钢管悬挑外脚手架施工方案.docx
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钢管悬挑外脚手架施工方案
一、编制依据
1.1唐山市付家屯城中村改造项目3#地块工程施工图纸；
1.2主要规范、规程
1.2.1建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程（JGJ130-2011）
1.2.2建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）
1.2.3建筑施工安全检查标准（JGJ-2011）
1.3本工程的施工组织设计。
1.4参考图书
1.4.1建筑施工手册（第五版）
1.4.2简明施工计算手册
1.4.3建筑施工脚手架实用手册。
二、工程概况
序号
项目
内容
1
工程性质
住宅楼小区
2
建筑面积（m2）
总建筑面积
80808.55m²
占地面积
6745.8m²
地下面积
13093.44m²
地上面积
67715.11m²
3
建筑特点
一、二层局部为办公和商业网点，以上为住宅
4
建筑层数
地下2层，地上最高为26层
5
使用功能
地下二层
主楼
储藏室、战时人防
地下一层
主楼
储藏室
一层
商业、住宅
二层
商业、住宅
三～二十六层
住宅
6
建筑层高（m）
地下二层
-2.9（-3.2；2.97）m
地下一层
3.170（3.2）m
首层（商业）
3.9m
首层（住宅）
2.900m
二层（商业）
3.500m
二层（住宅）
2.900m
三～二十六层
2.900m
7
建筑高度（m）
±0.000绝对标高（m）
28.5；27.4；27.00；29.00；28.3；28.8
室内外高差（m）
0.300
檐口高度（m）
幼儿园
12.9
302#
78.1
303#
78.5
304#
78.1
305#
53.3
学校
19.5
S1
11.9
S2
11.9
S3
8.6
Ｓ4
17.7
8
建筑保温
外墙（南北）
60厚聚苯板+200/250厚钢筋混凝土墙
外墙（东西）
60厚挤塑聚苯板+250厚钢筋混凝土墙
屋面
60厚聚苯板+140厚屋面钢筋混凝土楼板
外窗
断桥铝合金窗+中空玻璃
9
垂直交通
电梯与楼梯
10
室外装修
外墙装饰
面砖、涂料
入户门门
甲级防火、防盗、隔音保温户门
三、方案设计
1、本工程从结构二层板面开始采用钢管悬挑架。
悬挑架按二层（高度6.8米）进行设计，二层悬挑架下用Ф4.8x3.0钢管做斜撑。
2、悬挑水平钢梁采用Ф4.8x3.0钢管，其中建筑物外悬挑段长度为1.2m，建筑物内锚固段长度为2m。
水平钢梁建筑物内锚固采用预埋Ф16圆钢。
3、脚手架立杆纵向间距为1.5m，横向间距为0.9m。
4、脚手架步距为1.8m。
四、材料要求
1、钢管：
应有产品质量合格证和质量检验报告，并进行验收。
钢管规格采用外径48mm、壁厚3.0mm，表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道，并须涂有防锈漆。
所采用的钢管必须规格统一。
2、扣件：
应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合国家的标准规定，采购的扣件应有生产许可证、测试报告和产品质量合格证，新、旧扣件均应进行防锈处理。
所采用的扣件（直角扣件、对接扣件、旋转扣件等）在螺栓拧力矩达65N.m时不得发生破坏，应能灵活转动。
旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离要不少于5mm。
所有扣件、螺栓等零配件必须规格统一。
3、脚手板选用竹胶板，不得使用腐烂、虫蛀、断裂或破损的竹笆板。
4、立网选用聚氯乙烯编织合格的1.8m×6.0m密目式安全立网。
五、搭设要求
1、悬挑杆：
里端与预留在该楼层钢筋砼梁板内的钢筋连接牢固，各悬挑与短钢管间用扫地杆扣接连成整体。
2、斜撑：
设置内、外斜撑杆，其下端应牢固定于下地梁面，各斜撑杆间与扫地杆扣接连成整体，并与预留在钢筋砼梁内的短钢管扣接，以增加整体稳定性。
3、立杆：
立杆上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500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；立杆与大横杆要用直角扣件扣紧，不能隔步设置或遗漏。
4、连墙件：
连墙杆与建筑物的连接采用扣件刚性连接，连墙件采用二步三跨，菱形布置，连墙件的连墙杆同脚手架。
6、剪刀撑：
从底部开始，往上沿脚手架全高全长，连续设置剪刀撑，以每隔5~6根立杆交互架为宜，与水平方向夹角45°~60°，接长用两只以上旋转扣件，搭接长度不少于500mm，且接头不应在同一水平面，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。
7、防护栏杆、挡脚杆：
每步架均应在外立杆内侧设置1.2m高防护栏杆及180mm高挡脚杆。
8、大横杆：
大横杆接长宜采用对接扣件连接，对接扣件应交错布置，两根相邻大横杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨两个相邻接头分别在水平或垂直方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心至最近立杆主节点的距离不宜大于纵向间距的1/3，同步架同跨不超过2个接头。
9、小横杆：
应连接内外立杆，步距h取1.8m设置，用直角扣件扣接于立杆且严禁拆除，主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。
小横杆伸出扣件或立杆长度应大于100mm。
10、其他要求：
（1）脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙杆以上二步。
（2）每搭完一步脚手架后，应按规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
（3）当搭至有连墙杆的构造点时，在搭设完该处的立杆、大横杆、小横杆后，应立即设置连墙杆。
当脚手架施工操作层高出连墙杆二步时，应采取临时稳定措施，直到上一层连墙杆搭设完后方可根据情况拆除。
（4）在封闭型脚手架的同一步中，大横杆应四周交圈，用直角扣件与内外角部立杆固定。
（5）双排脚手架小横杆的靠墙一端至墙装饰面的距离不宜大于100mm。
（6）扣件规格必须与钢管外径相同，螺栓拧紧扭力矩不应小于40N.m，且不应大于65N.m；
（7）在主节点处固定大横杆、小横杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm，对接扣件开口应朝上或朝内。
六、脚手架的验收
1、架子搭设完毕在投入使用前，应逐层、逐段由主管施工员、架子施工队长、架子作业班长和项目安全员等一起组织验收，验收时必须有分管架子搭设技术的技术或安全部门参加，并填写验收表。
2、每搭设完一段架及达到设计高度后应进行检查，办理中间验收，手续完整后才可继续搭设。
3、架子投入使用后，施工管理人员、架子作业人员应进行经常性检查，在正常情况下，每半月应检查一次，遇有大风等意外应增加检查次数，在检查中发现存在隐患应及时整改、加固，确保施工安全。
七、脚手架的拆除
1、拆除脚手架前应全面检查脚手架的连墙杆、支撑体系、杆件搭接或扣件扣接等是否符合构造要求，明确拆除顺序和措施，接受单位工程负责人的拆除安全技术交底。
2、拆除的一般顺序：
安全网—防护栏杆、挡脚杆—剪刀撑—脚手板
—大横杆—小横杆—连墙拉结杆—立杆—悬挑支座的水平拉杆、斜撑杆、悬挑杆。
3、架子拆除时应划分作业区，周围地面应设围栏和警戒标志，并派专人看守，严禁非作业人员入内。
4、拆除顺序应遵循由上而下、先搭后拆、后搭先拆的原则，严禁上下同时作业。
5、连墙杆必须随脚手架拆除进度逐层拆除，严禁先将连墙杆整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙杆加固。
6、当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时，应先在适当位置搭设临时连墙杆加固后，再拆除原连墙杆。
7、拆立杆时，应先握住立杆再拆开扣件，拆除大横杆、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。
8、当脚手架采取分段，分立面在拆除时，对不拆除的脚手架两端应按垂直间距不大于建筑物的层高且不应大于4m设置连墙杆，架体的端部在同一节间由底至顶层呈之字型连续设置横向斜撑加固。
9、拆下的材料应用垂直运输机械运输，严禁抛掷至地面，运至地面的材料应按品种，规格随时码堆存放。
10、拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，当松开与另一人有关的扣件时，应先通知对方，以防坠落。
11、在拆架过程中，一般不得中途换人，如须换人时，应将拆除情况交代清楚方可离开。
八、安全管理规定
1、架子工须经特种作业人员操作培训，考核合格者方可持证上岗。
2、架工必须正确使用“三宝”，进入施工现场必须戴好安全帽，在高处作业时必须系好安全带，搭设人员必须穿防滑鞋。
3、作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。
不得将模板支架、缆风绳、泵送砼的输送管等固定在脚手架上，严禁悬挂起重设备。
4、当有五级以上大风或雨天时不得进行脚手架搭设与拆除作业。
5、在脚手架使用期间，严禁拆除节点处的大横杆、小横杆及连墙杆。
6、严禁酒后上岗，搭拆作业时思想应集中，不准在架上往下抛掷架料等物件。
7、架子班组人员工必须自觉遵守施工管理规章制度，不得违章指挥、违章作业。
8、施工操作时应严格按施工方案、安全技术交底和有关操作规程规定进行操作。
九、悬挑架受力计算
（一）大横杆的计算
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）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=0.033kN/m；
脚手板的自重标准值:
P2=0.35×1.05/（2+1）=0.122kN/m；
活荷载标准值:
Q=2×1.05/（2+1）=0.7kN/m；
静荷载的设计值:
q1=1.2×0.033+1.2×0.122=0.187kN/m；
活荷载的设计值:
q2=1.4×0.7=0.98kN/m；
大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）
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:
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.187×1.52+0.10×0.98×1.52=0.254kN.m；
支座最大弯距计算公式如下:
支座最大弯距为M2max=-0.10×0.187×1.52-0.117×0.98×1.52=-0.3kN.m；
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=Max（0.254×106,0.3×106）/4490=66.815N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为σ=66.815N/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：
其中：
静荷载标准值:
q1=P1+P2=0.033+0.122=0.156kN/m；
活荷载标准值:
q2=Q=0.7kN/m；
最大挠度计算值为：
V=0.677×0.156×15004/（100×2.06×105×107800）+0.990×0.7×15004/（100×2.06×105×107800）=1.82mm；
大横杆的最大挠度1.82mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！
（二）小横杆的计算:
根据JGJ130-2011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=0.033×1.5=0.05kN；
脚手板的自重标准值：
P2=0.35×1.05×1.5/（2+1）=0.184kN；
活荷载标准值：
Q=2×1.05×1.5/（2+1）=1.050kN；
集中荷载的设计值:
P=1.2×（0.05+0.184）+1.4×1.05=1.75kN；
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=1.2×0.033×1.052/8=0.006kN.m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=1.75×1.05/3=0.613kN.m；
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.618kN.m；
最大应力计算值σ=M/W=0.618×106/4490=137.675N/mm2；
小横杆的最大弯曲应力σ=137.675N/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:
Vqmax=5×0.033×10504/（384×2.06×105×107800）=0.024mm；
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.05+0.184+1.05=1.284kN；
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:
Vpmax=1283.7×1050×（3×10502-4×10502/9）/（72×2.06×105
×107800）=2.375mm；
最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.024+2.375=2.399mm；
小横杆的最大挠度为2.399mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！
（三）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，按照扣件抗滑承载力系数1.00，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（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=0.033×1.5×2/2=0.05kN；
小横杆的自重标准值:
P2=0.033×1.05/2=0.017kN；
脚手板的自重标准值:
P3=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN；
活荷载标准值:
Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；
荷载的设计值:
R=1.2×（0.05+0.017+0.276）+1.4×1.575=2.617kN；
R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
（四）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（kN），为0.1248
NG1=[0.1248+（1.50×2/2）×0.033/1.80]×13.20=2.014；
（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹脚手板，标准值为0.35
NG2=0.35×6×1.5×（1.05+0.3）/2=2.126kN；
（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15
NG3=0.15×6×1.5/2=0.675kN；
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005
NG4=0.005×1.5×13.2=0.099kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.914kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外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=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；
风荷载标准值按照以下公式计算
其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：
Wo=0.8kN/m2；
Uz--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：
Uz=0.74；
Us--风荷载体型系数：
取值为0.645；
经计算得到，风荷载标准值
Wk=0.7×0.8×0.74×0.645=0.267kN/m2；
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=1.2×4.914+1.4×3.15=10.307kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.914+0.85×1.4×3.15=9.645kN；
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.267×1.5×
1.82/10=0.155kN.m；
（五）立杆的稳定性计算:
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
立杆的轴向压力设计值：
N=10.307kN；
计算立杆的截面回转半径：
i=1.59cm；
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：
k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：
μ=1.5；
计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：
l0=3.118m；
长细比Lo/i=196；
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：
φ=0.188；
立杆净截面面积：
A=4.24cm2；
立杆净截面模量（抵抗矩）：
W=4.49cm3；
钢管立杆抗压强度设计值：
[f]=205N/mm2；
σ=10307/（0.188×424）=129.299N/mm2；
立杆稳定性计算σ=129.299N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值：
N=9.645kN；
计算立杆的截面回转半径：
i=1.59cm；
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：
k=1.155；
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：
μ=1.5；
计算长度,由公式l0=kuh确定：
l0=3.118m；
长细比:
L0/i=196；
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=0.188
立杆净截面面积：
A=4.24cm2；
立杆净截面模量（抵抗矩）：
W=4.49cm3；
钢管立杆抗压强度设计值：
[f]=205N/mm2；
σ=9645.192/（0.188×424）+154583.342/4490=155.429N/mm2；
立杆稳定性计算σ=155.429N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
（六）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
风荷载标准值Wk=0.267kN/m2；
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2；
按《规范》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=6.062kN；
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.062kN；
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l0/i=300/15.9的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；又：
A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.24×10-4×205×103=82.487kN；
Nl=11.062（七）悬挑梁的计算
计算一个步距1.80m，立杆间距1.5m时的荷载。
取钢管重38.4N/m，扣件每个重15N/个，脚手板0.35KN/m2，密目安全网5N/m2，钢丝网10N/m2，二层竹胶板20N/m2，施工荷载3KN/m2，所挑高度内只允许一个步架施工，风荷载标准值0.25KN/m2（成都地区基本风压）。
（1）钢管
①双排立杆：
1.8×2×38.4=138.24（N）
②大横杆：
3.0×2×38.4=230.4（N）
③小横杆：
1.6×2×38.4=122.88（N）
④外排立杆剪力撑：
2.34×38.4=89.86（N）
⑤附墙件（按一根钢管计）：
4.2×38.4×1=161.28（N）
（2）扣件：
10×15=150（N）
（3）脚手板（含竹胶板）：
1.5×1.2×（0.35+0.05）=0.72KN
（4）安全网、钢丝网：
1.8×1.5×（5+10）=40.5（N）
（5）所挑高度内的施工荷载：
每根内排立杆承受的施工荷载：
（0.35+0.45）×1.8×3=4.05KN
每根外排立杆承受的施工荷载：
0.45×1.8×3=2.43KN
（6）风荷载：
Wk=0.7×uz·us·Wo=0.7×0.8×0.74×0.645=0.267kN/m2
（7）每根立杆承受的全部荷载（不计风载）：
根据搭设过程的变化，立杆承受荷载按以下三种情况考虑：
①起挑层搭设时，脚手架超过操作层一个步距，施工荷载一层，故按3个步距恒载计算：
内排立杆：
N1=1.2×3.849/2+1.4×4.05=7.98KN
外排立杆：
N2=1.2×3.849/2+1.4×2.43=5.71KN
第一层内立杆受力按总受力的1/2计为：
11.06×1/2=5.53KN
外排立杆受力N2′=1.2×8.981/2+1.4×2.43=8.79KN
第一层外立杆受力按总受力1/2计为：
8.79×1/2=4.4KN
第一层外立杆承受的内力按下三层1/2计：
7.91/2=3.95KN
由以下计算可知：
在①种情况下底层立杆承受的荷载最大。
2、计算简图及内力分析：
在①中第一种荷载组合情况下其受力简图如图示：
内力计算如下：
取B点为基点弯矩平衡及竖直方向受力平衡得：
代入数据得：
B点处的弯矩最大为：
MB=4.623×2=9.246KN.m
杆件AD弯矩图如下：
（2）在1中第二种受力情况下，其计算简图如下：
将DE杆内力以NDE代替，其计算图如图示：
根据静力平衡条件，以D为矩心建立方程如下：
代入数据得：
再根据D点位移条件得：
δ1D·NDE·sinα+△N2D+△N1D=0
其中：
δ1D·△N2D·△N1D分别求解如下：
在单位力1分别作用于C、D时的弯矩图如下：
在N1·N2作用
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