整体提升式脚手架方案设计.docx
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整体提升式脚手架方案设计
武汉泛海中央居住区（北片）宗地六3号~5号、9号楼外架施工组织设计
重庆建工脚手架有限公司
CHONGQINGJIANGONGSCAFFOLDCO.，LTD.
脚手架施工组织设计
一、编制依据
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
《建筑施工附着式升降脚手架管理暂行规定》建建［2000］230
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002
《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50017-2003）
《铧建牌附着式升降脚手架操作规程》
本工程施工图纸；
二、工程概述
武汉泛海中央居住区（北片）宗地六3号、4号楼标准层层高3.0m，5号、9号楼标准层层高3.1m，总高96.6m,该工程为框剪结构，该工地位于武汉王家墩,该工程施工环境较好，根据工程具体情况，现采用铧建牌附着式升降脚手架对该工程进行施工防护。
升降脚手架（以下简称外架）
3#楼服务范围为建筑物3层-32层，标高+12.6m至+96.6m。
外架分M片（DD1～DD19）、N片（DD20～DD38）；
4#楼服务范围为建筑物4层-32层，标高+12.6m至+96.6m。
外架分M片（DD1～DD14）、N片（DD15～DD31）、P片（DD32～DD46）、Q片（DD47～DD60）。
5#楼服务范围为建筑物4层-32层，标高+9.7m至+96.6m。
。
外架分为P片（DD1～DD14）、S片（DD15～DD29）、R片（DD30～DD41）；
9#楼外架分M片（DD1～DD13）、N片（DD14～DD25）、P片（DD26～DD35）、Q片（DD36～DD47）。
每栋楼封蔽四层半楼层，四栋楼共布置了186个机位。
外架机位间距最大处为6m，即5#楼DD31-DD32处。
平面布置见图一1-3、1-4、1-5、1-9，辅助架的搭设见图二，主框架与支撑框架安装见图三，架体及大斜杆搭设见图四，架体离建筑物距离较大处搭设见图五，架体离建筑物标准距离处架体固定及临时连墙杆搭设见图六，架体离建筑物距离较大及檐板处架体固定见图七。
架体在阳台处固定见图八，架体固定大样图见图九。
架体在塔吊处的加固处理见图十。
图二安装辅助架示意图
三、铧建牌附着式升降脚手架简介
我司开发的且已获建设部批准可批量生产使用的铧建牌附着式升降脚手架，各项技术指标处于国内的领先水平，其运行平稳，操作可靠，使用安全等优点在实际使用中已得到广大客户的一致认可。
1.系统组成及工作原理
铧建牌附着式升降脚手架由六大部分组成：
主框架，支承框架，附着支撑装置，架体，同步升降系统（铧建牌）——铧建牌双动葫芦和同步升降控制柜。
1.1主框架
以Ф48mm×3.5mm钢管和2[6.3槽钢作为弦杆，Ф32mm×3.0mm钢管为腹杆，焊接成强度大、刚度好的主框架标准节，标准节之间用法兰盘、螺栓连接。
槽钢的开口槽与附着支撑装置上的导向爪相配合，起导向防倾作用；槽钢的翼缘板上焊有防坠齿，它与附着支撑装置上的防坠杆相配合，起固定脚手架和防坠作用。
这样，主框架通过设在建筑物上的附着支撑装置，将荷载传给建筑物。
1.2支承框架
以Ф48mm×3.5mm钢管和70mm×50mm×5mm的矩管为弦杆，Ф32mm×3.0mm钢管为腹杆焊接成强度、刚度都好的片式桁架，直接承受相邻主框架之间架体传递的荷载，并通过U型螺栓将其传给主框架。
支承框架长度做成7.8m、5.9m、4.95m、4m和3.05m五种长度。
1.3附着支撑装置
该装置用型钢焊接成强度大、刚度好的钢架，装配时用2根M33的螺栓通过设在建筑物上的预留孔将其固定在建筑物上，是整个脚手架的受力点。
该装置上还设有导向、防倾、防坠装置，与设在主框架上的导轨（即2[6.3槽钢）配合，可起导向、防倾、防坠作用。
防坠装置是利用棘轮棘爪的原理进行工作的，固定在导轨上的防坠齿相当于一直径无穷大的棘轮，固定在该装置上的防坠杆相当于棘爪，下降时防坠杆与铧建牌双动葫芦的起重链间用钢丝绳连接，正常运行时，该装置不起作用，脚手架可顺利通过；当起重链断裂或因其它原因葫芦承重消失，脚手架开始下坠时，防坠装置被激活，防坠杆顶住防坠齿，防止脚手架坠落。
1.4架体
脚手架为双排脚手架，由Ф48mm×3.5mm的钢管和扣件组成，架体宽度700mm，立杆间距1500，每步架高1800mm，整个脚手架双排架高7步，顶部单排架高1600mm，架体总高约12.6m。
单排1.6m，在架体第1、3、6、7步架共铺设4步脚手板，可满足主体结构施工时2层同时作业、外墙装饰施工时3层同时作业。
脚手架外立面用密目式安全网封蔽，底部用竹串片脚手板、10mm竹胶板加密目式安全网进行封蔽。
底部离墙间隙用10mm的竹胶板封蔽，外架升降时拆除，到位以后恢复。
1.5铧建牌双动葫芦
双动葫芦的额定起重量为5吨，单台净重约41.5Kg，只相当于相同起重量的现有电动葫芦重量的39%，较好地解决了现有电动葫芦笨重，不便于转移、特别是高空人工转移的问题。
每台环链葫芦既可手动调节，也能电动操纵。
手动主要用于升降前环链葫芦初始受力状态的调节；电动则完成升降过程的自动运行。
1.6同步升降控制柜
包括电控系统和操作台,它做成手提箱式结构,“箱子”的重量约35Kg，便于人工转移。
其电控系统由单片机完成信号采集，处理和程序控制，能够对各机位运行状态进行自动显示，对脚手架的同步升降进行自动调整。
当脚手架在升降过程中，任两个机位间运行不同步量达到规定值（约20mm）时，单片机就会根据装在葫芦上的位置反馈信号，使提升（下降）较快的机位停止运行，等候提升（下降）较慢的机位齐步，如果在规定的时间内同步，就继续提升（下降），否则就自动切断电动机的电源，停止整架的提升（下降），同时报警并指示故障位置。
等故障排除后，再提升（下降）。
如果某一个或几个机位的位置传感器损坏，或者驱动电动机损坏，系统都会在任何两个机位测量不同步量达到规定值时作出反应，不会引起安全事故。
（见图十一）
2.主要技术指标
2.1设计荷载：
主体结构施工时2层同时作业（每层荷载3.0KN/m2）、外墙装饰施工时3层同时作业（每层荷载2.0KN/m2）。
2.2机位间距：
根据需要，在4000mm~8000mm之间选择。
2.3不同步最大允许误差：
20mm。
2.4同步提升或下降速度：
约100mm/min。
2.5防坠制动距离：
不大于80mm。
2.6电动机总容量：
110瓦×n（每片机位数）
2.7适用层高：
可适用于层高在2800mm~5400mm之间的建筑物。
2.8适用建筑物：
工业及民用（框架、剪力墙结构）高层建筑物。
2.9主框架重：
90kg/节;支承框架重：
110kg/节。
四、脚手架的布置、附墙点预埋、机位受力验算。
1、外架机位及平面布置，见图一
2、附墙点预埋
2.1机位的预埋点设在边梁上，每个机位按设计位置中心线左右100mm各埋设一根预埋管。
由于建筑物楼层间梁的平面位置有变动，预埋点的位置应以建筑物柱心为标准确定。
2.2预埋点平面位置要求按图一确定，误差要求见第下图。
2.3预埋管立面位置为该层楼板下表面以下100mm，误差要求见第4页图。
预埋管采用Φ40的PVC管。
2.4每个机位各楼层预埋点中心线在水平面上的投影与设计位置的误差：
左右不大于20mm。
2.5预埋管必须与钢筋捆扎牢固，以免浇灌砼时被震歪或移位。
3、电缆线的设置和设备的控制
电缆线共186根，从控制室开始沿两边架体铺设至分片处，电缆线应铺设在第三步竹跳板下，用绝缘胶带绑扎在钢管上，以免受到冲击造成意外。
电缆的一端接在双动葫芦的电机和信号采集开关，并用绝缘胶带包扎好，以免漏电，另一端焊接航空插座，不用时用朔料布包好以免受潮，用时接在同步控制柜上。
同步控制柜内设置有过载、过压、过流、漏电、缺相等保护装置，同时采用PC为中央处理器进行信号采集和同步控制，实行声光报警和提示。
实现同步运行。
电路图见图十一
4、钢管架体设计计算
4.1、架体构造：
架体高度14.2m，架体宽度0.7m,立杆间距1500mm，其它取值和公式按JGJ130-2001规范取值和引用。
4.2荷载传递路线：
4.3、竖向荷载：
脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆→支撑框架→主框架→附着支撑→建筑结构。
4.4、水平荷载：
立杆→立杆与连墙件的扣件或主框架→附着支撑或连墙件→建筑结构。
4.5、横向水平杆强度计算（以下公式全来源于JGJ130-2001）
施工均布活荷载标准值：
装修施工阶段按三层作业，每层2kN/m2。
竹串脚手板均布荷载标准值：
0.35kN/m2。
满铺脚手板层横向水平杆间距：
0.7m。
抗弯强度验算
横向水平杆上的线荷载标准值：
。
横向水平杆上的线荷载设计值：
。
考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置，验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载，但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载。
最大弯矩：
。
（按JGJ130-2001的13页取值）
满足要求。
变形验算
按JGJ130-2001中5.1.8要求，挠度不应超过
或10mm。
此处指不应超过5mm。
满足要求。
4.6、纵向水平杆强度计算
a1取0.3m，双排架纵向水平杆按三跨（每跨中部）均有集中活荷载分布计算。
（最不利情况）
抗弯强度验算
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值：
满足要求。
4.7、挠度验算
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值：
按JGJ130-2001中5.1.8要求，挠度不应超过
或10mm。
此处指不应超过10mm。
满足要求。
4.8、立杆稳定性计算
施工均布活荷载标准值按装修阶段三层操作层考虑：
。
竹串脚手板自重标准值按满铺三层考虑：
。
操作层竹串脚手板挡板自重标准值：
。
密目安全网自重标准值：
。
验算长细比
查JGJ130-2001中表5.3.3（立杆横距0.7m，连墙件二步三跨布置），长度系数取1.5。
长细比
，验算长细比时，应取k=1。
计算立杆稳定系数时，应取k=1.155。
k=1时，
。
满足要求。
k=1.155时，
，根据此长细比查JGJ130-2001附录C表C得稳定系数：
。
计算密目式安全网全封闭脚手架挡风系数
密目式安全网全封闭脚手架应考虑风荷载对脚手架的作用。
本外架为密目安全网全封闭架，安全网的网目密度为2000目/100cm2，每目孔隙面积约为A0=1.3mm2。
密目安全网挡风系数：
由于外排架步距为0.9m，JGJ130-2001中附录A表A-3无对应数据，因此，敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数不能查表，应进行计算（公式详JGJ130-2001条文说明4.2.4）：
密目式安全网全封闭脚手架挡风系数：
计算风荷载设计值对立杆段产生的弯矩
立杆稳定验算部位取脚手架立杆底部。
查《建筑结构荷载规范》（GB500009-2001），随州50年基本风压：
0.35kN/m2。
市区内地面粗糙度为C类，立杆底部风压高度变化系数：
。
风荷载体型系数：
。
立杆底部作用于脚手架上的水平风荷载标准值：
风荷载设计值对立杆段产生的弯矩：
计算组合风荷载时立杆段的轴向力设计值
脚手架结构自重标准值产生的轴向力：
本工程采用的钢管长度规格与JGJ130-2001中附录A表A-1计算依据出入较大（如本工程横向水平杆长1.5m，而规范按2.2m计算，表中无步距0.9m双排架的对应数据等），现按实际计算脚手架外排架的单位自重。
钢管重量：
38.4N/m，纵向水平杆、立杆每根取6m长，每6m长钢管上计算一个对接扣件。
直角扣件：
按每个主节点处二个，每个自重13.2N。
对接扣件：
按每6m长钢管一个，每个自重18.4N。
旋转扣件：
按剪刀撑每个扣接点三个，每个自重14.6N。
横向水平杆：
每个主节点一根，取1.1m长。
纵向杆件按1.9米长计算。
架体高14.2米。
架体自重：
NG1K+NG2K=5.6KN；施工活荷载：
NQK=2x0.35x1.9x3=3.99KN
组合风荷载时立杆段的轴向力设计值：
计算不组合风荷载时立杆段的轴向力设计值
4.9、立杆稳定性验算
组合风荷载时：
满足要求。
不组合风荷载时：
满足要求。
从以上计算分析，外架架体都是按此规范搭设，架体运行高度100m，风荷载基本相同，钢管架体强度、饶度、稳定都满足要求。
4.10高空抗上翻风荷载计算。
4.10.1由上计算100m高空的风荷载标准植为0.33KN/㎡，而架体底部按架体自重存受垂直向下的单位面积的重力。
20610÷5÷1.05=3.925KN/㎡＞＞0.33KN/㎡。
所以架体自重远能够抵御由风荷载产生的上翻矩。
4.10.2具体加固措施：
底部竹跳、竹胶板、安全网全部用14#铁丝捆绑在底部架体上，底部架体同整个架体结构可靠连接。
底部封闭如下图设置。
5、机位受力验算（公式及数据来源于《混凝土结构设计规范》）
建筑结构选受力状况最不利的机位验算。
该工程5#楼阳台机27处及与其位置相似处的边梁受力最恶劣，该边梁截面b×h=200×450。
该机位受外力按5m跨架体自重加施工荷载计算，只考虑单层附着支撑受力。
由于阳台边梁只受压，而拉杆拉在阳台内梁。
所以抗拉计算只计算阳台内梁。
阳台梁计算抗压，见图一。
5.1施工活荷载（主体2层同时作业，每层荷载3000N/m2；外墙装饰施工3层同时作业，每层荷载2000N/m2），动力系数为1.05；施工面积3.5m2；外架自重20610N（钢结构、钢管、扣件、竹胶板、竹跳板、封闭材料等）。
混凝土梁自重：
0.25×0.5×5×25000=3750N（按25000N/m3）,机位离边梁近端根部距离L1=1400mm，离边梁远端根部距离L2=2300mm。
机位处荷载计算表。
5米跨度架体自重计算表
序号
计算项目
荷载计算值
备注
1
立杆自重
6根×14.2m×38.4N/m=3271.68N
钢管按38.4N/m取值
2
纵向水平杆自重
28根×5m×38.4N/m=5376N
钢管按38.4N/m取值
3
横向水平杆自重
3×8根×1.2m×38.4N/m=1105.92N
钢管按38.4N/m取值
4
扣件自重
3×（41×13.2+4×18.4+11×14.6）=2326.2N
直/旋/对按13.2/14.6/18.4取
5
剪刀撑钢管自重
18m×38.4N/m=691.2N
钢管按38.4N/m取值
6
密目安全网自重
14.2×5×2.7N/㎡=191.7N
密目安全网按2.7N/㎡取
7
竹跳自重
3层×5×0.7×350N/㎡=3675N
竹跳按350N/㎡
8
竹胶板自重
5×1×112.5N/㎡=562.5N
竹胶板按112.5N/㎡取
9
主框架自重
2660N/机位
含一节底节，2节标节
10
支撑框架自重
5m×150N/m=750N
按150N/m取值
11
施工活荷载
5×0.7×3000×2=21000N
活荷载按3KN/㎡取
合计
20610+21000N
机位处外架作用力F=3000×3.5×2×1.05+20610+3750=46410（N）
机位处边梁所受弯矩：
Mmax=F×L1×L2/（L1+L2）=46410×1400×2300/（1400+2300）=40389243N.mm=40.39KN.m
5.2根据梁平面整体配筋图，该边梁配筋为不少于2Φ18受拉。
（实际是2Φ22）
计算该边梁在混凝土强度达到C20时的荷载设计值。
As=2×π×（18/2）2=508.68（mm2）
（1）确定材料强度设计值
fcm=11N/mm2fy=310N/mm2
（2）确定梁的有效高度
h0=h-25=500-25=475（mm）
（3）计算ξ值
As×fy508.68×310
ξ=————=————————=0.12
fcm·b·h011×250×475
查表得：
as=0.113
（4）计算Mu
Mu=as·fcm·b·h02=0.113×11×250×4752
=70112968.75（N·mm）≈70.11KN·m
边梁：
Mu=70.11KN·m>Mmax=40.39KN·m
故该边梁满足强度要求。
所以边梁配筋底筋实际为2Φ22，所以满足要求。
5.3阳台边梁抗压强度计算：
（附着支撑到拉杆的水平距离2550mm）
边梁受力为附着支撑的压力，边梁离支点近端为400mm，远端2300mm，tgθ=3200/2550=1.255；所以架体自重侧压力Ny1=46410/1.255=36980N；风荷载在5m宽，14.2m高范围内产生的侧压力由3个附着支撑共同承担Ny2=5×14.2×0.33÷3=7.81KN，所以边梁侧压力Ny=Ny1+Ny2=36980+7810=44790N
机位处边梁所受弯矩（按混凝土结构设计规范）
Mmax=NY×L1y×L2y/（L1y+L2y）=44790×400×2300/（400+2300）=15261777.78N.mm=15.26KN.m
按边梁上下各2根Ф14配筋计算；计算Mu（建筑结构公式）
Mu=as·fcm·b·h02=0.147×11×400×1752
=19808250（N·mm）≈19.8KN·m
边梁：
Mu=19.8KN·m>Mmax=15.261KN·m
所以边梁受压抗弯满足要求。
阳台纵梁受压计算：
纵梁为：
200x400，受压梁长Ly=2100mm；fc=15N/mm2
F’y=335N/mm2。
Ly/b=4000/200=20,查表：
ψ=0.75。
N=ψ（fcA+F’yA’s）=0.75×（15×200×500+335×4×3.14×102）
=1440570N=1440.57KN>>44.79KN（边梁最大压力）
所以边梁纵梁抗压满足要求。
6、附着支撑强度、稳定校核
6.1稳定计算：
（公式及数据来源于《钢结构设计规范》GB50017-2003）
外架静止状态，计算示意图如下：
静止状态下附着支撑支腿只受压,其中L3=150mm,L4=2550mm,层高按3100mm计算。
为保险起见，该计算考虑只有一层附着支撑受力，并取载荷变化系数2.0，动力系数1.05，结构重要性系数0.9。
则该类机位处外力
F=（3000×3.5×2+20610）×2.0×1.05×0.9＝58797.9（N）
则附着支撑支腿轴心压力为
tgθ=3.2/2.55;N＝F／tgθ＝58797.9×2.5/3.2=45935.86（N）
查表得A＝845.1×4＝3380.4mm2
式中“4”表示附着支撑支腿共4根63槽钢组装焊接而成
长细比λ＝μL/iL＝1450mm
查表得Ix＝5.08×105mm4;i=24.53mm;
式中μ-计算长度系数,按一端固定,一端自由,μ=2.0
则λ＝μL/i＝118.22
查表得φ＝0.446
则:
N/φA＝45935.86/（0.446×3380.4）＝30.47（N/mm2）＜f=215N/mm2
所以，在外架静止状况附着支撑稳定满足要求。
6.2外架运行状态，计算示意图如下：
该状态下附着支撑支腿同时受压和受弯。
由于是运行状态，所以只有外架自重和0.5KN/M2的施工载荷，外架自重作用点即提升方钢与附着支撑接触点。
为保险起见，该计算考虑只有一层附着支撑受力，并取载荷变化系数2.0，动力系数1.05，结构重要性系数0.9。
其中L3=150mm,L4=2550mm,L4'=150mm,L4"=L4-L4',层高按3200mm计算.则该类机位处外力
Fs=（（500×3.5×2+20610）×2.0×1.05×0.9＝45567.9（N）
则附着支撑支腿轴心压力为
Ns＝Fs／tgθ＝45567.9×2.5/3=37973.25（N）
作用点处弯矩
M＝37973.25×150×2550÷（150＋2550）＝5379543.75N·mm
查表得Wx＝16100×4=64400mm3
则σ＝M/WX＋Ns/ΦA＝5379543.75/64400+37973.25/（0.822*3380.4）
＝97.19（MPa）＜[σ]＝160（MPa）
所以，在外架运行状况下附着支撑强度和稳定性都能满足要求。
综上所述，附着支撑支腿在运行和静止状态下强度和稳定都满足要求。
五、脚手架的安装、操作、保养及拆除
1、脚手架的搭设
1.1、脚手架的搭设
脚手架的搭设按JGJ130-2001规范和重庆建工脚手架有限公司操作规程执行。
所用材料必须使用合格材料。
1.2转角部位架体连接及加固
⑴单转角架体采用连接方钢及钢管加U型螺栓将底部支撑框架进行连接和加固，上部用U型卡连接，下部用钢管连接，立面用钢管形成剪刀撑和小斜杆，并设置防滑扣件。
见图十二。
⑵双转角架体采用不小于8#的槽钢和钢管加U型螺栓将底部平行的两对支撑框架进行连接和加固，第一步架形成后在此部位内外排加设十字型小斜杆对支撑框架进行再次加固。
小斜杆需设置防滑扣件。
见图十三。
1.3架体局部大于500mm处的悬挑架体的处理措施。
当架体悬挑大于500时，悬挑杆件端部离墙距离为300mm，在第一步架和第三步架设置2道斜拉杆，拉在主节点附近的立杆或横杆上。
并在拉节处设置立杆。
见图五。
2、脚手架的运行、操作、保养及拆除
2.1脚手架上升工艺流程
脚手架上升工艺流程图。
2.2脚手架下降工艺流程
脚手架下降工艺流程图。
2.3脚手架的保养
①.脚手架每次升降前，必须清理干净残留在提升设备上的建筑垃圾，及时更换破损的安全网及其它封闭材料。
②.对设备上油润滑保养，检查电器设备是否完好，包好防水塑料薄膜。
③.检查连墙杆件是否松动，扣件螺栓是否拧紧，底部防护是否完好。
六、脚手架的安全注意事项
1、脚手架应在设计要求范围内使用，不能超出使用使用。
2、在大雨、大雪、浓雾和六级以上大风等视线不良的情况下禁止对脚手架进行升降作业。
3、在脚手架使用中，除应遵守本方案规定外，还应遵守《铧建牌附着式升降脚手架操作规程》、《钢结构工程施工质量验收规范》、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》（JGJ130-2001），《建筑施工附着脚手架管理暂行规定》（建建［2000］230号）、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）控制柜、双动葫芦的产品说明书及其操作规程，起重设备的操作技术规范及安全规范，遵守建设部及各地区建设行业主管部门制定的规范、标准，以及其它相关的规范、规程。
4、脚手架上严禁模板支撑附着，模板支撑必须严格控制在建筑结构边20cm以内并在边梁（或剪力墙）砼强度达到C20时拆除外架吊点附墙处的边梁（或剪力
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