悬挑脚手架施工方案工字钢.docx
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悬挑脚手架施工方案工字钢
一、编制依据
序号
文件名称
编号
备注
1
设计文件（图纸、设计变更、图纸会审）
2
《钢管脚手架》
（GJ22-85）
3
《扣件式钢管脚手架安全技术规范》
（JGJ30—2001）
4
《可锻铸铁分类及技术条件》
（GB078-67）
5
《普通碳素结构钢技术条件》
（GB700-88）
6
《直径5-152mm电焊钢管》
（YB242-63）
7
《钢结构设计规范》
（GB50017—2002）
8
—2001
9
《建筑工程施工组织设计规范》
（GB50502—2009）
二、工程概况
使用性质为高层现代化综合办公楼，分为主体和裙房两部分。
工程规划建筑用地约为102000㎡，总建筑面积为54800㎡。
其中：
半地下为8756㎡，地上为46044㎡。
结构体系为框架剪力墙结构，长202m,宽130.92m，建筑主体高度为75.30m，裙房高度19.20m。
主体建筑地下一层为车库（层高4.5m）,地上十六层（层高分别为6.00、4.20、4.50m）。
其中，裙房部分地上二层（层高6.00m），主体三层至十一层（层高4.20m），十二层至十六层（层高4.50m）。
基础类型为静压混凝土预制管桩。
抗震设防为标准设防（丙类）；抗震等级为二级。
营东大厦地上部分结构整个平面外轮廓线变化不大，一层、二层部分为裙房，因此，部分脚手架可以落到裙房顶面上，选择从三层顶板开始悬挑，即一层、二层、三层采用落地式双排脚手架，四层及四层以上采用悬挑脚手架。
悬挑区段为四段，每四层悬挑一次（为一个区段），轮流上升，受力方式采用工字钢悬挑和钢丝绳拉结。
悬挑脚手架搭设高度为63.80m。
三、脚手架材质选用及质量要求
1.钢管
采用外径为Ø48mm，壁厚3.5mm的无缝钢管。
材质符合《普通碳素结构钢技术条件》GB700-88中的A3钢的技术条件，管材符合《直径5-152mm电焊钢管》YB242-63中的甲类软钢管。
外壁涂桔红色防锈漆，有严重锈蚀、弯曲、压偏损伤及裂纹者挑出。
2.扣件
要符合GJ22-85《钢管脚手架》规定，材质应符合GB078-67《可锻铸铁分类及技术条件》中的技术条件。
3.脚手板
采用宽250mm、厚50mm木跳板。
4、连墙件
连墙杆用Φ48的无缝钢管。
5.安全网
采用绿色2000目（100mm×100mm）密目安全网，长6000mm，宽1800mm。
其性能要符合国家规定和冲韧试验规定。
四、脚手架设计与计算
1、挑架设计
在悬挑层设置悬挑14#的工字钢，水平间距1500mm，悬挑长度1400mm。
其中钢丝绳上部拉接方式是：
在施工四层（八层、十二层、十六层）楼面时，在相应的梁板砼外侧预埋钢筋作吊环（固定工字钢在楼面上用2ф14的圆钢，工字钢距结构外边线为1700mm），吊环间距同14#工字钢（均为1500mm），外挑脚手架的外侧用的钢丝绳作斜拉索。
在悬挑工字钢的端头下部焊接短钢筋，斜拉索绕过短钢筋与上一层预埋吊环用钢丝绳固定，详细做法见下图：
2、立杆、横杆、剪刀撑、拉接点的设计
1）立杆：
立杆用单杆，纵距1500mm，横距900mm，接头用对接扣件。
内立杆距外墙400mm，外立杆距外墙面为1300mm，具体位置详附图。
2）大横杆：
步距1800mm，接头处连接用对接扣件，与立杆连接用直角扣件。
3）小横杆：
间距1500mm，与大横杆连接用直角扣件
4）剪刀撑：
倾斜角度60度。
搭接处和与立杆、横杆连接均用旋转扣件。
具体布置见附图2。
5）横向斜撑：
在同一节间由底层至顶层呈之字型连续布置，除拐角设置外，中间每隔6跨设置一道。
6）连墙点：
沿楼高每层设置一道，沿水平方向每隔6000mm设置一道，有拐角处设置一道。
有两种连接方式，板的是用预埋钢筋绑扎在钢管上（不许焊接），然后前后加扣防滑扣件，连接在主杆与横杆的交叉处。
详细做法见下图：
柱是用钢管环抱固定，详见下图：
7）脚手板：
木脚手板满铺,两端使用12号铁丝捆紧在小横杆上。
8）安全网：
宽1800mm，长6000mm，颜色为绿色。
9）挡脚板：
200mm高，图条的倾角45度，材料为木板，设置在凡是铺设脚手板的作业层。
详细做法见下图：
3、悬挑水平支架抗弯强度验算
悬挑脚手架按结构十二层至十五层即第三悬挑区段（共4层）为一个计算单元计算，其高度为18.0m，对悬挑架计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。
（1）悬挑架荷载的取值与组合
计算基数：
计算高度H=18m步距h=1.8m
立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=0.90m
查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2001）：
钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.014KN/m
安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距ld=1.30m
施工活荷载qk=3KN/m2内立杆至墙距lc=0.40m
（2）脚手架结构自重（包括立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；
查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2001）附表A-1得：
架体每米高度一个立杆纵距承受的自重gk1=0.1337KN/m
NG1K=H×gk1=18.0×0.1337=2.4066KN
（3）构配件自重（包括脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）
⑴外立杆
①木脚手板，按4层满铺计算，单位荷重按0.35kN/m2（按实）计：
NG2K-1=（4×la×lb×0.35）/2×103
=（4×1.50×0.9×0.35）/2×103=945N
②栏杆、挡脚板（按4层计，栏杆每步架1根）
NG2K-2=（2×4×la×G1+4×G2）×103
=（2×4×1.50×0.0384+4×0.014）×103=516.8N
③安全网
NG2K-3=H×la×G3×103=18.0×1.50×0.01×103=270N
④合计
NG2K=945+516.8+270=1731.8N
⑵内立杆
①木脚手板
NG2K-1=（4×la×lb×0.35）/2×103=（4×1.50×0.9×0.35）/2×103
=945N
合计
NG2K=945N
（4）施工均布活荷载
按规范要求，取最不利情况，按荷载最大的装修脚手架考虑，即同时4
层作业层施工：
外立杆NQK外=4×la×lb×qk/2=4×1.50×0.9×3/2=8.1kN
内立杆NQK内=4×la×lb×qk/2=8.1kN
（5）垂直荷载组合
⑴外立杆
N1=1.2×（NG1K+NG2K）+1.4×NQK外
=1.2×（2.4066+1.7318）+1.4×8.1=16.306kN
⑵内立杆
N2=1.2×（NG1K+NG2K）+1.4×NQK内
=1.2×（2.4066+0.945）+1.4×8.1=15.362kN
4．水平悬挑梁设计与验算
本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构，水平悬挑型钢梁采用14#工字钢，长3.2m——5.0m，在五层顶板楼面上预埋2ф14的圆钢对工字钢进行背焊固定，距结构外边线1.7m。
根据《钢结构设计规范》（GB50017—2002）规定进行下列计算与验算：
（1）14#工字钢截面特性：
Wx=101.714×103mm3,Ix=712×104mm4,自重q=0.1688kN/m，弹性模量E=2.06×105N/mm2，翼缘宽度b=80mm，翼缘平均厚度δ=9.1mm，高度h=140mm。
（2）最大弯矩
Mmax=N1×1.3+N2×0.4+q×1.42/2
=16.306×1.3+15.362×0.4+0.1688×1.42/2
=27.51kN·m
（3）强度验算
σ=Mmax/（γx×Wx）
γx----截面发展系数，对工字钢截面，查表得：
γx=1.05；
Wx----对x轴的净截面抵抗矩，查表得：
Wx=101.714×103mm3。
f----型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。
[M]=1.05×101.714×103×215=22.961KN·m＜27.51KN·m=Mmax
∴为确保工字钢的强度满足要求，钢丝绳产生斜向上的力F，与工字钢共同工作。
工字钢不能承担的弯距由钢丝绳承担：
M=27.51-22.96=4.55kN·mF1=M/1.3=3.5KN
∴F=3.64KN
（4）整体稳定验算
根据钢结构设计的规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题。
按附录一之
（二），本悬臂梁跨长0.95米折算成简支梁，其跨度为2×0.95=1.9米，按下列公式计算整体稳定系数ψ：
ψ=（570bδ/l1h）·235/σs
=[570×80×9.1/（1900×140）]×235/215=1.705
则悬挑梁弯曲应力为：
σ=Mmax/（ψ×Wx）
=27.51×106/（1.705×101.714×103）=158.63N/mm2＜f=215N/mm2
∴安全。
16.30615.362（6）14号工字钢后部锚固钢筋设计①锚固钢筋的承载力验算
锚固选用2ф14圆钢预埋在结构五层平板上，吊环承受的拉力为：
N3=Mmax/1.7=27.51/1.7=16.18KN
吊环承受的拉应力为：
σ=N/A=16.18×103/（2×72×3.14）=52.58N/mm2＜[σ]=215N/mm2
∴满足要求。
②锚固钢筋的焊缝验算
σ=F/（lW·δ）
F----作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=N3=16180N；
lW----焊缝的计算长度，取lW=140-10=130mm。
δ----焊缝的计算厚度，取14mm。
σ=16.18×103/（130×14）=8.89N/mm2＜[σ]=160N/mm2
∴满足要求。
（7）由计算结果可知，当挑梁采用14#工字钢时，其强度、挠度、稳定性均符合要求，为安全计本工程另设置钢丝绳拉索，作为安全储备。
5．立杆稳定性计算
16.30616.306103180.25B类地区，6．连墙件计算
轴向力设计值
NL=Nlw+NO
Nlw=1.4×Aw
Aw=6×4.5（连墙件覆盖面积）×0.089（挡风系数）=2.4
NL=1.4×0.41×2.4+5=6.378kN
）钢管的抗压和抗拉强度计算
σ=NL/A=6.378×1000/π[482-（48-3.5）2]=6.27N/mm2
6.27N/mm2<215N/mm2
同时6.378kN（轴向力设计值）<8.00kN（扣件抗滑力）
从以上计算可看出连墙件的薄弱点在扣件与钢管的连接处，只要扣件的抗滑力能满足设计要求，则连墙件整体也满足要求。
所以每根连墙件加扣一个扣件以增大安全储备。
7．大横杆的抗弯强度计算（按三跨连续梁计算）
（1）荷载计算
脚手板自重：
1（三跨）×1.50m（纵距）×0.9m（脚手架宽度）×0.05m（脚手板厚度）×594kg/m3（脚手板密度）=40.095kg=0.4010kN
施工活荷载：
1.5×0.9×3/2=2.025kN
单根横杆的施工荷载：
0.4010/2+2.025=2.226kN
（2）计算简图
（3）弯矩计算
M=系数×FL
边跨：
查表得：
系数=0.175
M=0.175×2.226×1.50=0.584kN·m
支座：
查表得：
系数=-0.150
M=-0.150×2.226×1.50=-0.501kN·m
（4）应力计算
σ=Mmaxymax/Iy=0.584×1000×1000×24/（12.19×104）=114.55N/mm2
114.55N/mm2<215N/mm2
大横杆的抗弯强度满足要求。
8、扣件抗滑计算
R≤RC
按规范要求取扣件的抗滑设计值为8kN
纵向、横向水平杆传递给立杆的竖向作用力设计值（前面已经计算）：
2.226×2=4.452kN<8kN
扣件抗滑能力满足要求。
五、悬挑脚手架的构造要点
1.立杆
相邻立杆接头位置错开布置在不同的步距内，接头与相邻大横杆的距离不大于600mm。
立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧，不得隔步设置或遗漏。
立杆的垂直偏差不得大于架总高的1/300，并同时控制其绝对偏差值不大于75mm。
凡是立杆与大横杆交接处均得加直角扣件，不得减少或隔步设置,以免立杆长度超过计算长度而失稳。
2.大横杆
上下大横杆的接长位置错开布置在不同的纵距内与相邻立杆的距离不大于纵距的500mm。
同一排大横杆的水平偏差不大于该片脚手架的1/250，并不大于50mm。
3.小横杆
贴近立杆布置，搭于大横杆之上并用直角扣件扣紧，在立杆与大横杆交点处必须设置小横杆。
在任何情况下，均不得拆除作为基本构架的小横杆。
4、剪刀撑
剪刀撑采用双杆搭设，剪刀撑要刷黑黄油漆或红白相间的油漆，间距300mm。
搭设时接头处搭接800mm，两个旋转扣件分别位于距两根搭接钢管的端部150mm处，不得用对接扣件搭接剪刀撑。
5、钢丝绳
钢丝绳接头处的接头如下图，钢丝绳夹按图示方法把夹座扣在钢丝绳的工作段上，U形螺栓扣在钢丝绳的尾段上，钢丝绳夹不得在钢丝绳上交替布置。
离套环最近的绳夹尽可能地靠近套环，离套环最远的绳夹不得首先单独紧固，中间两段留有缓冲绳。
绳夹布置完毕后，在使用过程中再进行一次螺母拧紧。
（图中所用绳夹的公称直径为15mm）
六、搭设要点
1、底立杆选择长4000mm和6000mm的两种钢管交错设置。
2、在设置第一排连墙件前，脚手架每隔6跨设置一道抛撑，以确保构架稳定和架上操作人员的安全。
3、剪刀撑应及时设置，滞后不得超过两步。
4、杆件端部伸出扣件之处不得小于100mm，不得大于150mm。
应保持伸出部分杆件长度一致。
5、剪刀撑与大横杆之间要有四道连接，其中钢管搭接接头处一道，中间两道。
6、周边脚手架的大横杆必须交圈和立杆拉接固定。
7、作业层的栏杆和挡脚板设在外立杆内侧，挡脚板用14号镀锌铁丝捆紧在立杆上。
8、搭设的钢管必须横平竖直，整体清晰，图形一致，连接牢固，受荷安全，有安全操作空间，不变形，不摇晃。
9、脚手架的小横杆、上下步距交叉设置于立柱的不同侧面，使立柱在受荷时偏心减小。
10、立杆接长用对接扣件。
大小横杆与立杆连接采用直角扣件。
剪刀撑与立杆或大横杆连接采用旋转扣件。
剪刀撑的接长采用旋转扣件，不得用对接扣件，搭接长度1000mm；所有扣件要拧紧，可用力矩扳手实测，要求达到40－65NM。
过小则扣件容易滑移，过大则会引起扣件的铸铁断裂。
11、脚手板铺放时，要铺平铺稳，用12号铁丝捆紧在小横杆上。
铺板严禁出现端头超出支撑横杆250mm以上未做固定的探头板，对接的搭法如下图:
12、在搭设脚手架时.必须要保证立杆的垂直度和大、小横杆的标高和水平度，使脚手架的步距、横距、纵距始终保持一致。
13、安全网要挂牢，挂紧，不得漏挂，应保持密目安全网的平直，应保持密目安全网在同一个立面或同一高度的色调一致。
14、转角部位底部悬挑架的做法：
如下图：
15、脚手架外立杆内侧满挂安全网，作业层每步必需挂平网，作业层以下每隔10000mm设置一道平网，每隔12000mm满铺一层跳板，安全网的细部张挂方法如上图：
16、当工字钢的布置遇到剪力墙时，在墙体支设模板前在其根部预留“套管”，拆模后即可穿过预留洞口布置工字钢。
该“套管”用木胶板制作成一个木盒子，截面尺寸以能穿过工字钢为宜，但其位置要避开墙体中的暗柱。
具体制作及布置见下图：
七、使用要求
12、作业层架面上实用的施工荷载（人员、材料、和机具重量）不得超过3kN/m2，砂浆和容器总重不得大于1.5KN，施工设备单重不得大于1KN，使用人力在架上搬运和安装的构件的自重不得大于2.5KN。
13、架面堆放的材料应码放整齐稳固，且不得集中堆放，不得影响施工操作和人员通行。
严禁上架人员在架面上奔跑、退行。
14、工人在架上作业中，要注意保护自我安全和他人的安全，避免发生碰撞、闪失和落物，严禁在架上嬉戏打闹和坐在横杆上休息。
15、严禁攀援脚手架上下。
16、在每步架作业完毕后，必须将架上剩余材料物品清理干净。
每日收工前应清理架面上的垃圾，在作业期间，应及时清理落入安全网内的材料、物品、垃圾。
在任何情况下，严禁自架上向下抛掷材料物品和倾倒垃圾。
17、在使用过程中安全网必须保持干净，如有污染、破损情况必须及时处理。
八、拆卸作业
拆卸作业按搭设作业相反的程序进行，但要注意以下几点：
连墙件待其上部杆件拆除完毕后才能松开拆除（伸上来的立杆除外）
松开扣件的杆件应随即拆除，不得松挂在架上。
拆除长杆件时应；两人协同作业，以避免单人作业的闪失事故。
拆下的杆件应运至地面，不得向下抛掷。
当有六级及六级以上大风和雾、雪时应停止脚手架搭设与拆除作业。
九、安全注意事项
在以下情况必须验收检查后方可使用
1搭设完毕；
2连续使用达到6个月；
③在施工中途停止使用超过15天，在重新使用之前；
④在遭受暴风雨、大雪、地震等强力因素作用之后；
⑤在使用过程中发现有显著的变形、沉降、拆除杆件和拉接，以及安全隐患等情况时。
搭设脚手架人员必须持证上岗。
上架必须佩戴安全带、安全帽，穿防滑鞋。
不得将模板支架、揽风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上，严禁悬挂起重设备。
搭拆脚手架时，地面应设围栏警戒标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内。
不得用旋转扣件替换直角扣件使用。
钢丝绳在使用过程中，如果股间有大量的油挤出，表明钢丝绳的荷载已经很大，这是必须换掉该处钢丝绳，以防发生事故。
在悬挑层应满铺一道防护，任何一处不得遗漏，不得随便拆除，应保证不得漏下一块物体。
十、环境要求
装卸钢管时邀轻拿轻放，不得整车倾倒，避免产噪音污染。
废安全网不得燃烧处理，避免产生有毒气体。
十一、成本降低措施
从施工方案编制时，就考虑采用悬挑，而不是满搭，减少材料用量。
安全防护封闭的板材采用废旧的竹胶板。
3、安全网破损不是很厉害的，进行修补后再次使用，提高周转次数。
附图：
1、悬挑脚手架平面布置图
2、悬挑脚手架立面布置图
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