超高脚手架安全专项方案.docx

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超高脚手架安全专项方案

一、工程概况

新建1号高炉焦、矿槽是重钢环保搬迁炼铁项目1号高炉及配套工程的重要配套实施之一，属于特殊构筑物，焦槽5个漏斗，矿槽12个漏斗，焦、矿槽料仓底板砼厚达1.5m，焦、矿槽环形深梁，其高度分别达到2.2m、2.5m，均为厚大结构，且层高达到9.5m，本工程采用满堂钢管脚手架支撑体系来传递上部荷载，为了保证整体均匀受力，超高脚手架不失稳，不绕屈变形破坏，特编制专项方案，对厚大板及深梁脚手架支支撑进行验算及加固处理，指导如何均匀分散增加施工加荷，确保万无一失。

二、编制依据

1、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99；

2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001；

3、《施工组织设计》。

三、编制目的

满足结构荷载使用要求，确保支撑体系安全，避免支撑体系失稳垮塌。

四、原材料准备

1、木板：

-50×300×2000mm：

10m3，-50×300×3000：

10m3，-50×300×4000：

20m3。

2、钢管：

φ48×3.5mm，钢管各种规格型号共600t。

3、扣件：

6万颗。

4、顶托：

5000个。

五、施工工艺流程

铺木枋→摆放扫地杆（离地面100mm）→竖立杆→安横杆→加临时斜杆→第二、三步横杆→接立杆→设剪刀撑→顶层横杆

扫地杆：

纵、横向均设扫地杆，离地控制在100～150mm，接头应采用对接且互相错开500以上。

立杆：

立杆纵横间距500mm，立杆用“十”字扣件与扫地杆连接牢固，立杆接长采用对接扣件，其接头应互相错开，立杆高度调整采用顶托来调节，使其立杆顶紧梁、板底模，不采用扣件抗滑力来传递竖向荷载，立杆应安设垂直，其垂直度偏差控制在架高的1/400以内，且≤50mm。

水平横杆：

水平杆纵、横步距控制在1.00m，横杆接长采用对接扣件，且应互相错开，两根相邻纵向水平杆接头不宜设置在同步或同跨内且接头应在水平方向内错开500以上，各接头中心至最近主节点距离不宜大于纵距的1/3；横杆安装平顺，一根杆的两端高差应在±20mm，同步的相邻两根横杆高差应在±10mm内。

支撑加固：

为了保证整体稳定性，设纵、横向斜撑，斜撑与地面成45°角，剪刀撑接长采用搭接，搭接长度1000mm，三个扣件连接；剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相的横向水平杆件出端或立杆上，旋转扣件中心至主节点的距离不大于150mm。

六、方案选择

1、厚大料仓底板：

矿焦槽最厚底板1500mm，每个平方恒载便达3t以上，当按常规竖向钢管扣件搭接，依靠扣件抗滑能力来承受荷载，按区格为500设置，不能满足施工荷载要求，而按竖向对接，每根钢管能承受1.5t竖向荷载，因此料仓底板范围脚手架搭设按纵横间距500mm，步距1500mm，竖杆采用对接，顶层水平与立杆间采用双扣件抗滑移，扫脚杆离地150纵横设置，并按纵横2000mm设置与水平线成45°～60°角的剪刀撑，剪刀撑从底到顶；

2、料仓深梁：

梁沿长向设置间距500mm双立杆，梁两侧立杆间距1000mm，顶层水平与立杆间采用双扣件抗滑移，中间加设双排顶杆，顶杆调整可采用顶托来调结，直接用钢管硬撑，为了避免杆件失稳和减少竖向挠度，纵横均设由厎到底剪刀撑，其加固示意图如下：

3、漏斗杆件支设：

漏斗厚度300mm，每个平方恒载不大，杆件搭设按一般满堂脚手架搭设：

竖杆纵横间距800mm,水平间距1500mm，离楼面100mm高满设纵横扫地杆；

4、楼面加固措施

按设计，3.18m、6.28m楼面设计荷载为6KN/m2,远不能达到料斗传来的荷载，因此竖向杆不能直接立在楼面上，为了使上部荷载均匀分散传递，必须将力传递到地基上，因此3.18m、6.28m脚手架搭设必须按照上部500mm增大一倍搭设，且对应立杆应尽量在同一垂直线上，6.28m以上脚手架钢管必须采用50mm×300mm木板或-16×250钢板支撑，楼面与垫板间，垫板与立杆间采用木塞塞紧，从而增加其整体受力。

为了每一楼层间竖向杆件主要传力，固料仓下二层结构脚手架均不能拆除，当料仓混凝土浇注前及急剧增加荷载时，对3.18m下和6.28m层下框架柱主梁进行加固处理，即在梁下采取立杆加顶撑形式，顶紧梁上模板体系，并与原有竖杆相连，形成一个整体，其顶杆间距为500mm。

当料仓环形深梁混凝土标号达到85％，方能拆除3.18m、6.28m层下支撑体系，当料仓环形深梁混凝土标号达到100％时，方能拆除料仓支撑体系，为了缩短料仓环形梁养护期，可对混凝土添加早强剂。

七、内力计算

由设计图纸可知，焦矿槽最厚板为1.5m，环形深梁最大断面为600×2500m，按最不利因素考虑，现对最厚板（1.50m）最大深梁（600×2500）进行支撑验算：

（一）厚板高支撑架计算

A、参数信息:

1.脚手架参数

横向间距或排距（m）:

0.50；纵距（m）:

0.50；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；脚手架搭设高度（m）:

9.50；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；

扣件连接方式:

双扣件，扣件抗滑承载力系数:

0.90；

板底支撑连接方式:

方木支撑；

2.荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.350；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

25.000；

楼板浇筑厚度（m）:

1.500；倾倒混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

1.000；

3.木方参数

木方弹性模量E（N/mm2）:

9500.000；木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.0；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.300；木方的间隔距离（mm）:

150.000；

木方的截面宽度（mm）:

50.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

图2楼板支撑架荷载计算单元

B、模板支撑方木的计算:

方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.000×10.000×10.000/6=83.33cm3；

I=5.000×10.000×10.000×10.000/12=416.67cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25.000×0.150×1.500=5.625kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q2=0.350×0.150=0.053kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

p1=（1.000+2.000）×0.500×0.150=0.225kN；

2.强度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2×（5.625+0.053）=6.813kN/m；

集中荷载p=1.4×0.225=0.315kN；

最大弯距M=Pl/4+ql2/8=0.315×0.500/4+6.813×0.5002/8=0.252kN.m；

最大支座力N=P/2+ql/2=0.315/2+6.813×0.500/2=1.861kN；

截面应力σ=M/w=0.252×106/83.333×103=3.027N/mm2；

方木的计算强度为3.027小13.0N/mm2,满足要求!

3.抗剪计算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.500×6.813/2+0.315/2=1.861kN；

截面抗剪强度计算值T=3×1860.750/（2×50.000×100.000）=0.558N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

方木的抗剪强度为0.558小于1.300，满足要求!

4.挠度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=q1+q2=5.625+0.053=5.678kN/m；

集中荷载p=0.225kN；

最大变形V=5×5.678×500.0004/（384×9500.000×4166666.67）+

225.000×500.0003/（48×9500.000×4166666.67）=0.132mm；

方木的最大挠度0.132小于500.000/250,满足要求!

C、木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=6.813×0.500+0.315=3.722kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN.m）

支撑钢管计算变形图（kN.m）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.626kN.m；

最大变形Vmax=0.395mm；

最大支座力Qmax=13.535kN；

截面应力σ=0.626×106/5080.000=123.313N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.000N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于500.000/150与10mm,满足要求!

D、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.90，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为14.40kN。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=13.535kN；

R<14.40kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

E、模板支架荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.129×9.500=1.226kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A双排架自重标准值。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.350×0.500×0.500=0.088kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×1.500×0.500×0.500=9.375kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=10.689kN；

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（1.000+2.000）×0.500×0.500=0.750kN；

3.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=13.877kN；

F、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式:

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=13.877kN；

σ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

Lo----计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数，取值为1.155；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.700；

a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.100m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×1.500=2.945m；

Lo/i=2945.250/15.800=186.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.207；

钢管立杆受压强度计算值；σ=13876.740/（0.207×489.000）=137.091N/mm2；

立杆稳定性计算σ=137.091N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

公式

（2）的计算结果：

立杆计算长度Lo=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m；

Lo/i=1700.000/15.800=108.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.530；

钢管立杆受压强度计算值；σ=13876.740/（0.53×489.）=53.543N/mm2；

立杆稳定性计算σ=53.543N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

lo=k1k2（h+2a）（3）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.243；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.700按照表2取值1.019；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.243×1.019×（1.5+0.1×2）=2.153m；

Lo/i=2153.249/15.800=136.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.367；

钢管立杆受压强度计算值；σ=13876.74/（0.367×489.）=77.324N/mm2；

立杆稳定性计算σ=77.324N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

（二）深梁支撑架计算

图1梁模板支撑架立面简图

采用的钢管类型为Φ48×3.50。

A、参数信息:

1.脚手架参数

立柱梁跨度方向间距l（m）:

0.50；立杆上端伸出至模板支撑点长度a（m）:

0.10；

脚手架步距（m）:

1.50；脚手架搭设高度（m）:

9.30；

梁两侧立柱间距（m）:

1.00；承重架支设:

2根承重立杆，木方垂直梁截面；

2.荷载参数

模板与木块自重（kN/m2）:

0.350；梁截面宽度B（m）:

0.600；

混凝土和钢筋自重（kN/m3）:

25.000；梁截面高度D（m）:

2.500；

倾倒混凝土荷载标准值（kN/m2）:

2.000；施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.0；

3.木方参数

木方弹性模量E（N/mm2）:

9500.000；木方抗弯强度设计值（N/mm2）:

13.000；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）:

1.300；木方的间隔距离（mm）:

150.000；

木方的截面宽度（mm）:

100.00；木方的截面高度（mm）:

100.00；

4.其他

采用的钢管类型（mm）:

Φ48×3.5。

扣件连接方式:

双扣件，扣件抗滑承载力系数:

0.90；

B、梁底支撑的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.000×2.500×0.500=31.250kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.350×0.500×（2×2.500+0.600）/0.600=1.633kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（2.000+2.000）×0.600×0.500=1.200kN；

2.木方楞的支撑力计算

木方计算简图

均布荷载q=1.2×31.250+1.2×1.633=39.460kN/m；

集中荷载P=1.4×1.200=1.680kN；

经过计算得到从左到右各木方传递集中力[即支座力]分别为：

N1=3.025kN；N2=9.541kN；

N3=9.751kN；N4=3.025kN；

木方按照简支梁计算。

本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=10.000×10.000×10.000/6=166.67cm3；

I=10.000×10.000×10.000×10.000/12=833.33cm4；

木方强度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=9.751/0.500=19.501kN/m；

最大弯距M=0.1ql2=0.1×19.501×0.500×0.500=0.488kN.m；

截面应力σ=M/W=0.488×106/166666.7=2.925N/mm2；

木方的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

木方抗剪计算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.6×19.501×0.500=5.850kN；

截面抗剪强度计算值T=3×5850.438/（2×100×100）=0.878N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

木方的抗剪强度计算满足要求!

木方挠度计算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

最大变形V=0.677×16.251×500.0004/（100×9500.000×833.333×103）=0.087mm；

木方的最大挠度小于500.0/250,满足要求!

3.支撑钢管的强度计算

支撑钢管按照连续梁的计算如下

计算简图（kN）

支撑钢管变形图（kN.m）

支撑钢管弯矩图（kN.m）

经过连续梁的计算得到：

支座反力RA=RB=1.090kN中间支座最大反力Rmax=13.693；

最大弯矩Mmax=0.343kN.m；

最大变形Vmax=0.140mm；

截面应力σ=0.343×106/5080.0=67.586N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

C、梁底纵向钢管计算

纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。

D、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.90，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为14.40kN。

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14.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=13.69kN；

R<14.40kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

E、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

其中N--立杆的轴心压力设计值，它包括：

横杆的最大支座反力：

N1=13.693kN；

脚手架钢管的自重：

N2=1.2×0.129×9.300=1.441kN；

N=13.693+1.441=15.134kN；

φ--轴心受压立杆的稳定系数，由长细比lo/i查表得到；

i--计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58；

A--立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89；

W--立杆净截面抵抗矩（cm3）：

W=5.08；

σ--钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]--钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.00N/mm2；

lo--计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

k1--计算长度附加系数，按照表1取值为：

1.167；

u--计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u=1.700；

a--立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：

a=0.100m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.167×1.700×1.500=2.976m；

Lo/i=2975.850/15.800=188.000；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.203；

钢管立杆受压强度计算值；σ=15133.697/（0.203×489.000）=152.454N/mm2；

立杆稳定性计算σ=152.454N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

立杆计算长度Lo=h+2a=1.500+0.100×2=1.700m；

Lo/i=1700.000/15.800=108.000；

公式

（2）的计算结果：

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.530；

钢管立杆受压强度计算值；σ=15133.697/（0.530×489.000）=58.393N/mm2；

立杆稳定性计算σ=58.393N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

lo=k1k2（h+2a）（3）

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.700按照表2取值1.018；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.167×1.018×（1.500+0.100×2）=2.020m；

Lo/i=2019.610/15.800=128.000；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.406；

钢管立杆受压强度计算值；σ=15133.697/（0.406×489.000）=76.227N/mm2；

立杆稳定性计算σ=76.227N/mm2小于[f]=205.00满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

F、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.支撑架搭设的要求：

a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

c.