悬挑脚手架施工方案.docx

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悬挑脚手架施工方案

中国水电建设集团十五工程局有限公司

延安市中医医院迁址新建项目

悬挑式脚手架专项施工方案

编制：

审核：

审批:

中国水电建设集团十五工程局有限公司

延安市中医医院迁址新建项目部

2015年6月1日

一.编制依据：

1.延安市中医医院迁址新建项目施工图纸

2、延安市中医医院迁址新建项目施工组织设计

3.《建筑施工扣件式该工程钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2013

4.《建筑施工手册》

5.《建筑施工计算手册》

6.建筑施工高处作业安全技术操作规程

7.《建筑结构荷载规范》GB50009-2011

8.《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）

二.工程概况：

建筑物抗震本工程结构安全等级为二级，建筑耐火等级为地上一级，基地基础设计等级为丙级。

建筑物抗震等级为四级抗震；本工程位于延安新区北区，总建筑面积115600㎡。

主要建筑物：

一期门诊综合楼：

地下一层，地上十六层，建筑高度67m，框架结构及框剪结构。

二期住院楼：

地下一层，地上十二层，高48m，框剪结构。

行政后勤管理楼及中药制剂楼：

下一层，地上四层，高度15.94m和19.3m,框架结构。

学术报告厅：

地上一层，高度8.8m框架结构。

高压氧舱：

地上一层，框架结构。

三.施工部署：

1.脚手架设计：

本工程一期门诊住院综合楼和二期住院楼为高层结构，其余结构主体为低层结构。

根据主体结构形式和建筑高度，为了保证施工人员的安全，采取2层以上沿建筑物外侧搭设分段悬挑封闭型脚手架，五层悬挑一次，每次高度为19.5m，悬挑层分别是二层、七层、十二层楼板上设置预埋件固定悬挑工字型钢梁，沿建筑物外侧在悬挑钢梁上设置ф48钢管脚手架，钢梁采用普通工字钢20a，间距为1.35m。

脚手架采用单管双排立杆，内立杆距离建筑物350mm，内外立杆之间距离为1.05米，纵距为1.35米，步距1.5米，连墙件的间距为2步2跨（2步为一个楼层），脚手架与建筑物采用刚性连接，并沿双排脚手架外侧立面整个长度和高度设置剪刀撑，并由底至顶连续设置，每道剪刀撑宽度不少于4跨，且不少于6m，斜杆与地面夹角为45°~60°之间，该工程为封闭式脚手架，在每侧建筑物拐角处设置横向斜撑外，中间每隔6跨设置一道横向斜撑，斜撑由底至顶层呈之字型连续布置，脚手架采用冲压钢脚手板在作业层满铺，由于脚手架采用了剪刀撑、斜撑并与墙体采取了刚性连接，故可将脚手架视作“无侧移多层刚架”，按建筑施工计算手册无侧移刚架柱的计算系数，µ可取0.77。

四.脚手架的计算：

选用材料计算参数：

ф48钢管：

截面积A＝489mm2惯性矩I＝12.19×104mm4

截面模量W＝5.08×103mm3回转半径i＝15.8mm

每米长质量g＝38.4N/m弹性模量E＝2.06×105N/mm2

钢管抗拉、抗压和抗弯强度设计值f＝205N/mm2

㈠、横向水平杆计算（小横杆）：

小横杆间距为立杆间距的1/2取为0.675米，小横杆按简支梁计算，计算跨度L0＝1.05米

1.荷载计算：

①永久荷载（恒载）计算：

冲压钢脚手板自重标准值0.3kN/m2

小横杆自重标准值0.0384kN/m

②可变荷载（活载）计算：

施工均布活荷载标准值按装饰荷载2kN/m2

2.弯矩计算：

脚手板自重标准值产生的弯矩：

MGK＝qL2/8＝（0.3×0.675+0.0384）×1.052/8＝0.033KN.m

施工荷载标准值产生的弯矩：

MQK＝2.0×0.675×1.052/8＝0.19KN.m

横向水平杆弯矩设计值：

M＝1.2MGK+1.4MQK

＝1.2×0.033+1.4×0.19

＝0.0396+0.266

＝0.306KN.m

3.小横向水平杆的抗弯强度计算：

σ＝M/W≤[f]＝205N/mm2

σ＝M/W

＝0.306×106/5.08×103

＝60.24N/mm2<[f]＝205N/mm2

经过计算满足强度要求

4.横向水平杆的饶度计算（规范规定）：

υ≤[υ]

υmax＝5qL4/384EI

＝5×[1.2×（0.3×0.675+0.0384）+1.4×2×0.675]×10504/（384×2.06×105×12.19×104）

＝2.10mm≤[υ]＝L/150或10mm

＝2.10mm≤[υ]＝1000/150或10mm

＝2.10mm≤[υ]＝6mm

经计算满足要求

㈡纵向水平杆（大横杆）的计算：

纵向水平杆按三跨连续梁计算，大横杆长度为1.35米，大横杆计算时按在大横杆中部由小横杆传来一个集中荷载进行计算，计算简图如下：

1.荷载计算：

①小横杆传给大横杆的集中力P

P＝[1.2×（0.3×0.675+0.0384）+1.4×2×0.675]×1.05/2

＝（0.289+3.15）×1.05/2＝1.14kN

②沿纵向水平杆的均布荷载q

栏杆、挡脚板自重标准值0.11kN/m（脚手架规范）

沿脚手架纵向挂安全网或密目网0.05kN/m

q＝0.11+0.05＝0.16kN/m

q＝0.16×1.2＝0.192kN/m

2.弯矩计算：

根据计算表中系数可知在集中荷载和均布荷载作用下跨中最大弯矩：

Mmax＝0.175×PL+0.080×qL2

＝0.175×1.14×1.5+0.080×0.192×1.352

＝0.27+0.03＝0.30KN.m

支座最大弯矩：

Mmax＝0.150×PL+0.1×qL2

＝0.150×1.14×1.35+0.1×0.192×1.352

＝0.23+0.035＝0.265KN.m

取跨中和支座最大的弯矩进行计算：

M＝0.30KN.m

3.纵向水平杆的抗弯强度计算：

σ＝M/W≤[f]

σ＝0.30×106/（5.08×103）＝59.06N/mm2<[f]＝205N/mm2

满足要求

4.纵向水平杆的饶度计算：

υ≤[υ]

按建筑结构静力计算手册查得：

最大饶度

υ＝1.146×PL3/100EI+0.677×qL4/100EI

υ＝1.146×1.14×103×13503/（100×2.06×105×12.19×104）+0.677×0.192×13504/（100×2.06×105×12.19×104）

＝2.80+0.262

＝3.07mm≤[υ]＝L/150或10mm

＝3.07mm≤[υ]＝1500/150＝10mm

经计算满足要求

㈢.立杆的计算：

悬挑七层脚手架立杆总高21米，立杆纵向间距1.35米，立杆横向间距为1.05m，脚手架步距为1.5米，立杆计算时考虑施工人员1层作业。

1.荷载计算：

①.永久荷载（恒载）计算：

a.每米立杆承受的结构自重标准值（双排脚手架）0.1394KN/m

b.冲压脚手板自重标准值0.3KN/m2

c.栏杆及挡脚板自重标准值0.11KN/m

d.安全网或密目网自重标准值0.05KN/m2

②可变荷载计算：

a.施工均布荷载标准值：

2KN/m2

b.脚手架水平风荷载标准值：

基本风压ω0＝0.45KN/m2

风压高度变化系数μz＝2.09（高耸结构规范）

脚手架风荷载体形系数μs＝1.3φ

φ1查表为0.095φ2=1.2×（100-nA0）/100=1.2×（100-2300×0.013）/100=0.8412

挡风系数φ＝1.2An/Aw＝φ1+φ2-φ1×φ2/1.2＝0.87

μs＝1.3×0.87＝1.13

水平风荷载标准值：

ωk＝0.7μzμsω0＝0.7×2.09×1.13×0.45＝0.74KN/m2

2.内力计算：

①立杆轴向力设计值N计算：

外立杆有安全网，挡脚板荷载，外立杆荷载大，综合考虑计算外立杆

不组合风荷载时：

N1＝1.2（NG1k+NG2k）+1.4NQK

N1＝1.2｛0.1394×21+0.3×1.05/2×1.5×2+0.11×1.5+0.05×1.5×21｝+1.4×3×（1.05+0.3）/2×1.5

＝1.2（2.97+0.47+0.165+1.58）+4.25

＝6.024+4.25＝10.27KN

组合风荷载时：

N2＝1.2（NG1k+NG2k）+0.85×1.4NQK

N2＝6.024+0.85×4.25

N2＝9.64KN

②立杆的计算长度、稳定系数的计算：

L0＝kμhk＝1.155μ＝1.5

L0＝kμh＝1.155×1.5×1.5＝2.598m

λ＝L0/i＝2.598×103/15.8＝164.4查表φ＝0.262

③由风荷载设计值产生的立杆段弯矩：

Mw＝0.85×1.4ωkLah2/10＝0.85×1.4×0.74×1.5×1.52/10＝0.297KN.m

3.立杆的稳定性计算：

不组合风荷载时N/φA≤[f]

N/φA＝10.91×103/（0.262×489）＝85.2N/mm2<[f]＝205N/mm2

组合风荷载时：

N，/φA+MW/W≤[f]

N，/φA+MW/W＝10.27×103/（0.262×489）+0.297×106/（5.08×103）

＝80.16+58.46＝138.62N/mm2<[f]

＝205N/mm2

4.脚手架可搭设高度HS计算：

查表为：

gk＝0.1394

不组合风荷载时：

HS＝｛φAf－（1.2NG2k+1.4NQK）｝/1.2gk

HS＝[0.262×489×205－｛1.2×（0.236+0.165+1.8）×103）+4.25×103｝]/（1.2×0.1394）

＝115.81m

组合风荷载时：

MWK＝ωkLah2/10＝0.74×1.5×1.52/10＝0.25KN.m

HS＝[φAf－｛1.2NG2k+0.85×1.4（NQK+MWKφA/w）｝]/1.2gk

HS＝[φAf－｛1.2NG2k+0.85×1.4×NQK+0.85×1.4MWKφA/w）｝]/1.2gk

HS＝[26264－｛2641.2+0.85×4250+0.85×1.4×（0.25×106×0.262×489）/5.08×103｝]/0.16728

＝74.77m

本工程脚手架搭设高度每次悬挑为24m小于规范搭设高度HS26m所以安全。

㈣.连墙件计算：

1.由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值：

NLW＝1.4ωkAW＝1.4×0.74×2.7×2.7＝7.55KN

2.连墙件的轴向力设计值计算：

NL＝NLW+N0

NL＝7.55+5＝12.55KN

3.连墙件稳定性计算：

N、/φA≤[f]

连墙件的计算长度按L0＝0.4米计算

长细比λ＝L0/i＝400/15.8＝25.32查表φ＝0.932

N，/φA＝12.55×103/（0.932×489）＝27.54N/mm2≤[f]＝205N/mm2

4.连墙件扣件的抗滑承载力验算：

扣件抗滑承载力设计值8KN，每个连墙件采用2φ48钢管与建筑物进行刚性连接，由2个直角扣件连接，则

NL＝12.55KN<2×8＝16KN

满足抗滑要求

㈤悬挑脚手架挑梁的计算：

挑梁采用普通热轧工字钢20a挑梁悬挑长度为1.6米，锚固长度为2.9，因阳台是悬挑楼板，为了保证阳台不受力，阳台及阳台之间的脚手架采用6.0m工字钢，悬挑2.15m，锚固3.85m。

普通热轧工字钢20a挑梁间距为1.35米，与立杆间距相同，并沿建筑物外侧均匀布置，挑梁布置见下图。

工字钢截面特性值：

截面积：

A＝3555mm

每米重量：

q＝279.1N/m

惯性矩：

I＝2369×104mm4

截面模量：

W＝236.9×103mm3

回转半径：

r＝81.6mm

普通工字钢：

f＝215N/mm2

截面面积矩：

S＝136.1×103mm3

注：

括号内的数字是阳台处用的工字钢长度为6000mm。

2道[10槽钢与工字钢满焊，[10槽钢布置在脚手架底部，沿脚手架通长布置。

计算简图如下：

1.荷载计算：

Ф48脚手架3.84Kg/m

扣件1.5Kg/个

钢脚手板0.3KN/m2

安全网0.5Kg/m2

每步脚手架单排的荷载：

立杆：

1.5×38.4=57.6N

大横杆：

1.35×38.4=51.8N

小横杆：

0.7×38.4=26.88N

扣件：

3×1.5=45N

脚手板：

0.3×1.35×1.05/2=212.6N

安全网1.5×1.35×5=10.13N

剪刀撑：

150N

挡脚板：

0.11×1.35=149N

[10自重100×1.35=135N

荷载合计：

840N

施工荷载：

1.35×1.05×2÷2=1.42

立杆传来的集中力P＝0.84×14×1.2+1.4×1.42=16.1KN

钢梁传来的自重均布荷载q＝279.1N/m

2.内力计算：

挑梁根部支座处的最大弯矩

M＝16.1×1.5+16.1×0.45+0.2791×（1.5+0.1）2

M＝31.4+0.35＝31.75KN.m

支座处的剪力

Q＝P+P+qL＝16.1×2+0.279×1.60＝32.2+0.45＝32.65KN

3.强度计算：

σ＝M/W≤[f]

σ＝M/W＝31.75×106/（236.9×103）=134.02N/mm<[f]＝215N/mm2

满足抗弯要求

4.抗剪验算：

V＝QS/Iδ≤[V]

V＝QS/Iδ＝32.65×103×136.1×103/（2369×104×7）＝26.80N/mm<[V]＝100N/mm2

满足抗剪要求

4.挠度验算

F=0.84×14+1.42=13.18KN

W1=FL3/3EI=13.18×103×15003/3×2.06×105×2369×104

=3.04mm

W2=Fb2L（3-b/L）/6EI

=13.18×103×1500×4502/6×2.06×105×2369×104

=0.36mm

W3=Ql4/8EI=279.1×10-3×16004/8×2.06×105×2369×104

=0.036mm

W=W1+W2+W3

=3.04+0.36+0.036

=3.44mm<1600/400=4mm

5.工字钢梁锚固端吊环拉力计算：

计算简图如下：

施工中设2个锚固环，锚固环位于支座处2.8米。

根据力矩平衡原理锚固环的拉力R

R＝[16.1×（1.5+0.45）+0.2791×1.602/2]/2.8

＝（31.40+0.36）/2.8＝11.34KN

工字钢梁锚固于楼板一端锚固钢筋为圆钢直径22mm根据吊环计算公式：

圆钢Ф22As=3.801cm2

f＝9807G/nAS<[σ]

＝9800×1.134/（2×380.1）＝29.26N/mm2<50N/mm2

满足强度要求

㈥阳台及阳台之间的工字钢挑梁的计算

1.内力计算：

挑梁根部支座处的最大弯矩

M＝16.1×2.05+16.1×1.0+0.2791×（2.15）2/2

M＝49.105+0.65＝49.75KN.m

支座处的剪力

Q＝P+P+qL＝16.1×2+0.279×2.15＝32.2+0.45＝32.80KN

2.强度计算：

σ＝M/W≤[f]

σ＝M/W＝49.75×106/（236.9×103）=210N/mm<[f]＝215N/mm2

满足抗弯要求

3.抗剪验算：

V＝QS/Iδ≤[V]

V＝QS/Iδ＝32.80×103×136.1×103/（2369×104×7）＝26.92N/mm<[V]＝100N/mm2

满足抗剪要求

4.挠度验算

F=0.84×14+1.42=13.18KN

W1=FL3/3EI=13.18×103×20503/3×2.06×105×2369×104

=7.76mm<2150/400=5.38mm

不满足要求，所以采用钢丝绳斜拉加固。

N1=13.18×103×1000÷2050=6429N

N2=6429+13180+279.1×0.1=19637N

α=arctg3.0/2.15=54.37°

N=N2/sin54.37=19.637/sin54.37=24.16KN

采用6×19钢丝绳2根Ф14的抗拉强度为1700N/mm2，极限断破力为123.0KN

αF/K=2×0.85×123/8=26.14KN>24.16KN

所以满足要求。

由于钢丝绳斜拉，槽钢承受压力

NH=Ncosα=24.16×cos54.37=14.07N

故NH/A+MX/W=14.07×103/3550+210=3.96+210=213.96<215215N/mm2

符合要求。

钢丝绳穿过墙体，采用直径为Ф25钢筋固定，钢筋长度为500mm。

钢筋的剪应力计算：

Ф25钢筋的截面积为4.91cm2

τ=Q/A=24.16×103/491=49.27<[τ]

符合要求

五.脚手架构造要求：

㈠纵向水平杆的构造应符合下列规定:

大横杆置于小横杆之上，在立杆内侧，用直角扣件与立杆扣紧；其长度大于3跨、不小于6m，同一步大横杆四周要交圈。

大横杆采用对接扣件连接，其接头交错布置，不在同步、同跨内。

相邻接头水平距离不小于500mm，各接头距立杆的距离不大于500mm。

1.纵向水平杆宜设置在立杆内侧,其长度不宜小于3跨；

2.纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。

对接、搭接应符合下列规定：

a.纵向水平杆的对接扣件应交错布置：

两根相邻纵向水平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在水平方向错开的距离不应小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3；

b.搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm；

c.采用钢脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。

㈡横向水平杆的构造应符合下列规定:

每一立杆与大横杆相交处（即主节点）都必须设置一根小横杆，并采用直角扣件扣紧在大横杆上，小横杆间距在立杆之间增加小横杆。

小横杆伸出外排大横杆150mm，伸出里排大横杆300mm，

1.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。

2.作业层上非主节点处的横向水平杆最大间距不应大于纵距的1/2，本工程间距为0.75米。

3.当采用钢脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上。

㈢扫地杆

纵向扫地杆采用紧固件固定在挑出的工字钢上并与立杆用直角扣件紧固，横向扫地杆采用直角扣件紧固在纵向扫地杆下方的立杆上。

㈣脚手板的设置应符合下列规定：

1.作业层脚手板应铺满、铺稳，离开墙面120～150mm。

2.钢脚手板应设置在三根横向水平杆上。

当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支承，但应将脚手板两端与其可靠固定，严防倾翻。

脚手板的铺设可采用对接平铺，亦可采用搭接铺设。

脚手板对接平铺时，接头处必须设两根横向水平杆，脚手板外伸长应取130—150mm，两块脚手板外伸长度的和不应大于300mm；脚手板搭接铺设时，接头必须支在横向水平杆上，搭接长度应大于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100mm。

3.作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板长两端均应与支承杆可靠地固定。

㈤立杆

1.每根立杆底部应设置底座，底座采用[10槽钢，槽钢与工字钢满焊，防止立杆发生偏移。

2.脚手架必须设置纵、横向扫地杆。

纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。

横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

3.脚手架底层步距不应大于2m，本工程步距为1.5米。

4.立杆必须用连墙件与建筑物可靠连接,连墙件布置间距本工程为两步两跨。

5.立杆接长除顶层顶步可采用搭接外,其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。

对接、搭接应符合下列规定：

a.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。

b.搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。

6.立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。

㈥连墙件

连墙件采用刚性连接，垂直间距为3.0m，水平间距为3.0m，连墙杆采用2ф48×3.5的钢管，与建筑物和脚手架的连接采用2个直角扣件。

在建筑物首层设置两道连墙件，连墙件横竖向顺序排列、均匀布置、与架体和结构立面垂直，从底部第一根大横杆就开始布置连墙杆，靠近暗柱的小横杆可直接作连墙用。

1.本工程连墙件设置根据计算为两步两跨，连墙件的布置应符合下列规定:

a.宜靠近主节点设置,偏离主节点的距离不应大于300mm，连墙杆伸出扣件的距离应大于100mm。

b.应从底层第一步纵向水平杆处开始设置，当该处设置有困难时，应采用其它可靠措施固定。

c.宜优先采用菱形布置，也可采用方形、矩形布置，本工程连墙件采用方形布置。

d.对于本工程局部开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距为建筑物的层高3m（2步），本工程在一个层高两步范围内设置2个连墙件。

2.由于本工程连墙件采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。

3.连墙件的构造应符合下列规定:

a.连墙件中的连墙杆呈水平设置,当不能水平设置时,与脚手架连接的一端应下斜连接,不应采用上斜连接。

b.连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造。

4.当脚手架下部暂不能设连墙件时可搭设抛撑。

抛撑应采用通长杆件与脚手架可靠连接，与地面的倾角应在45°--60°之间；连接点中心至主节点的距离不应大于300mm。

抛撑应在连墙件搭设后方可拆除。

（七）剪刀撑与横向斜撑

1.本脚手架工程采用单杆剪刀撑和横向斜撑，斜杆与立杆的相交点处于同一条直线上，并沿架高连续布置,剪刀撑的一根斜杆扣在立杆上,另一根斜杆扣在小横杆上,在中间增加2—4扣结点.所有的固定点距主节点的距离不大于150mm。

2.剪刀撑的设置应符合下列规定:

a.每道剪刀撑跨越的立杆根数为不应小于4跨不大于7跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角为45。

。

4.由于该工程高度为98ｍ，所以在双排脚手架外侧立面沿高度和长度连续设置剪力撑，并应由底至顶连续设置。

5.剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。

6.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，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。

7.本工程脚手架为封闭型脚手架，沿高度设横向斜撑。

（八）斜道

1.该工程上人斜道采用之字型斜道。

2.斜道的构造应符合下列规定:

a.斜道宜附着外脚手架或建筑物设