主管人员同意,采用相应措施,并在作业完毕后,及时予以恢复。
(四)作业人员在架上的最大作业高度应以可以正常操作为度,禁止在架板上加垫器物或单块脚手板以增加操作高度。
(五)工人在架上作业中,应注意自我安全保护和他人的安全,避免发生碰撞、闪失和落物。
严禁在架上戏闹和坐在栏杆上等不安全处休息。
(六)每班工人上架作业时应先行检查有无影响安全作业的问题存在,在排除解决后方可开始作业。
在作业中发现有不安全的情况和迹象时,应立即停止作业进行检查,解决后才能恢复正常作业;发现有异常和危险情况时,应立即通知所有架上人员撤离。
(七)在每步架的作业完成后,必须将架上剩余材料物品移至上(下)步架或室内;每日收工前应清理架面,将架面上的材料物品堆放整齐,垃圾清运出去;在作业期间,应及时清理落入安全网内的材料和物品,在任何情况下,严禁自架上向下抛掷材料物品和倾倒垃圾。
五、脚手架的拆除
(一)脚手架的拆除原则就是先搭的后拆,后搭的先拆,先从钢管脚手架顶端拆起。
(二)拆除前,操作班组对脚手架进行检查,确认无严重损坏情况后,方可进行拆除。
(三)如遇风雨等特殊气候,不应进行脚手架的拆除,夜间实施拆除作业,应具备良好的照明设备。
(四)拆除前应进行分项工程的安全技术交底,由安全领导小组组织验收,并有书面记录。
(五)脚手架拆除时,作业区及进出口必须设置警戒标志,派专人监护,严禁非作业人员进入。
(六)拆除人员必须按高处作业规定配带安全防护用品,杜绝违章作业,进入岗位后进行检查,加固松动部位,清除步层内滞留的材料、物件及垃圾,所有清理物应先安全输送到地面,严禁高处抛掷。
拆除的杆件应及时转入建筑物内后,集中整理成堆吊运,不得从架子上向地面随便抛落。
(七)拆除的顺序按搭设的反程序进行:
安全网→竖挡笆→垫铺笆→防护栏杆→隔棚→斜杆→连墙杆→小横杆→大横杆→立杆。
认真做到一步一清,一杆一清,不允许分立面拆除或上、下二步同时拆除。
(八)所有连墙杆、斜立杆,隔离措施,登高措施必须随脚手架步层拆除同步进行下降,不准先行拆除。
(九)所有杆件、扣件在拆除时应分离,不允许杆件上附着扣件输送地面,或两杆同时拆下输送地面。
(十)脚手架拆至地面,应及时清除脚手架的地下物件,输送
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