D地块塔楼悬挑脚手架方案1.docx

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D地块塔楼悬挑脚手架方案1

抚顺万达广场工程

D地块塔楼悬挑脚手架工程施工方案

发放号：

编号：

编制：

审核：

审批：

中国建筑第八工程局有限公司

2011年10月11日

施工方案审核会签表

方案名称：

D地块塔楼悬挑脚手架工程施工方案

单位

审核意见

签名

抚顺万达广场有限公司

北京希达建设监理有限责任公司

中国建筑第八工程局有限公司

第一章工程概况

1.1主要情况

本工程位于抚顺市新抚区，东临东三街，南邻轻轨，北连浑河步行休闲带，西临中央大街。

其中D地块位置紧靠轻轨，总用地面积19896.15㎡；主体建筑为地下一层，裙房二层，局部三层，6栋塔楼，分别为11#、12#、13#、16#、17#、18#，均为33层；3层及以上为标准层，标准层层高2.9m。

1.2设计简介

塔楼地上部分整个外轮廓线变化较大，悬挑阳台为1200mm、1300mm，建筑结构外轮廓从三层到顶层均没有大的变化。

标准层脚手架从四层到三十三层采用悬挑式脚手架，由三层顶开始采用工字钢每6层悬挑一次，总搭设层数是12层，然后拆除下部6层脚手架，始终保持外脚手架为6层。

第二章施工准备

2.1技术准备

1施工操作人员持证上岗，并进行技术交底和安全技术交底；

2进场材料经验收和复试合格。

2.2物资准备

钢管：

采用外径为Ø48mm，壁厚3.5mm的无缝钢管。

外壁涂桔红色防锈漆，有严重锈蚀、弯曲、压偏损伤及裂纹者挑出。

挑梁：

采用14号工字钢，表面涂防锈油漆一道及红白相间油漆一道，红白油漆的涂刷做法参照挡脚板；刷油漆之前，型钢表面的浮锈应清除钢筋，红白油漆的分界线应界限清晰，美观整洁。

扣件：

要符合GJ22-85《钢管脚手架》规定，材质符合GB078-67《可锻铸铁分类及技术条件》中的技术条件。

螺栓的扭紧力矩达65N.m，不得发生破坏。

木桥板：

采用宽250mm、厚50mm木桥板，两端使用12号镀锌铁丝捆紧在小横杆上。

端头再用木条钉上，形成整体。

所有木桥板进场时必须将两端用铁丝捆好，收头。

连墙件：

连墙杆用Φ48，壁厚3.5mm的无缝钢管，材质符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。

安全网：

采用蓝黄相间2000目阻燃安全网，长6000mm，宽1800mm。

其性能符合国家规定和冲韧试验规定，进场后进行材料复试。

2.3人员准备

架子工，班组长。

2.4现场准备

材料进场，三层顶板浇筑完成，预埋件等达到搭设架子条件。

第三章脚手架设计

3.1挑架设计

在悬挑层设置14号工字钢，水平间距1500mm，悬挑长度1200mm。

其中钢丝绳上部拉接方式是：

钢管之间通过钢筋连接，钢丝绳再连接在钢管上。

详细做法见下图。

图3.1-1构件连接示意图

3.2立杆、横杆、剪刀撑、拉接点的设计

1立杆

采用单立杆，纵距1500mm，横距800mm，接头用对接扣件。

内立杆与墙的间距为400mm。

2大横杆

步距1800mm，接头处连接用对接扣件，与立杆连接用直角扣件。

3小横杆

主节点处必须设置一根水平杆，作业层上非主节点的横向水平杆根据脚手板长度等间距设置，但最大间距不超过900mm，采用直角扣件固定在大横杆上方。

4栏杆

在外排横杆中间加设栏杆一道，栏杆的步距1800mm，钢管刷红白油漆。

5剪刀撑

每个立面两端设置一道，中间净距不超过15米，根据立面长度均匀设置。

倾斜角度50度，最多跨越立杆根数为5根。

搭接处和与立杆、横杆连接均用旋转扣件。

采用搭接，搭接长度1米，采用3个旋转扣件连接，两端的扣件盖板距离钢管端部不少于100mm，与立杆或者横杆连接位置的扣件中心距离主节点不少于150mm，

6连墙件

沿楼高每隔2900mm设置一道，沿水平方向每隔4000mm左右设置一道，最大间距不超过4500mm。

有拐角处设置一道，脚手架断开处加密一倍。

共两种连接方式，平台板处是用预埋钢筋绑扎在钢管上，然后前后加扣扣件。

详细做法见下图：

凡是连墙件均图刷红色油漆，以作警示。

图3.2-1连墙件设置方式

7脚手板

木桥板满铺，两端使用12号铁丝捆紧在小横杆上。

端头再用木条钉上，形成整体。

8档脚板

200mm高，图条的倾角45度，颜色为红白相间，材料为废旧木胶板，设置在凡是铺设脚手板的作业层。

图3.2-2挡脚板示意图

9安全网

2000目蓝黄相间阻燃密目网，宽1800mm，长6000mm。

第四章脚手架计算

4.1悬挑架荷载的取值与组合

1计算依据

《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社；

《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社；

《钢结构设计规范》GB50017-2003中国建筑工业出版社；

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中国建筑工业出版社；

《建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）》中国建筑工业出版社；

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001中国建筑工业出版社；

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中国建筑工业出版社；

《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99中国建筑工业出版社；

《热轧H型钢和部分T型钢》GB/T11263-1998中国建筑工业出版社。

2计算参数

1）钢管截面特征：

（钢号：

Q235，B类）

钢管规格：

Ф48×3.5；

钢管直径d（mm）：

48；

钢管壁厚t（mm）：

3.5；

单位重量qg（kN/m）：

0.0384；

惯性矩I（mm4）：

121900；

抵抗矩W（mm3）：

5080；

截面积A（mm2）：

489；

回转半径i（mm）：

15.8；

抗弯、抗压容许应力[σ]（N/mm2）：

205；

弹性模量E（N/mm2）：

206000；

2）悬挑部位材料及构造参数

悬挑型钢类别：

工字钢

悬挑型钢类型：

14

尺寸d（mm）：

5.5

尺寸h（mm）：

140

尺寸b（mm）：

80

截面积A（cm2）：

21.5

工字钢自重（KN/m）：

0.169

截面的抗矩Wx（cm3）：

102

截面惯性矩I（cm4）：

712

钢丝绳结构类别：

6×7+FC；

钢丝绳公称抗拉强度（MPa）：

1500；

绳芯材料：

钢芯；

钢丝绳布置方式：

平行；

拉绳与悬挑型钢的夹角（度）：

64；

绳锚/杆支点与建筑物距离：

第I点支撑

支点与建筑物距离（m）

第1点

1.25

3）脚手架构造参数

脚手架类型：

双排架；

脚手架高度Hs（m）：

17.4；

立杆纵距La（m）：

1.5；

立杆横距Lb（m）：

0.8；

横杆步距h（m）：

1.8；

上部横杆根数n2：

2；

脚手板铺设层数n3：

3；

连墙件类型：

扣件连接；

连墙件布置方式：

二步三跨；

连墙件水平间距lw（m）：

按照最不利间距考虑，取4.5；

连墙件垂直间距hw（m）：

2.9；

连墙件长度b1（m）：

1.2；

双排架横向水平杆外伸长度b（m）：

0.1；

剪刀撑斜杆与地面的倾角a：

50°；

剪刀撑跨越立杆根数n4：

5；

4）荷载参数

脚手板自重qj（kN/m2）：

0.35；

栏杆、挡脚板自重qd（kN/m）：

0.14；

安全网自重qa（kN/m2）：

0.0014；

作业层施工均布荷载qs（kN/m2）：

3；

同时施工作业层数n1：

2；

抚顺市地区基本风压w0（kN/m2）:

0.45；

5）其他参数

风压高度变化系数μz（查GB50009-2001公式7.2.1）架高z=100m考虑，地处C类（城市市区）μz为：

1.7；

注：

计算公式为

脚手架风荷载体型系数μs（查JGJ130-2001表4.2.4）：

0.54；

注：

计算公式为μs=1.3

=1.3×1.2×An/Aw

风荷载标准值wk=0.7×μs×μz×w0=0.289；

立杆计算长度系数μ（查JGJ130-2001表5.3.3）：

1.5；

轴心受压构件稳定系数φ（查JGJ130-2001附录C）：

0.262；

注：

计算长度l0=k×μ×h=1.155×1.5×1.5=2.599m

长细比λ=l0/i=2599/15.8=164.5

荷载分项系数（查GB50009-2001第8页）永久荷载γG：

1.2；可变荷载γQ：

1.4；

3计算基数：

步距h=1.8m

立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=0.8m

查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001）：

外立杆至墙距m=1.20m内立杆至墙距m1=0.40m

4扣件式钢管脚手架构件自重：

公式：

gk1={[La+Lb×（n2+1）/2+h]×qg+（n2+2）×0.013}/h×Hs

计算式：

gk1={[1.5+0.8×（2+1）/2+1.8]×0.0384+（2+2）×0.013}/1.8×17.4≈2.17kN

5脚手板自重计算公式（底层、作业层及下一层共满铺三层）：

gk2=qj×La×（Lb+b）×n3/2

计算式：

gk2=0.35×1.5×0.9×3/2≈0.71kN

6栏杆、挡脚板自重：

公式：

gk3=La×qd×n1

计算式：

gk3=1.5×0.14×2=0.42kN

7剪刀撑及安全网等自重：

公式：

gk4={La×（n4-1）/cosa×2/[La×（n4-1）×tanah×n4]×qg+La×h×qa}/h×Hs

计算式：

gk4={1.5×（5-1）/cos50°×2/[1.5×（5-1）×tan50°/1.8×5]×0.0384+1.5×1.8×0.0014}/1.8×17.4≈0.386kN

8恒荷载计算公式：

NGK=gk1+gk2+gk3+gk4

计算式：

NGK=2.17+0.71+0.42+0.386=3.686kN

活荷载计算公式：

NQK=La×Lb×n1×qs/2

计算式：

NQK=1.5×0.9×2×3/2=4.05kN

9脚手架立杆轴向力设计值N

外立杆受脚手架外立杆集中荷载：

P外=1.2（gk1+gk2+gk3+gk4）＋1.4NQK

=1.2×3.686＋1.4×4.05

=10.09KN

受脚手架内立杆集中荷载：

P内=1.2（gk1＋gk2）＋1.4NQK

=1.2×（2.71＋0.71）＋1.4×4.05

=9.77KN

4.2水平悬挑梁设计

本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构，水平悬挑型钢梁采用14工字钢，长3000mm，在楼面上预埋4ф14的圆钢对工字钢进行背焊固定。

根据《钢结构设计规范》（GB50017—2002）规定进行下列计算与验算：

计算模型：

计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用，钢丝绳的承载力作为安全储备。

1最大弯矩

Mmax=-P外×1.2-P内×0.4-q×1.22/2

=-10.09×1.2-9.77×0.4-0.169×1.22/2=-16.14N·m

2强度验算

σ=Mmax/（γx×Wx）

γx----截面发展系数，对工字钢截面，查《建筑结构计算手册》（第二版）附表2-63得：

γx=1.05；

Wx----对x轴的净截面抵抗矩，查表得：

Wx=102×103mm。

f----型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。

σ=16.14×106/（1.05×102×103）=150.7N/mm2＜f=215N/mm2

满足要求。

3整体稳定验算

根据钢结构设计的规范（GBJ50017-2003）的规定，轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题。

按附录B之（B5），本悬臂梁跨长1.2米折算成简支梁，按下列公式计算整体稳定系数ψ：

ψ=1.07-（λy2/44000）·（fy/235）

λy=l0/iy，l0=1200，iy=18（回转半径）

ψ≈0.98

则悬挑梁弯曲应力为：

σ=Mmax/（ψ×Wx）

=16.14×106/（0.98×102×103）=161.46N/mm2＜f=215N/mm2

满足要求。

4刚度验算

ω=（P外+P内）×0.82（3-0.8/1.25）/6EI

P内、P外----作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（KN）；

ω=（10.09×103+9.77×103）×8002（3-800/1250）/6×2.06×105×738×104

=3.28mm×10-3＜L/400=1250/400=3.125mm，满足要求。

514工字钢后部锚固钢筋设计

1）锚固钢筋的承载力验算

首次锚固选用2Ф16圆钢预埋在8.9m标高梁板上，锚固端做成U型弯钩，勾住板下部钢筋，如果不能和板钢筋交叉，则须在U型弯钩的两个下角加设2根三级Φ12钢筋。

弯钩必须在钢筋加工场内用弯曲机加工成型，并且配合梁板钢筋绑扎，吊环承受的拉力为：

N3=Mmax/1.55=16.02/1.55=10.34KN

吊环承受的拉应力为：

σ=N/A=10.34×103/（2×0.785×162）=25.73N/mm2＜[σ]=215N/mm2

满足要求。

图4.2-1钢筋焊接示意图

2）锚固钢筋的焊缝验算

焊缝取10d搭接焊，满足要求。

由计算结果可知，当挑梁采用14号工字钢时，其强度、挠度、稳定性均符合要求，为安全计本工程另设置钢丝绳拉索，作为安全储备。

4.3立杆稳定性计算

1立杆轴向力设计值及风荷载产生弯矩设计值计算

组合风荷载轴力计算公式：

N=1.2NGK+0.85×1.4NQK

计算式：

N=1.2×3.686+0.85×1.4×4.05≈9.24kN

风荷载产生弯矩设计值计算公式：

Mw=0.85×1.4Wk×La×h2/10

计算式：

Mw=0.85×1.4×0.289×1.5×1.82/10≈0.167kN.m

2立杆稳定性验算

不组合风荷载应力计算公式：

σ＝N/（φA）N=1.2NGK+1.4NQK

计算式：

σ＝10.09×103/（0.262×489）≈78.76N/mm2

结论:

立杆所受最大应力78.76N/mm2，小于钢管的抗压强度205N/mm2，满足要求。

组合风荷载应力计算公式:

σ＝N/（φA）+MW/W

计算式：

σ＝10.09×103/（0.262×489）+0.167×106/5080≈111.63N/mm2

结论:

立杆所受最大应力111.63N/mm2，小于钢管的抗压强度205N/mm2，满足要求。

4.4连墙件稳定性验算及扣件数量计算

1荷载计算

风荷载产生轴向力设计值计算公式：

NLw=1.4×Wk×lw×hw

计算式：

NLw=1.4×0.289×4.5×2.9≈5.28kN

连墙件轴向力设计值计算公式：

Nl=NLw+N0

按JGJ130－2001规定双排脚手架平面外变形产生的轴向力N0＝5kN

计算式：

Nl=5.28+5≈10.28KN

2连墙件的计算长度及长细比计算

连墙件的计算长度公式：

l0=C

计算式：

l0=1.2

连墙件的长细比计算公式：

λ＝l0/i

计算式：

λ＝1200/15.8≈75.95

根据λ查《JGJ130-2001》附录C得轴心受压构件稳定系数：

φ＝0.744

3连墙件稳定性验算

连墙件承受应力计算公式：

σ＝Nl/（φA）

计算式：

σ＝10.28×103/（0.744×489）≈28.26N/mm2

结论：

连墙件的受压应力28.26N/mm2，小于连墙件钢管的容许抗压强度205N/mm2，满足要求。

4连墙件扣件数量计算

直角扣件标准抗滑承载力RC按Rc=8.0KN/个计算扣件数：

公式：

Nk＝Nc/RC

计算式：

Nk＝10.28/8=1.29个

结论：

连墙件与立杆连接需要2个扣件，满足要求。

5连墙件设计

连墙构造对外脚手架的安全至关重要，必须引起高度重视，确保架体稳固。

连墙拉筋采用刚性连接，连墙杆用Ф48×3.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为2.9米。

连墙设置的注意事项：

1）确保杆件的连接可靠，扣件必须拧紧，垫木必须夹持稳固，避免脱出。

2）装设连杆时应保持立杆的垂直度要求，避免拉杆时产生变形。

3）连墙构造中的连墙杆或拉筋应垂直于墙面设置，并呈水平位置或稍可向脚手架一端倾斜，但不允许向上翘起。

4.5悬挑斜拉钢丝绳的抗拉强度验算

1计算简图（如图4.5-1）

图4.5-1悬挑斜拉钢丝绳计算简图

2抗拉强度验算（取钢丝绳斜拉最小角度验算）

F×sin（64º）×1.2=P内×0.4+P外（0.4+0.8）

F=[9.77×0.4+10.99×（0.4+0.8）]/1.079

F=15.84KN

选用φ156×37，公称抗拉强度1500N/mm2的钢丝绳。

查表得：

钢撕破断拉力总和Fg=132.0KN，

换算系数α=0.82

安全系数K=6

N=αFg/K=18.04KN＞15.84KN

满足要求。

4.6横向水平杆验算

横向水平杆在纵向水平杆的上面，横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度验算。

按照横向水平杆上面的脚手板自重和施工作业均布荷载计算横向水平杆的最大弯矩和挠度。

图4.6-1横向水平杆验算简图

计算简图

1荷载计算

均布荷载设计值（用于计算弯矩）

公式：

q小=La/（n2+1）×（1.2×qj+1.4×qs）+1.2×qg

计算式：

q小=1.5/（2+1）×（1.2×0.35+1.4×3）+1.2×0.0384≈2.36kN/m

均布荷载标准值（用于计算挠度）

公式：

q小=La/（n2+1）×（qj+qs）+qg

计算式：

q小=1.5/（2+1）×（0.35+3）+0.0384≈1.71kN/m

2最大弯矩计算

公式：

Mmax=q小×Lb2/8×[1-（b1/Lb）2]

计算式：

Mmax=2.36×0.82/8≈0.189kN.m

3抗弯强度验算

公式：

σ=Mmax/W

计算式：

σ=0.189×106/5080≈37.2N/mm2

结论：

横向水平杆（小横杆）的受弯应力37.2N/mm2，小于钢管的抗弯强度205N/mm2，满足要求。

4挠度验算

公式：

ω=5×q小×Lb4/（384×E×I）

计算式：

ω=5×1.71×8004/（384×206000×121900）≈0.363mm

[ω]=800/150≈5.33

结论：

横向水平杆（小横杆）的挠度0.363mm，小于钢管的容许挠度5.33，满足要求。

4.7（纵向水平杆）大横杆验算

横向水平杆在纵向水平杆的上面，纵向水平杆按照集中荷载加均布荷载作用下的三跨连续梁，进行强度和挠度验算。

图4.7-1（纵向水平杆）大横杆验算简图

计算简图

1荷载计算

集中荷载设计值（用于计算弯矩）：

公式：

p大=q小×Lb/2

计算式：

p大=2.36×0.8/2=0.944kN

均布荷载设计值（用于计算弯矩）：

公式：

q大=1.2×qg

计算式：

q大=1.2×0.0384≈0.0461kN/m

集中荷载标准值（用于计算挠度）：

公式：

p大=q小标×Lb/2

计算式：

p大=1.71×0.8/2=0.684kN

均布标准值（用于计算挠度）：

q大=qg=0.0384kN/m

2最大弯矩计算

公式：

Mmax=x×p大×La+q大×La2/8

边跨：

查表得：

系数=0.175

计算式：

Mmax=0.175×0.944×1.5+0.0461×1.52/8≈0.262kN.m

3抗弯强度验算

公式：

σ=Mmax/W

计算式：

σ=0.262×106/5080≈51.6N/mm2

结论：

纵向水平杆（大横杆）的受弯应力51.6N/mm2，小于钢管的抗弯强度205N/mm2，满足要求。

4挠度验算

公式：

ω=x×p大×La3/（100×E×I）+0.677×q大×La4/（100×E×I）

计算式：

ω=1.146×0.684×103×15003/（100×206000×121900）+0.677×0.0384×15004/（100×206000×121900）≈1.106mm

[ω]=1500/150=10与10mm

结论：

纵向水平杆（大横杆）的挠度1.106mm，小于钢管的容许挠度10mm，满足要求。

5水平杆与立杆的连接扣件计算

1）荷载计算设计值

公式：

p扣＝p大×n2+q大×La

计算式：

p扣＝0.944×2+0.0461×1.5≈1.957kN

2）扣件数计算

考虑扣件抗滑力下降扣件实际抗滑力R取：

8kN

扣件数计算公式：

Nk＝p扣/R

计算式：

Nk＝1.957/8=1个

第五章脚手架搭设

5.1搭设顺序

制作工字钢、钢丝绳----预埋木盒及PVC管----安装工字钢、钢丝绳-----搭设立杆、横杆-----加拉墙件----搭设剪刀撑----铺设跳板、挂安全网。

1工字钢、钢丝绳的制作

根据图纸及设计要求确定不同部位工字钢的长度，并下料，普通为3000mm，转角部位长度超过3000mm。

然后焊接钢筋，长度为100mm，待钢筋焊完后，检查焊接质量，合格的开始刷防锈漆，不合格的返工重焊。

最后表面涂刷红色油漆。

2预埋木盒及PVC管

木盒制作的尺寸为300×150×100，预埋木盒时先排出墙面的立杆纵距，设计时立杆纵距为1500mm，但在排布立杆时，可以根据外墙面的总长来均分立杆，立杆纵距可为1500±100mm，保证立杆在一面墙上均匀布置，埋木盒即按此距离来埋设。

连墙件的PVC管埋设的位置有以下要求：

主接点对应处；拐角处。

在脚手架断开处埋设数量增加一倍，如施工电梯两侧。

3安装工字钢、钢丝绳

工字钢安装时在工字钢的外部端头拉设通线，以保证工字钢水平，工字钢调平后再与室内地面预埋的钢筋焊接。

钢丝绳拉设时由于直径太大，人工不可能将其拉紧，因此在施工时采用手拉葫芦来拉紧，然后再上绳卡。

4搭设立杆、横杆

底层立杆选择长4000mm和6000mm的两种钢管交错设置。

钢管插入工字钢上的钢筋，以确保其不滑移，搭设大横杆和栏杆时，在立杆上用粉笔画线，保证大横杆的水平。

排布小横杆时，主节点处必不可少，然后其余的根据铺设桥板的需要而搭设。

5设置连墙件

开始搭设立杆时，脚手架每隔6跨设置一道抛撑，直至连墙件安装稳定后方可拆除，以确保构架稳定和架上操作人员的安全。

在板浇注完成马上加连墙件，独立柱拆模后，加设抱柱箍，设置时其不但要与内排立杆连接，外排立杆也得连接。

尤其要注意在脚手架断开处加密连墙件。

6搭设剪刀撑

底层在搭设完两步架以后，立即开始搭设剪刀撑，每根剪刀撑的钢管与立杆（大横杆）连接不得少于四道。

其中钢管搭接接头处一道，中间两道。

钢管搭接长度为1000mm，搭接部位两端各一道扣件，中间设一道。

上部剪刀撑应要及时设置，滞后不得超过两步。

剪刀撑涂刷红白相间间距为500mm的条纹。

7铺设木桥板、挂安全网

工字钢挑出部位采用木脚手板满封闭，上部施工层铺设2步木脚手板，施工时周转使用。

在其他工种作业前，将即将作业的部位铺设好木桥板，木桥板每层均是满铺，铺放时，要铺平铺稳，用12号铁丝捆紧在小横杆上。

端头再用木条钉上，形成整体。

铺板严禁出现端头超出支撑横杆250mm以上未做固定的探头板，对接的搭法如右图。

由于主楼是分两个施工段施工，因此有一施工段