高层悬挑外脚手架搭设方案.docx

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高层悬挑外脚手架搭设方案

一、工程概况

本工程1号楼、3号楼、5号楼为28层、2号楼为24层的高层住宅楼，。

1-4层采用钢管搭设落地脚手架，4层以上采用钢管悬挑脚手架。

挑架采用16号工字钢承重。

特编制以下外架方案，现场施工根据方案进行施工，并经验收合格后方可投入施工。

二、材质控制

1、钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091中规定的Q235普通钢管；钢管的钢材质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235级钢的规定。

每批钢管进场时，应有材质检验合格证。

2、钢管选用Φ48×3.5㎜的焊接钢管。

立杆、大横杆和斜杆的最大长度为6.5m，小横杆长度1.5m。

3、根据《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定，扣件采用机械性能不低KTH330-08

的可锻铸铁制造。

铸件不得有裂纹、气孔，不宜有缩松、砂眼、浇冒口残余披缝，

毛刺、氧化皮等清除干净。

4、悬挑脚手架用型钢的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700或《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。

用于固定型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或锚固螺栓材质应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：

热轧光圆钢筋》GB1499.1中HPB235级钢筋的规定。

5、扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好，当扣件

夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。

6、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。

7、扣件表面应进行防锈处理。

8、钢管及扣件报废标准：

钢管弯曲、压扁、有裂纹或严重锈蚀；扣件有脆裂、

变形、滑扣应报废和禁止使用。

9、脚手架立杆顶端栏杆宜高出女儿墙上端1m，宜高出檐口上端1.5m。

三、悬挑式脚手架设计

1、悬挑梁采用16#工字钢，间距1.5m，外伸1.5m，伸入屋内锚固4.5m，脚手架立杆纵距1.5m，横距1.05m，步距1.8m，内立杆距外墙面300mm。

在立杆与外墙300mm处采取二步一隔离，脚手钢管采用Φ48×3.5㎜钢管，脚手片采用毛竹脚手片，20cm高挡脚板，采用密目式安全网封闭，脚手架连接体为二步三跨设置，采用短钢管与预埋铁件联接。

2、悬挑梁伸出主体结构外1.5m，内锚固4.5m，锚固采用U型钢筋拉环（前后二道与楼板钢筋绑扎在一起混凝土浇捣预埋）牢固，立杆套于工字钢预焊管上（Φ25钢筋电焊于槽钢上预埋）使立杆基部稳定不发生位移。

3、在阳台转角处、主体结构转交处、悬挑斜梁前端增加二根水平梁（16＃工字钢）电焊在悬挑梁前端，确保脚手架转角贯通，并在悬挑斜梁的上部剪力墙内预埋拉环，采用拉钢丝绳与脚手架加固。

4、悬挑脚手架每层满铺竹笆板，外挂密目网，每施工层及挑排外设踢脚板。

5、当立杆采用对接接长时，立杆的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500㎜；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

纵向水平杆接长用对接扣件连接。

上下两根纵向水平杆接头错开不小于2m，同一步内外两根纵向水平杆接头也应该错开，并且不在同一跨内。

6、脚手架外立面用斜杆搭成剪刀撑（即脚手架外立面不大于50平方米面积内有一剪刀撑），连续设置斜杆用长钢管与脚手架底部成450－600夹角，斜杆用旋转扣件与立杆横向水平杆扣牢，斜撑应采用搭接方法，其搭接长度不小于1米，并用两只转向扣件锁紧，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。

7、脚手架与主体结构必须采用刚性连接（钢管一端同主体结构预埋件铁板电焊，另一端用扣件与立杆扣牢。

连接杆应与墙垂直或架体端向下倾斜3%，不允许采用一顶一拉的柔性连接，连接杆与预埋件连接时，主体结构砼强度不宜低于15N/mm2。

8、因施工脚手架主要用于结构阶段施工，其均布荷载一般不会超过3.0KN/m2，现柱距且为1.8m，可以不必进行纵向水平杆的抗弯和刚度验算

9、在结构施工至5层顶时，开始进行第一道工字钢的铺设，在结构进行到6层顶时，从下到上完成顺次拆除脚手架。

四、悬挑脚手架验算

（一）、设计计算依据：

1、本计算根据中国建筑出版社《建筑施工脚手架实用手册》；

2、施工中不允许超过设计荷载。

3、小横杆、大横杆和立杆是传递垂直荷载的主要构件。

而剪力撑、斜撑和连墙件主要保证脚手架整体刚度和稳定性的。

并且加强抵抗垂直和水平作用的能力。

而连墙件则承受全部的风荷载。

扣件则是架子组成整体的联结件和传力件。

4、采用本方案取最大搭设高度16.8m进行验算；

（二）、悬挑脚手架计算

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为16.8m，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1.05m，横杆的步距为1.8m；

内排架距离墙宽度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为4根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5mm；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取二步三跨，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

脚手架附件荷载（kN/m2）:

0.6

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；

本工程地处上海，基本风压0.55kN/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；

3.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.249；；

4.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1.5m，建筑物内锚固段长度3m。

锚固压点压环钢筋直径（mm）:

16.00；

楼板混凝土标号:

C30；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，钢丝绳作为附加安全措施，在悬挑钢梁受力计算时不考虑其作用。

二、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重和施工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；

脚手板的自重标准值:

P2=0.3×1.05/（4+1）=0.063kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×1.05/（4+1）=0.63kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.063=0.122kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.63=0.882kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2大横杆设计荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.122×1.52+0.10×0.882×1.52=0.22kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.122×1.52-0.117×0.882×1.52=-0.26kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.22×106,0.26×106）/5080=51.181N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=51.181N/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:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：

νmax=（0.677q1l4+0.990q2l4）/100EI

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.063=0.101kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.63kN/m；

最大挠度计算值为：

ν=0.677×0.101×15004/（100×2.06×105×121900）+0.990×0.63×15004/（100×2.06×105×121900）=1.396mm；

大横杆的最大挠度1.396mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，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作为小横杆集中荷载，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=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.3×1.05×1.5/（4+1）=0.095kN；

活荷载标准值：

Q=3×1.05×1.5/（4+1）=0.945kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.094）+1.4×0.945=1.506kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax=ql2/8

Mqmax=1.2×0.038×1.052/8=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=0.6Pl

Mpmax=1.506×1.05×0.6=0.948kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.955kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.955×106/5080=187.958N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=187.958N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

νqmax=5ql4/384EI

νqmax=5×0.038×10504/（384×2.06×105×121900）=0.024mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.094+0.945=1.097kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

νpmax=3.024Pl3/48EI

νpmax=3.024×1097.1×10503/（48×2.06×105×121900）=3.186mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+3.186=3.21mm；

小横杆的最大挠度为3.21mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！

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；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.5×4/2=0.115kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.05/2=0.02kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.3×1.05×1.5/2=0.236kN；

活荷载标准值:

Q=3×1.05×1.5/2=2.362kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.115+0.02+0.236）+1.4×2.362=3.753kN；

R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

5、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0.1248kN/m

NG1=[0.1248+（1.50×4/2）×0.038/1.80]×11.60=2.190kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2

NG2=0.3×6×1.5×（1.05+0.3）/2=1.822kN；

（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=0.14×6×1.5/2=0.63kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×11.6=0.087kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.73kN；

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=3×1.05×1.5×2/2=4.725kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.73+0.85×1.4×4.725=11.298kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.73+1.4×4.725=12.29kN；

6、立杆的稳定性计算:

风荷载标准值按照以下公式计算

wk=μz·μs·w0（w0取n=10）

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=0.55kN/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=0.55×0.74×0.214=0.061kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.061×1.5×1.82/10=0.035kN·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=11.298kN；

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'=12.29kN；

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=1.7；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=3.534m；

长细比:

L0/i=224；

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=0.145

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=11298.246/（0.145×489）+35260.58/5080=166.284N/mm2；

立杆稳定性计算σ=166.284N/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=12290.496/（0.145×489）=173.338N/mm2；

立杆稳定性计算σ=173.338N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

7、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＝0.55，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.55=0.076kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=24.3m2；

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=2.579kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=7.579kN；

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=7.579

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=7.579小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

8、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。

悬挑钢梁穿墙构造

1——木楔楔紧

悬挑钢梁楼面构造

本方案中，脚手架排距为1050mm，内排脚手架距离墙体300mm，

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=1.2×4.73+1.4×4.725=12.29kN；

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]=16.45kN；

R[2]=9.233kN；

R[3]=0.372kN。

最大弯矩Mmax=1.855kN·m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.855×106/（1.05×141000）+8.973×103/2610=15.965N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值15.965N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

9、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=1.3

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0.85。

经过计算得到最大应力σ=1.855×106/（0.85×141000）=15.418N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=15.418小于[f]=215N/mm2,满足要求!

10、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

地基承载力设计值:

fg=fgk×Kc=200.000kN/m2；

其中，地基承载力标准值：

fgk=500.000kN/m2；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=0.400；

立杆基础底面的平均压力，p=N/A=78.836kN/m2；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=7.095kN；

基础底面面积（m2）：

A=0.090m2。

p=78.836≤fg=200.000kN/m2。

地基承载力的计算满足要求！

五、脚手架技术和安全要求

1、必须对搭设后的脚手架进行全面验收，确保符合设计要求，并确认脚手架组装牢固，具有刚度和稳定性；

2、防护栏杆用脚手笆封闭，并在外围用安全网将脚手架全封闭，同时检查安全网是否系牢；现场所有的安全通道上方搭设防护棚，满铺脚手板，并满挂密目网。

3、楼梯间防护措施

楼梯的侧边利用脚手架做安全防护，架子立管从梯井内搭设，侧边沿楼梯坡度方向做一道1.2m高的护身栏杆，侧边底部设18cm高的挡脚板。

电梯井洞口防护措施

 4、电梯井口设置不低于1.2m高的开启式防护门，用12的螺纹钢、按水平间距30cm、

竖间距40cm焊制而成，并在防护门上刷漆、上锁、挂牌。

电梯井筒内每隔一层在入口处设置一个用25钢筋、钢管及木板搭设的平台，中间一层用钢筋支托[安全网一道，网上及平台上均不存在有杂物。

电梯井内不准做垂直运输通道或垃圾通道。

5、脚手笆必须用铁丝与钢管扎牢，每块脚手笆不得少于四个绑扎点；

6、施工荷载不得超过2KN/M2严禁超载，架上严禁堆放或搬运材料物品，杂物要及时清理。

7、风力六级以上或有雷电、大雪时，不得上架操作，雪霜后要全面清扫，检查后方可清理。

8、脚手架四周应有接地保护及避雷装置。

脚手架避雷针采用φ12镀锌钢筋制作，设在建筑物四角脚手架的立杆上，高度不小于1m，并将所有最上层的大横杆全部接通，形成避雷网络。

接地板采用φ20圆钢，按脚手架长度不超过50m设置一个，接地线采用φ8圆钢，接地线的连接应保证接触可靠，接地线与接地板的连接采用焊接。

9、脚手架搭设、提升、下降与拆除必须有专业人员承担，并有专人指挥，凡不适宜高空作业者，不得上脚手架操作，操作者戴好安全帽、系好安全带。

10、搭设或拆除脚手架时应召集有关人员，对工程进行全面检查与交底，并设置警戒区，严禁高空抛掷。

六、脚手架拆除

1、拆除脚手架前，应将脚手架上的留存材料、杂物清除；

2、脚手架拆除顺序一般为竹笆—栏杆—剪刀撑—牵杆—横杆—立杆，按自上而下先装者后拆，逐步拆除，一步一清，不得采用踏步式拆法，不准上下同时作业，剪刀撑应先拆中间扣，再拆两扣，由中间操作人员向下递补杆子；

3、拆下的杆件与零配件运到地面时，应及时按品种、规格放整齐，妥善保管，发现损坏及时维修；

4、拆下的杆件和零配件应按类分堆，用车吊下严禁高空抛掷。

七、安全措施

1、搭设脚手架必须由经安全员安全教育持上岗证的架子工承担，凡有高血压者不得上脚手架搭设；

2、搭设脚手架时，工人必须戴好安全帽，佩好安全带，工具、零配件要放在工具袋内，穿防滑鞋工作；

3、在靠近架空输电线路搭设脚手架时，应按供电局规定确保一定安全距离，必要时切断电源或迁移电线；

4、施工现场带电线路如无可靠的安全措施，一律不准通过脚手架，非电工不准擅自拉接电线的电器位置；

5、严禁在脚手架上堆放模板、木材等，防止超载；

6、吊运脚手架、脚手管等必须用专用保险吊钩，严禁单根钢丝绳起吊，要堆放整齐，并严格控制脚手架