脚手架工程专项施工方案已通过专家论证.docx

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脚手架工程专项施工方案已通过专家论证

第一章编制说明

第一节编制依据

2主要规范、规程

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

3施工组织设计

第二节工程概况

准东地区是国家规划建设的第14个能源基地（新疆）的重要组成部分，当地水资源极端匮乏直接影响到准东地区的经济发展。

东延供水工程从引额济乌工程引水，输送至准东五彩湾和将军庙工业园区，解决了准东工业园区的原水供应难题。

而老君庙二级供水工程作为东延供水工程的二级供水项目，主要解决准东工业园区西黑山、芨芨湖和老君庙片区的生产、生活用水问题。

老君庙二级供水工程地处新疆准东经济技术开发区的东部，位于新疆维吾尔自治区天山北麓东端，准噶尔盆地东南缘，东经88°30′～89°30′，北纬43°30′～45°，扼居南北疆与东疆交汇地带，西与阜康市接壤，北越卡拉麦里山与阿尔泰地区的富蕴县相连，南以博格达山分水岭同吐鲁番、哈密地区为界，总面积5.03万km2。

境内有对蒙古国开放的国家级口岸乌拉斯台口岸。

西距自治区首府乌鲁木齐306～346km。

老君庙二级供水工程从将军庙事故备用水池取水，终点至西黑山矿区与老君庙矿区间无煤带处老君庙事故备用水池。

供水对象为岌岌湖工业园区及老君庙工业园区各用水企业工业及生活用水。

工程拟分期建设，近期2017年年取水量3150万m³、设计流量1.00m³/s,远期2020年年取水量6250万m³、设计流量1.98m³/s。

将军庙水池最高水位522.5m、最低水位516.5m，老君庙水池最高水位758.77m,最低水位749.0m。

该工程主要水工建筑物有蓄水池、一、二、三级泵站、沿线管道、阀井等。

第三节设计总体思路

结合本工程结构形式、实际施工特点，裙楼四周搭设落地式全高全封闭的扣件式双排钢管脚手架，主楼搭设全封闭扣件式悬挑脚手架，标准层的高度为3.6m，每次搭设4层，故每次搭设高度为16m。

此脚手架用于安全防护。

第二章脚手架计算书

第一节脚手架计算

一、脚手架参数

双排脚手架搭设高度为25.5m，24米以下采用双管立杆，24米以上采用单管立杆；

搭设尺寸为：

横距Lb为1m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.5m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为双扣件；取扣件抗滑承载力系数为1.00；

连墙件采用两步三跨，竖向间距3m，水平间距4.5m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

3.000kN/m2；脚手架用途:

结构脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

基本风压0.55kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）:

0.1394；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.140；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板类别:

木脚手板；栏杆挡板类别:

木脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m）:

0.038；

脚手板铺设总层数:

3；

单立杆脚手板铺设层数:

0；

5.地基参数

地基土类型:

素填土；地基承载力标准值（kPa）:

120.00；

立杆基础底面面积（m2）:

0.20；地基承载力调整系数:

1.00。

二、大横杆的计算:

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.35×1/（2+1）=0.117kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×1/（2+1）=1kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.117=0.186kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×1=1.4kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2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:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.186×1.52+0.10×1.4×1.52=0.348kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.186×1.52-0.117×1.4×1.52=-0.41kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.348×106,0.41×106）/5080=80.709N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=80.709N/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：

νmax=（0.677q1l4+0.990q2l4）/100EI

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.117=0.155kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=1kN/m；

最大挠度计算值为：

ν=0.677×0.155×15004/（100×2.06×105×121900）+0.990×1×15004/（100×2.06×105×121900）=2.207mm；

大横杆的最大挠度2.207mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001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=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.35×1×1.5/（2+1）=0.175kN；

活荷载标准值：

Q=3×1×1.5/（2+1）=1.500kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.175）+1.4×1.5=2.379kN；

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=ql2/8

Mqmax=1.2×0.038×12/8=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=Pl/3

Mpmax=2.379×1/3=0.793kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.799kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.799×106/5080=157.244N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=157.244N/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:

νqmax=5ql4/384EI

νqmax=5×0.038×10004/（384×2.06×105×121900）=0.02mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.175+1.5=1.733kN；

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:

νpmax=Pl（3l2-4l2/9）/72EI

νpmax=1732.6×1000×（3×10002-4×10002/9）/（72×2.06×105×121900）=2.449mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.02+2.449=2.469mm；

小横杆的最大挠度为2.469mm小于小横杆的最大容许挠度1000/150=6.667与10mm,满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为16.00kN。

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（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取16.00kN；

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=0.038×1.5×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×1/2=0.019kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1×1.5/2=0.262kN；

活荷载标准值:

Q=3×1×1.5/2=2.25kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.058+0.019+0.262）+1.4×2.25=3.557kN；

R<16.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载计算:

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：

D表示单立杆部分，S表示双立杆部分。

（1）每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1394kN/m

NGD1=[0.1394+（1.50×2/2）×0.038/1.50]×（25.50-24.00）=0.267kN；

NGS1=[0.1394+0.038+（1.50×2/2）×0.038/1.50]×24.00=5.189kN；

（2）脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2

NGD2=0.35×0×1.5×（1+0.3）/2=0kN；

NGS2=0.35×（14-0）×1.5×（1+0.3）/2=4.778kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m

NGD3=0.14×0×1.5/2=0kN；

NGS3=0.14×（14-0）×1.5/2=1.47kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NGD4=0.005×1.5×（25.5-24）=0.011kN；

NGS4=0.005×1.5×24=0.18kN；

经计算得到，静荷载标准值

NGD=NGD1+NGD2+NGD3+NGD4=0.278kN；

NGS=NGS1+NGS2+NGS3+NGS4=11.616kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=3×1×1.5×2/2=4.5kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

Nd=1.2NGD+0.85×1.4NQ=1.2×0.278+0.85×1.4×4.5=5.689kN；

Ns=1.2NGS+0.85×1.4NQ=1.2×11.616+0.85×1.4×4.5=19.295kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'd=1.2NGD+1.4NQ=1.2×0.278+1.4×4.5=6.634kN；

N's=1.2NGS+1.4NQ=1.2×11.616+1.4×4.5=20.24kN；

六、立杆的稳定性计算:

外脚手架采用双立杆搭设，按照均匀受力计算稳定性。

稳定性计算考虑风荷载，按立杆变截面处和架体底部不同高度分别计算风荷载标准值。

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

ω0=0.55kN/m2；

μz--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：

μz=0.904，0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.214；

经计算得到，立杆变截面处和架体底部风荷载标准值分别为:

Wk1=0.7×0.55×0.904×0.214=0.074kN/m2；

Wk2=0.7×0.55×0.74×0.214=0.061kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW分别为:

Mw1=0.85×1.4Wk1Lah2/10=0.85×1.4×0.074×1.5×1.52/10=0.03kN·m；

Mw2=0.85×1.4Wk2Lah2/10=0.85×1.4×0.061×1.5×1.52/10=0.024kN·m；

1.主立杆变截面上部单立杆稳定性计算。

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=Nd=5.689kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=N'd=6.634kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.599m；

长细比:

L0/i=164；

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=0.262

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时

σ=5688.54/（0.262×489）+29913.255/5080=50.289N/mm2；

立杆稳定性计算σ=50.289N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=6633.54/（0.262×489）=51.777N/mm2；

立杆稳定性计算σ=51.777N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.架体底部立杆稳定性计算。

考虑风荷载时,双立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=[1.2×（NGD+NGS）+0.85×1.4×NQ]/2=9.814kN；

不考虑风荷载时,双立杆的稳定性计算公式

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=[1.2×（NGD+NGS）+1.4×NQ]/2=10.287kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.599m；

长细比:

L0/i=164；

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=0.262

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时

σ=9814.05/（0.262×489）+24486.514/5080=81.422N/mm2；

立杆稳定性计算σ=81.422N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=10286.55/（0.262×489）=80.29N/mm2；

立杆稳定性计算σ=80.29N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的稳定性计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.55，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.55=0.076kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.5m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=1.433kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.433kN；

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l/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN；

Nl=6.433

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=6.433小于双扣件的抗滑力16kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

八、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=120kPa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=120kPa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=1；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=98.141kPa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=1.2×（NGD+NGS）+0.85×1.4×NQ=1.2×（0.278+11.616）+0.85×1.4×4.5=19.628kN；

基础底面面积：

A=0.2m2。

p=98.141kPa≤fg=120kPa。

地基承载力满足要求！

第二节钢悬挑脚手架计算

由于主楼为高层框架结构，故本工程采用普通型钢悬挑脚手架

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为16m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5m，立杆的横距为1m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.6m，水平间距3m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

3.000；脚手架用途:

结构脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处内蒙古东乌珠穆沁旗，基本风压0.55kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.140；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

4层；

脚手板类别:

木脚手板；栏杆挡板类别:

木脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用20a号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度2.3m。

锚固压点螺栓直径（mm）:

20.00；

楼板混凝土标号:

C30；

6.拉绳与支杆参数

钢丝绳安全系数为:

6.000；

钢丝绳与墙距离为（m）:

3.300；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物1.2m。

二、大横杆的计算:

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.35×1/（2+1）=0.117kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×1/（2+1）=1kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.117=0.186kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×1=1.4kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2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:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.186×1.52+0.10×1.4×1.52=0.348kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.186×1.52-0.117×1.4×1.52=-0.41kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.348×106,0.41×106）/5080=80.709N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=80.709N/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：

νmax=（0.677q1l4+0.990q2l4）/100EI

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.117=0.155kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=1kN/m；

最