悬挑脚手架工程施工设计方案.docx
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悬挑脚手架工程施工设计方案
一、编制依据
福康家园公共租赁住房住宅项目招投标文件
福康家园公共租赁住房住宅项目施工组织设计
福康家园公共租赁住房住宅项目设计图纸
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2001）
《建筑施工高处作业安全技术》（JGJ80－91）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 《施工手册》 （第三版）
2、工程概况
福康家园公租房项目1、2、4#楼结构形式为矩形钢管混凝土-H型钢梁-剪力墙结构，其中东西山墙全部为混凝土，南北墙部分为剪力墙，混凝土墙体厚度250mm、200mm，1-2层为商业建筑，三层以上为标准层，层高2.9米。
根据本工程结构构造特点，本工程9.31米以上采用16#工字钢悬挑脚手架，3层—8层（9.31米-26.71米）一次悬挑高度：
18米。
9层-14层（29.61米-47.01米）二次悬挑，悬挑高度：
17.4米。
15层-20层为第三次悬挑，三次悬挑高度17.4米。
21层-26层为第四次悬挑，四次悬挑高度17.4米。
悬挑架从楼面挑出工字钢，用钢丝绳往上斜拉至上层预埋卡环。
此脚手架只做地上结构施工时的操作架和安全防护使用，不作为任何材料的堆放架，且不做装修使用。
3．脚手架搭设原则
1、以结构外边线+0.35m作为外墙脚手架内排立柱的位置。
2、本工程所设计的地上结构外脚手架与地下结构脚手架为两个独立的系统，地下部分脚手架升至二层，从三层开始搭设双排悬挑脚手架。
四、施工准备
1、在搭设之前，必须对进场的钢管、扣件、脚手板等按规范进行验收，不合格产品不得使用。
2、对进场搭设外架的钢管和工字钢以及挡脚板进行喷刷漆，要求涂刷均匀，颜色一致。
立杆和大横杆采用黄色，剪刀撑采用红白相间色，挡脚板采用45度斜向黑黄相间色。
3、外架搭设操作人员必须经过专业培训，取得政府安全生产监督站颁发的特种作业人员操作证书并经过定期的体格检查正常的专业人员。
4、外架搭设前由安全员组织操作人员进行搭设要求和安全交底。
5、楼板浇筑前预埋件已经安装完毕，并经过验收合格。
五、材料准备
1、架管
（1）脚手架钢材强度等级Q235-A，钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯，新用的钢管要有出厂合格证。
脚手架施工前必须将入场钢管取样，送有相关国家资质的试验单位，进行钢管抗弯、抗拉等力学试验，试验结果满足设计要求后，方可在施工中使用。
（2）本工程钢管脚手架的搭设使用可锻铸造扣件，应符合建设部《钢管脚手扣件标准》JGJ22-85的要求，由有扣件生产许可证的生产厂家提供，不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应平整，活动部位灵活，夹紧钢管时开口处最小距离不小于5mm。
钢管螺栓拧紧力矩达65N.m时不得破坏。
如使用旧扣件时，扣件必须取样送有相关国家资质的试验单位，进行扣件抗滑力等试验，试验结果满足设计要求后方可在施工中使用。
（3）搭设架子前应进行保养，除锈并统一涂色，颜色力求环境美观。
脚手架立杆、防护栏杆、踢脚杆统一漆黄色，剪力撑统一漆桔红色。
底排立杆、扫地杆均漆红白相间色。
（4）脚手板采用符合有关要求。
2、密目网
安全网采用密目式安全网，网目应满足2000目／100cm2，做耐贯穿试验不穿透，1.6×1.8m的单张网重量在3kg以上，颜色应满足环境效果要求，选用绿色。
要求阻燃，使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证，以及由相关建筑安全监督管理部门发放的准用证。
3、普通型钢悬挑脚手架
（1）连墙件材料采用钢管，其材质应符合现行国家标准《碳素钢结构》（GB700-88）中Q235A钢的要求。
水平悬挑梁是此类型脚手架的重要材料，其钢材强度等级为Q235-A，型号见材料表，水平梁悬挑梁所使用的钢材必须表面平整，无锈蚀。
截面有足够的抗弯抵抗距，在满载条件下其挠度变形应满足相应设计要求。
（2）搭设脚手架的钢管钢材强度等级为Q235-A，钢管表面应平直
六、脚手架的施工方案
1、脚手架搭设前的工作：
（1）．按照外架搭设图的要求提供设施料及配件需用计划并及时进场。
（2）．对进场的工字钢按照图纸设计的尺寸进行加工，包括断料、端部钻眼、焊接钢筋支腿等。
（3）在悬挑层楼板浇注前，按照外架平面布置图的尺寸在楼板内埋设Φ20的钢筋卡环，要确保位置和出混凝土面的尺寸准确。
D．在悬挑层模板拆除完毕后，即可按照预留卡环位置利用塔吊安放工字钢，安放完毕应随即用木楔将卡环与工字钢楔紧，木楔方向应由外向里。
E．工字钢安放完毕后可按照以下相关要求搭设外架。
2、杆件搭设顺序如下：
水平悬挑→立杆→扫地杆→横杆→剪刀撑→连结件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。
搭设过程中剪刀撑、连接件、安全网等随同架子搭设及时设置。
3、悬挑工字钢的安装
悬挑脚手架底部选用18号工字钢作为悬挑梁，间距为1.5m，长度3.5m-4m，用Ф20的钢筋制作卡环将其预埋在楼面现浇顶板内，每个悬挑梁设置3个预埋件，前一个地锚设置在距墙0.5m处，第二个设置在距墙1.8m处，第三个与第二个间距0.35m。
挑梁与钢丝绳组成承力架，然后在承力架上向上搭设双排单立杆脚手架，以上各层设置悬挑杆。
悬挑工字钢梁采用人工从楼面内伸出，调整好伸出长度和之后立即用木楔夹紧。
工字钢悬挑梁安装完毕后，即搭设钢管斜撑，通过钢管预埋件
4、立杆安装
本工程悬挑脚手架高度为18米，立杆间距1.5米。
立杆采用对接接头连接，立杆与大横杆采用直角扣件连接。
接头位置交错布置，两个相邻立杆接头避免出现在同步同跨内，并在高度方向错开的距离不小于50cm；各接头中心距主节点的距离不大于步距的1/3，采用搭接连接时，搭接部位结扎不少于2道。
5、纵向水平杆安装
本工程取纵向水平杆步距1.5米，纵向水平杆设置在立杆内侧，单根长度不小于3跨。
两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步同跨内，不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm。
水平杆接长可采用扣件对接搭设，对接扣件应交错布置，钢管搭界长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，扣件边缘与立杆端距离不应小于100mm，脚手架中同一部步的纵横水平杆应四周交圈，用直角扣件与内外脚部立杆固定。
大横杆搭设容许偏差：
同一排大横杆的纵向水平偏差不得大于该片架总长度的1/300，且不大于50mm，同跨内、外大横杆之间的高差为10mm。
封闭式脚手架的同一步纵向水平杆必须四周交圈，用直角扣件与内、外角柱固定。
当脚手架操作层高出连墙杆两步时，应采取临时稳定措施，直到连墙杆搭设完后方可拆除。
6、横向水平杆安装
主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除，主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm，双排脚手架靠墙一端外伸长度a不大于0.4l，且不大于500mm。
作业层上非主节点处的横向水平杆，根据支撑脚手板的需要等间距设置，最大间距不大于纵距的1/2 。
硬防护使用木脚手板，双排脚手架的横向水平杆两端，用直角扣件固定在立杆上。
7、连接件安装
将脚手架架体与建筑主体结构连接，连接件满足2步3跨的规范要求。
连接件中连接杆呈水平设置，当不能水平设置时，应向脚手架一端下斜连接。
拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在外架横杆接点处。
8、剪刀撑和横向斜撑
（1）脚手架必须设置剪刀撑。
（2）剪刀撑应随立杆和水平杆等同步搭设，其斜杆与地面的倾角为45度，每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不小于6m。
（3）剪刀撑斜杆的接长采用搭接，搭接长度不小于1m，扣件不少于3个固定。
（4）剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上。
9、脚手板和防护栏杆
作业层应满铺架板，并设置一道护栏，作业栏杆和脚手板搭设应符合以下要求：
A．栏杆和脚手板应搭设在外排立柱的内侧；
B．栏杆设置在外立面上下大横杆中间，挡脚板高度为180mm。
C．脚手板铺设：
① 脚手板应满铺，铺稳，离开墙面12-15cm；
② 脚手板采用对接平铺时，对接处下面两侧支撑横杆的距离应控制在10-20cm之间，采用搭接铺设时，其搭接长度不得小于200mm，且在搭接段的中部应设支撑杆，铺设严禁出现端头超出支承横250mm以上未作固定的探头板。
脚手板的探头应采用直径3.2mm的镀锌铁丝固定在支撑杆上，在拐角、斜道平口处的脚手板，应与横向水平杆可靠连接，以防止滑动。
七、脚手架的拆除：
1、脚手架拆除前由安全员对操作人员进行安全技术交底，并应在周围设围栏或警戒标志，并设专人看管，禁止人员入内。
2、拆除脚手架前应将脚手架上的留存材料、杂物等清理干净。
3、拆除作业必须由上而下进行拆除，严禁上下同时拆除。
4、脚手架应从顶部开始拆除，先自脚手架一端开始拆除顶部的扶手与栏杆柱，再拆除脚手板，依次拆除栏杆、剪刀撑，脚手架与建筑物间的连墙杆不可提前拆除，拆除连墙杆后，应立即组织人员将该处饰面修补完毕。
5、连接件必须随脚手架拆除随层拆除，严禁先将连墙杆整层或数层拆除后再拆除脚手架，分段拆除高度不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙件加固。
6、当脚手架拆至下部最后一根立杆的高度时，应先适当位置搭设临时抛撑加固后，再拆除连墙件。
7、在拆除过程中，已松开连接的杆配件应及时拆除，避免误扶或误靠已松脱连接杆件。
8、拆下的杆件与零配件，应按类分堆，用吊车吊下，严禁高空抛掷。
9、拆下的杆件与零配件运到地面时，应随时按品种分规格堆放整齐，妥善保管，有损坏者给予维修和保养。
10、在拆除过程中，应做好配合，协调动作，禁止单人进行拆除较重杆件等危险的作业。
八、防雷避电的措施：
1、根据现场周边情况，加之建筑物近临没有高层建筑，形成了本工程独立高出地平线的情况，因此外架必须安装有效的避雷装置。
避雷针采用25~32mm的镀锌钢管（厚度大于3mm）制作。
也可用12螺纹镀锌钢筋制作。
高度大于1m。
安装在外防护转角处外立杆上，并将上层的大横杆全部连通。
2、接地与结构中的重复接地连结在一起。
在30m以上高度每个窗洞留有外露地点，在30m以上的高度可通过这些外露点与重复接地连接。
接地装置安装完，要测定接地电阻是不是符合要求。
3、施工期间遇到雷雨天气，施工人员要离开脚手架。
九、安全措施：
1、搭设脚手架必须经安全教育持证的架子工承担，凡患有高血压、心脏病者不得上脚手架操作。
2、搭拆脚手架时，工人必须戴好安全帽、佩好安全带、工具及零配件要放在工具袋内，穿防滑鞋工作、袖口、裤口袋扎紧，并应铺设必须数量的脚手板并予以临时固定。
3、施工现场带电线路如无可靠的安全措施，一律不准通过脚手架，非电工不准自拉电线电器装置。
4、脚手架与主体连墙杆采用钢管，其一端与主体结构相连接，另一端用扣件同立杆相连接，连墙杆设置为三跨步。
5、严禁在脚手板上堆放钢模板、木料、及施工多余的物料等，以确保脚手架畅通和防止超载。
6、吊运脚手板、钢管等必须用专用保险吊钩，严禁单点起吊，要堆放平稳，并严格控制脚手架上的施工荷载。
7、脚手架在搭设的过程中不得随意改变构架设计，减少构配件设置和对立杆纵距作不小于100mm的构架尺寸放大，确有必须调整和变动时，应提交项目工程师解决。
8、经常检查扣件和钢丝绳绳卡是否松动，如有松动应及时拧紧。
检查脚手板，安全网是否严密。
9、架子应配合工程进度进行搭设，不宜一次搭的过高，一般超出施工层架子为宜，搭设过程中要思想集中，团结协作，相互呼应，统一指挥，严禁在架子上打闹，材料工具不得乱抛乱扔。
10、全体施工人员要贯彻“安全第一”、“预防为主”的思想，强化安全管理体系。
11、现场施工人员必须遵守安全操作规程及规章制度，杜绝违规现象。
十、悬挑式扣件钢管脚手架计算书
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）。
计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为18米，立杆采用内外双排立杆管。
搭设尺寸为：
立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.50米。
采用的钢管类型为48×3.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距2.90米，水平间距5.40米。
施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设2层。
悬挑水平钢梁采用180H型钢，其中建筑物外悬挑段长度1.05米，建筑物内锚固段长度2.55米。
（一）、小横杆的计算:
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
1、均布荷载值计算
小横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.800/3=0.210kN/m
活荷载标准值 Q=3.000×1.800/3=1.800kN/m
荷载的计算值 q=1.2×0.038+1.2×0.210+1.4×1.800=2.818kN/m
小横杆计算简图
2、抗弯强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩
计算公式如下:
M=2.818×0.9002/8=0.285kN.m
=0.285×106/5080.0=56.167N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
荷载标准值q=0.038+0.210+1.800=2.048kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×2.048×900.04/（384×2.06×105×121900.0）=0.697mm
小横杆的最大挠度小于900.0/150与10mm,满足要求!
（二）、大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。
用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038×0.900=0.035kN
脚手板的荷载标准值P2=0.350×0.900×1.800/3=0.189kN
活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.800/3=1.620kN
荷载的计算值P=（1.2×0.035+1.2×0.189+1.4×1.620）/2=1.268kN
大横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
M=0.08×（1.2×0.038）×1.8002+0.267×1.268×1.800=0.621kN.m
=0.621×106/5080.0=122.325N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下:
集中荷载最大挠度计算公式如下:
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1=0.677×0.038×1800.004/（100×2.060×105×121900.000）=0.11mm
集中荷载标准值P=0.035+0.189+1.620=1.844kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V1=1.883×1843.560×1800.003/（100×2.060×105×121900.000）=8.06mm
最大挠度和V=V1+V2=8.171mm
大横杆的最大挠度小于1800.0/150与10mm,满足要求!
（三）、扣件抗滑力的计算:
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8.0kN；
R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
1.荷载值计算
横杆的自重标准值P1=0.038×1.800=0.069kN
脚手板的荷载标准值P2=0.350×0.900×1.800/2=0.283kN
活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.800/2=2.430kN
荷载的计算值R=1.2×0.069+1.2×0.283+1.4×2.430=3.825kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:
单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；
双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN；
（四）、脚手架荷载标准值:
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/m）；本例为0.1337
NG1=0.134×19.000=2.540kN
（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35
NG2=0.350×4×1.800×（0.900+0.300）/2=1.512kN
（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15
NG3=0.150×1.800×4/2=0.540kN
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005
NG4=0.005×1.800×19.000=0.171kN
经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.763kN。
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=3.000×2×1.800×0.900/2=4.860kN
风荷载标准值应按照以下公式计算
其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：
W0=0.400
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=0.840
Us——风荷载体型系数：
Us=1.000
经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.400×0.840×1.000=0.235kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+0.85×1.4NQ
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=0.85×1.4Wklah2/10
其中Wk——风荷载基本风压标准值（kN/m2）；
la——立杆的纵距（m）；
h——立杆的步距（m）。
（五）、立杆的稳定性计算:
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=12.52kN；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；
k——计算长度附加系数，取1.155；
u——计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.50；
A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；
W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=5.08cm3；
——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到
=137.82
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=11.50kN；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；
l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=3.12m；
k——计算长度附加系数，取1.155；
u——计算长度系数，由脚手架的高度确定；u=1.50
A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；
W——立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3；
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.163kN.m；
——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到
=158.71
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
（六）、连接件的计算:
连接件的轴向力计算值应按照下式计算：
Nl=Nlw+No
其中Nlw——风荷载产生的连接件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：
Nlw=1.4×wk×Aw
wk——风荷载基本风压标准值，wk=0.235kN/m2；
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×5.40=19.440m2；
No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000
经计算得到Nlw=6.401kN，连墙件轴向力计算值Nl=11.401kN
连接件轴向力设计值Nf=A[f]
其中——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.58的结果查表得到=0.95；
A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=95.411kN
Nf>Nl，连接件的设计计算满足要求!
（七）、悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的第一个锚固点，A为第二个锚固支点。
悬臂单跨梁计算简图
支座反力计算公式
支座弯矩计算公式
C点最大挠度计算公式
其中k=m/l,kl=ml/l,k2=m2/l。
本工程算例中，m=1050mm，l=3550mm，ml=300mm，m2=800mm；
水平支撑梁的截面惯性矩I=1272.70cm4，截面模量（抵抗矩）W=141.40cm3。
受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2×4.76+1.4×4.86=12.52kN
水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×25.69×0.0001×7.85×10=0.24kN/m
k=1.40/1.50=0.93
kl=0.30/1.50=0.20
k2=1.20/1.50=0.80
代入公式，经过计算得到
支座反力RA=37.899kN
支座反力RB=-12.497kN
最大弯矩MA=19.017kN.m
抗弯计算强度f=19.017×106/（1.05×141400.0）=128.087N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
受脚手架作用集中计算荷载N=4.76+4.86=9.62kN
水平钢梁自重计算荷载q=25.69×0.0001×7.85×10=0.20kN/m
最大挠度Vmax=5.030mm
按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即2800.0mm
水平支撑梁的最大挠度小于2800.
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