刘南村外脚手架施工方案.docx

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刘南村外脚手架施工方案

目录

一、工程概况······························第2页

二、施工安排······························第2页

三、脚手架设计准备内容····················第3页

四、脚手架搭设参数设计及验算··············第5页

五、工字钢的设计及验算····················第17页

六、转角等特殊部位的设计···················第22页

七、脚手架搭设定、使用和拆除的规定········第23页

八、脚手架搭设、使用及维护安全注意事项·····第29页

一、脚手架施工概况

本工程位于西安市辛家庙矿山路北，刘南村城中村项目园B区。

2#楼建筑面积15218m2，其中二层临街商业楼建筑面积1886m2，住宅楼建筑面积合计13332m2；5#楼建筑面积5984m2。

2#楼建筑物高度35.250m，最高处39.550m；5#楼建筑物高度32.200m，最高处37.200m。

两栋楼均为十一层小高层。

2#楼落地架208米，外挑架220米；5#楼落地架和外挑架均为120米，外架共计668米；2#楼群楼满堂架1800平方米（两层），住宅楼满堂架2550平方米（两层半），5#楼满堂架1350平方米（两层半），两楼满堂架5700平方米。

计划用钢管400t，脚手板920块，扣件85000个，工字钢1450米，钢丝绳1685米，安全网950张。

为保证本工程施工安全，达到缩短工期的目的，根据现场实际情况，从二层顶板开始搭设悬挑式双排外脚手架。

悬挑高度为14.5m，悬挑梁为16#工字钢，工字钢长度除特殊部位外按3米考虑，为安全起见，在各转角处增设φ12钢丝绳拉结，详见具体方案要求。

除此之外，在入楼层处搭设安全通道。

二、施工安排

2#楼基础施工外脚手架落在-2.4m和-2.05m回填土上，裙楼内架落在-2.05m回填土上，住宅楼落在-2.4m筏板上；5#楼内架和外架内排落在-2.05m筏板上，外架外排落在-2.05m回填土上。

裙楼外架全采用落地双排架；住宅楼两层以下为落地架（2#楼南侧落在裙楼上的部分外架除外）；住宅楼两层以上为悬挑架。

在施工二层顶板时，按本方案预埋φ16吊环，在二层板50%设计强度时即可安排搭设悬挑架，悬挑架搭设完且做好安全防护，并及时组织±0.00以下交叉施工。

在室外防水、回填施工前，必须搭好周边防护栏杆。

进入楼层的安全通道宽度必须能保证运土、运砂、砖、水泥等车辆通行。

安全通道长6m，底标高3m，顶面铺10厚竹胶板。

三、脚手架设计准备内容

1、施工技术方案的准备

根据双排架搭设高度和悬挑高度，按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001及《钢结构施工验收规范》对双排架、安全通道、悬挑架按最不利荷载条件进行验算，确定搭设材料和施工方案。

2、物资准备及要求

①、钢管

钢管采用外径48㎜，壁厚3.5㎜的Q235钢焊接钢管。

钢管表面要平直，无严重锈蚀、弯曲、压扁、损伤和裂纹、毛刺、压痕、结疤。

外架、基础筏板至一层顶板立杆、纵向水平杆和满堂架水平杆的钢管长度一般为4.0～6m，且每根钢管最大重量不超过25㎏，标准层立杆为2.5；外架横向水平杆为1.5～2.0m长；钢管全涂防锈漆。

②、扣件

扣件及附件材质必须符合《钢管脚手架扣件》（GB15831-1995）、《碳素结构钢》（GB700-88）、《普通螺纹》（GB196-81）、《垫圈》（GB96-85）的规定。

扣件与钢管的贴合面必须严格整形，满足扣件抗滑、抗拉性能的要求。

扣件必须做除锈处理。

严禁使用有裂纹、滑丝、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷的扣件。

扣件与钢管接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要小于5㎜。

扣件在螺丝拧紧力矩达65N·m时不破坏。

③、脚手板

脚手板采用0.35KN/m2竹脚手板。

④、安全密目网

脚手架外侧全部采用6000×1800密目安全网进行安全围护。

四、脚手架搭设参数设计及验算

本工程满堂脚手架用于结构施工时按一层作业考虑（施工均布活荷载标准值按3KN/m2采用），双排脚手架用于装饰作业时按二层考虑（施工均布活荷载标准值按2KN/m2采用）。

双排架立杆纵距La=1.5m，立杆横距Lb=0.9m，步距h=1.8m（出于对安全的考虑计算时按La=1.8m），小横杆伸出外立杆连接点外20㎝，离建筑物35㎝，连墙件为二步三跨，设置的脚手板为竹脚手板，维护材料为密目安全网、塑料编织绳，外挑梁为16#工字钢，锚固用φ16的圆钢（后附验算）。

①、48×3.5焊接钢管参数表1－1

壁厚t

（㎜）

截面积A

（㎜2）

惯性矩I

（㎜4）

截面模量W

（㎜3）

回转半径i

（㎜）

自重

（Kg/m）

3．5

489

121900

5080

15．8

3.84

注：

3.84Kg/m=37.67N/m。

②、16#工字钢参数表1－2

d腹板厚度

理论重量

Ix

Wx

Ix/Sx

6.0mm

20.5Kg/m

1130㎝4

141㎝3

13.8

查表：

Q235钢材抗压、抗拉和抗弯强度设计值fc=f=205N/mm2；Q235钢材的弹性模量E=2.06×105N/mm2。

（见施工规范）

（一）、承载可靠性的验算

1、荷载计算

①、永久荷载（恒荷载）的标准值Gk

Gk=Gk1+Gk2+Gk3

=Higk1+Higk3+n1·La·gk2

Gk=Hi（gk1+gk3）+n1·La·gk2

Hi：

立杆计算截面以上的架高（m），为安全起见，按20m高脚手架进行验算；

GK1：

构架基本结构杆部件自重；

GK2：

作业层面材料的自重；

GK3：

外立面整体拉结杆件和防护材料的自重；

gk1：

以每米架高计的构架基本结构的自重计算基数（KN/m）；

gk2：

以每米立杆纵（La）计的作业层面材料的自重计算基数（KN/m）；

gk3：

以每米架高计的外立面整体拉结杆件和防护材料的自重计算基数（KN/m）（见《建筑施工手册》）；

n1：

同时存在的作业层设置数（结构架为1，装饰架为2。

）

查表5－7得gk1=0.1127KN/m（取边立杆）；

查表5－10得gk2=0.2859KN/m；

查表5－11得gk3=0.0922KN/m；（全封闭脚手架）

Hi=20m

A、结构作业：

Gk=20×（0.1127+0.0922）+1×1.8×0.2859=4.6126KN

B、装饰作业：

Gk=20×（0.1127+0.0922）+2×1.8×0.2859=5.1272KN

②活载（作业层施工均布荷载）的标准值Qk

Qk=n1·La·qk

查表：

结构作业：

qk=1.35KN/m（见《建筑施工手册》5-12）

装饰作业：

qk=0.90KN/m

则：

结构作业：

Qk=1×1.8×1.35=2.43KN

装饰作业：

Qk=2×1.8×0.9=3.24KN

③、风荷载的标准值Wk

Wk=0.7µz·µs·Wo

ф=1.2An/Aw=1.2×1=1.2（ф：

挡风系数；An：

挡风面积；Aw：

迎风面积，全封闭脚手架An=Aw）

µs（脚手架的风荷载体型系数），敞开、框架和开洞墙（半封闭）µs=1.3ф=1.56，

（见《现行建筑施工规范大全》4.2.4以下简称《规范》）

µz（地面上风压高度变化系数）取此楼的最大值，按20m高

查表得：

µz=0.84（《建筑结构荷载规范GB50009-2002》）；

Wo=0.35KN/m2

（《建筑结构荷载规范GB50009-2002》）

则有：

Wk=0.7×1.56×0.84×0.35=0.321KN/m2

2、外脚手架整体稳定验算

脚手架的承载能力按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行计算：

①、纵、横向水平杆的抗弯强度及变形（挠度）计算

公式：

σ=Mmax/W≤f

M—弯矩设计值，按公式Mmax=1.2MGK+1.4∑MQK计算。

W—截面模量。

查表：

W=5080㎜3

f—钢材的抗弯矩强度设计值。

查表：

f=205N/mm2

A、横向水平弯矩设计值及变形计算

横向水平弯矩是由横向水平杆和纵向水平杆承受的，按照设计规范要求：

横向水平杆按简支梁计算，计算跨度（双排架）Lb=0.9米，纵向水平杆按三跨连续梁计算，跨度取立杆纵距La=1.8米。

（取双排脚手架的横向水平杆的构造外伸长度a=350㎜，若构造外伸长度a=500㎜时，其计算外伸长度可取a1=300㎜）。

a、横向水平杆强度（抗弯强度）计算

按最不利荷载组合条件下的计算简图进行计算。

Mmax=1.2MGK+1.4∑MQK

MQK：

脚手板和钢管自重标准值产生的弯矩

MQK：

施工荷载标准值产生的弯矩

MGK=1/8（GK×C+gK）×C2

=1/8（350×0.9＋37.67）×0.92

=35.71N·m

MQK=1/8（QM×C）×C2

=1/8×（3000×0.9）×0.92

=273.375N·m

GK：

竹脚手板自重：

GK=350N/m2

C：

小横杆间距；取C=La/2=0.9m；（La为立杆纵距）

gK：

钢管单位长度自重；查表得：

gK=37.67N/m

QM：

施工荷栽标准值；（结构架：

3KN/m2，装饰架：

2KN/m2）

则：

Mmax=1.2×35.71＋1.4×237.375

=375.177N·m

σ=Mmax/W=375.177×103/5080=73.85N/mm2＜f=205N/mm2

由此可知满足安全要求

Q恒+活b=900a=300

b、横向水平杆变形（挠度）计算

公式：

Q恒＋活=GK×C+gK+QM×C

=350×0.9＋37.67＋3000×0.9

=135.194＋2700

=3.0526N/mm

υ=ψ/b=5Q活＋恒b4/384EI（查《建筑施工工程师手册》）

=（5×3.0526×9004）/（384×2.06×105×121900）

=1.04mm＜900/150=6mm

查表得：

E：

钢管材料弹性模量；E=2.06×105N/mm2

I：

钢管截面惯性矩；I=121900mm4

由计算可知满足安全要求。

B、纵向水平杆强度计算及变形计算

a、纵向水平杆强度（抗弯强度）计算

可近似地按以下简图进行计算，图中F1为小横杆与大横杆交点处支座反力的最大值。

F1F1F1F1F1F1F1

900900900900900900

L=1800L=1800L=1800

均布恒载：

Q恒=GK×C/2+gK=350×0.9÷2＋37.67=195.17N/m

Q活=QM×C/2=3000×0.9÷2=1350N/m

则均布恒载：

Q=195.17+1350=1545.17N/m

均布恒载等效：

F1=Q恒×La÷2

=195.17×1.8÷2=175.653N

均布活载等效：

F2=Q活×La÷2

=1350×1.8÷2=1215N

（查《混凝土结构》得）

恒载产生的最大弯矩：

Mmax1=0.1F1La=0.1×175.653×1.8=31.618N·m

活载产生的最大弯矩：

Mmax2=0.213F2La=0.213×1215×1.8=465.83N·m

因此：

Mmax=Mmax1+Mmax2=14＋465.83=497.45N·m

则：

σ=Mmax/W=497.45×103/5080=97.92N/mm2＜205N/mm2

满足安全要求。

b、纵向水平杆变形（挠度）计算

公式：

υ=0.99Qb4/100EI（查《建筑施工工程师手册》）

=（0.99×1.54517×18004）/（100×2.06×105×121900）

=6.39mm＜【V】=10mm

满足安全要求。

3、纵向、横向水平杆与立杆连接的扣件抗滑承载力计算

公式：

Rmax≤R0

Rmax：

最大支座反力设计值

R0：

扣件抗滑承载力设计值；

查表（对接扣件R0=3.20KN，直角、旋转扣件R0=8.0KN）

考虑最不利位置得：

Rmax=bQ恒1/2+4/3F活（Q恒为横向水平杆的恒荷载）

=（0.9×195.17）1/2+4/3×（3000×0.9）

=3687.82N=3.69KN＜8.0KN

扣件抗滑承载力满足要求。

4、外脚手架立杆稳定性计算

公式：

fmax=N/（ψ*A）≤f（按不组合风荷载考虑）

fmax=N/（ψ*A）+MW/W≤f（按组合风荷载考虑）

式中：

N：

立杆段的轴向力设计值；

ψ：

轴心受压构件的稳定系数；

（根据长细比λ查表取值，当λ＞250时，ψ=7320/λ2）

λ：

长细比；λ=L0/i；

i：

截面回转半径，按规范查表所得i=15.8㎜。

L0：

计算长度；L0=Kμh；（以下摘自《规范》）

K：

计算长度附加系数，其值取1.155；

μ:

考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数查表得μ=1.5（按两步三跨计）；

h：

立杆步距。

A：

立杆的截面面积；按规范查表A=489㎜2。

MW：

立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；

按公式：

MW=0.85×1.4MWK=（0.85×1.4WKLah2）/10计算

MWK：

风荷载标准值产生的弯矩；

WK：

风荷载标准值；WK=0.7Us·Uz·Wo

Wo：

基本风压（KN/m2）,Wo=0.35KN/m2

（见《建筑结构荷载规范》）

La:

立杆间距。

f：

钢材的抗压强度设计值；f=205N/㎜2

①、计算立杆段的轴心力设计值N

按1.8米的步距搭设，最高三层共设10个步。

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQK（按不组合风荷载计）

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4∑NQK（按组合风荷载计）

NG1K：

脚手架自重标准值产生的轴向力；（一个步距）按所查数据的1/2计。

查表得：

0.474KN（见《建筑施工工程师手册》表17-15）

NG2K：

构配件自重标准值产生的轴向力（即脚手板、栏杆、安全网、剪刀撑等产生的力。

（按一个纵距考虑）

查表得：

2.058KN（见《建筑施工工程师手册》表17-16）

∑NQK：

施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆可按一纵距（跨）内施工荷载总和的1/2取值。

结构作业按3KN/m2计，装饰作业按2KN/m2计。

结构作业：

不按组合荷载计：

N=1.2×（0.474/2×10+2.058）+1.4×（3×0.9×1.8）/2=8.716KN

按组合荷载计：

N=1.2×（0.474/2×10+2.058）+0.85×1.4×（3×0.9×1.8）/2=8.205KN

装饰作业：

不按组合荷载计：

N=1.2×（0.474/2×10+2.058）+1.4×（2×0.9×1.8）/2=7.582KN

按组合荷载计：

N=1.2×（0.474÷2×10+2.058）+0.85×1.4×2（2×0.9×1.8）/2=7.244KN

、计算风荷载产生的最大弯矩Mw（架体步距h=1.8米）

Mw=0.85×1.4MWK=（0.85×1.4WKLah2）/10

=（0.85×1.4×0.321×1.8×1.82）/10

=0.2228KN·m（WK=0.321KN/m2取值见前面）

、确定脚手架立杆稳定系数ψ

查表取u=1.5，k=1.155I=0.0158m（见《建筑施工手册》）

λ＝L0/i=k·u·h/i=1.155×1.5×1.8/0.0158=197.4

查表得ψ＝0.185

、脚手架立杆稳定性验算

为了安全对底部验算取N和最高处的风载：

fmax=N/（ψ*A）≤f（按不组合风荷载考虑）

fmax=N/（ψ*A）+MW/W≤f（按组合风荷载考虑）

结构作业：

fmax=N/（ψ*A）=8.716/（0.185×489）

=0.0964KN/㎜2<0.205（KN/mm2）

fmax=N/（ψ*A）+MW/W

=8.205/（0.185×489）+0.2228×103/5080

=0.135KN/㎜2<0.205KN/mm2

装修作业：

fmax=N/（ψ*A）=7.582/（0.185×489）

=0.084KN/㎜2<0.205KN/mm2

fmax=N/（ψ*A）+MW/W

=7.244/（0.185×489）+0.2228×103/5080

=0.124KN/㎜2<0.205KN/mm2

由此可说明双排脚手架稳定性满足要求。

5、工字钢的设计及验算

①、计算简图如图

WN2N1F900F

200LA

1100350900

W为确保安全的拉节点（使用同样规格的预埋件拉结，位置可根据实际情况设置），埋拉结同受力拉结，设置一道，受力计算可以不考虑，位置可以随材料长度调整，L不固定；

N1为梁处的支座反力；

N2为预留钢筋环支座反力；

F为立杆段的轴心力设计值；F=8.716KN

MMax=8.716×1.45＋8.716×2.35=13.946KN·m

②、工字钢受力最大弯矩计算

12.678KN8.716KN8.716KN

1100㎜350㎜900㎜

30.11KN

16#工字钢，WX=141㎝3=141×10-6m3；

Q235钢材抗压、抗拉和抗弯强度设计值f=0.205KN/mm2

WX*f=141×10-6m3×0.205×106KN/m2

=28.905KN·m＞MMax=13.946KN·m

16＃工字钢满足要求。

为保证安全，必须严格控制外脚手架搭设的垂直度，当H=20时,垂直度≤±100,最后验收垂直度偏差不大于100。

工字钢挑头按不小于5mm高翘起。

工字钢设置及加工

①工字钢按1.5m间距从暗柱边轴线向另一方设置，并在楼板上预埋φ16圆钢套环，剪力墙上预留200×300孔（穿工字钢用）。

②工字钢上焊短钢筋头，用于外架立杆的固定，具体做法见下图。

③为了防止上层施工中的坠物，在首次挑架楼层脚手架上铺设竹架板，同时脚手架架板上用安全密目网覆盖严密。

工字钢的加工图：

Ф25钢筋头满焊一周，焊缝高度10mm，厚度7mm

200mm900mm100mm

50mm

钻Ф20孔，打磨光滑50mm

预埋φ16圆钢筋环的设计

采用如图形式的预埋件L=350×2＋200×2+150+50×2=1350mm，个别长度为L=550×2＋200×2+15050×2=1750mm。

为了安全每个工字钢锚固端预埋件取为两个，相距300mm。

350

50φ16圆钢

200150200

As=M/σ=12.678×103N/205（N/㎜2）=61.8㎜2

As=Лd2/4=60可得：

D=〔（4×61.8）/3.14〕0.5=8.9㎜

即φ10就可满足，但考虑预埋环在模板中的绑扎及各种不稳定因素，预埋钢筋取φ16的圆钢。

钢丝绳的考虑

对工字钢前端采用φ12（6×19）钢丝绳（每根钢丝绳带6个φ12绳卡，一个18＃花篮螺栓）要求各转角处工字钢与上层剪力墙（穿过螺栓孔套在钢管上）拉结，方法如下图：

预留螺栓孔

钢管绳卡

剪力墙

钢丝绳

DC

预留洞口工字钢

考虑只有钢丝绳承受上部力来确定钢丝绳的选用：

如图：

2500

1450

SINθ·T=2N+mg

T=（2N+mg）/SINθ（mg:

工字钢重量，可近似为零。

）

取tgθ=2.9/1.45=2

SINθ＝0.669

T=2×8.716/0.669

所以T=26.06KN

以钢丝绳拉力验算钢丝绳的安全系数K，取作吊索用钢丝绳的法定安全系数〔K〕=10

K=F/T=114.5×0.85/26.06=3.74

＜〔K〕=10

所以选用φ12（6×19）钢丝绳可以满足安全要求。

对R的计算：

R=COSθ·T=0.306×18.31=5.60KN

因此对有钢丝绳的工字钢其锚固端应有大于5.60KN的轴向锚固力。

连墙件的设计

扣件连接，木楔卡紧

30mmФ25予埋钢筋连墙杆

楼板面

6、满堂架计算书

满堂架立杆轴向力设计力N

N=1.2ΣNCK+0.85×1.4ΣNQK

=1.2×¼（6.25+0.3+2.02）+0.85×3]

=2.571+2.55

=5.121kn

L0=h+2a=1.5+2×0.172=1.844

λ=L0/L=184.4cm/1.58=117

Ф=0.428

Wk=0.7μz.μs.w0

=0.7×0.85×1.4×0.35

=0.92KN/㎡

MW=0.8×1.4WKLah2/10=0.85×0.29×0.9×1.52

=50261Nmm

N/ФA+MW/W=5121/（0.48×489）+50261/5080

≈24.47+9.89≈34.36＜[f]=205N/mm2（验算结果，满足施工安全要求）

式中ΣNGK—模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和；

ΣNQK—施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生轴向力总和。

h—支架立杆的步距；

a—模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度；

WK—风荷载标准值；

La—立杆纵距；

Ф—轴心受压构件的稳定系数；

N—计算立杆的轴向力设计值；

L0—计算长度；

立杆的截面面积；

MW—计算立杆与风荷载设计值产生的弯矩；

f—钢材的抗压强度设计值；

μz—风压高度变化系数；

μs—脚手架风荷载体型系数；

W0—基本风压（KN/m2）查《建筑结构荷载规范》（GBJ9）知W0=0.35KN/m2

剪力墙、模板验算

F=0.22γt0β1β2V1/2

=0.22×2500×10×6.5×1.2×1.15×31/2

=85.45KN/m2

F=2.5×H=2.5×3.55=8.875KN/m2

两者取最小，取F=8.875KN/m2

式中：

F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）；

γ—混凝土重力密度（KN/m3）；

t0—新浇筑混凝土初凝时间（h）,可按实测确定。

当缺乏试验资料时，可采用t0=200/（T+15）计算（T为混凝土的温度，℃；取T=5℃）；

V—混凝土浇筑速度（m/h），计划浇筑速度为3m/h；

H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m），取h=3.55m；

β1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2，取β1=1.2；

β2—混凝土的坍落度修正系数，当坍落度小于100mm时，取1.10；不小于100mm时，取1.15，取β2=1.15。

对拉螺栓φ14：

面积：

A=154mm2

每根螺栓承受的轴向力设计力N=F/2=8.875KN/2根=4.4375KN/根（对拉螺栓间距按500m考虑）；

取N=4800N/根

故σ=N/A=