上海某高层(30层)住宅楼工程扣件式钢管脚手架施工方案.doc

脚手架施工方案一、工程概况 本工程*1#、5#楼工程，剪力墙结构地下一层，层高3.6米；地上30层，层高2.9米，属高层住宅建筑。 根据上海市高层建筑脚手架施工规程规定，1#、5#楼外脚手采用扣件式钢管脚手架，外覆密目安全网。二、编制依据1、建筑施工手册2、上海市高层建筑施工手册3、高层建筑施工4、简明施工计算手册5、高层建筑脚手架施工规程三、施工前的准备（1）人力资源的准备 为了保证施工进度及施工的顺利进行，脚手架在施工前，宜事先安排好作业班组，确立脚手架施工管理班子。脚手架施工须由专业的架子工进行施工。在搭设落地式脚手架时采用专业架子工20人、配合杂工10人，在搭设悬挑式脚手架时采用专业架子工30人、配合杂工15人。（2）机械、设备、机具等的准备 脚手架在搭设过程中垂直运输量较大，须塔吊等大型机械配合施工，现1#、5#楼QTZ80塔吊、QT63塔吊各一台已安装就位，塔吊使用前须经过安检合格。每个架子工须配备扳手、防护手套、保险带、安全帽等物品、设备，确保脚手架施工安全、顺利的进行。四、施工方案（1）脚手架的设计 本工程1#、5#楼结构外型一致，外围护脚手架均选用扣件式钢管脚手架，详见附图一。 1#、5#楼总高均为二十九层，层高2.9米，地下一层，层高3.6米。根据高层建筑施工脚手架搭设要求建筑施工安全检查标准、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范标准当搭设高度超过一定高度后都要分段悬挑搭设（上海规定为50米）。1#、5#楼110层外脚手架采用落地式、1120层外脚手架采用悬挑式（第一次挑）、21顶层外脚手架采用悬挑式（第二次挑）。 落地搭设的高度建筑施工用脚手架，在使用过程中，随着时间的推移会产生一定的沉降，沉降量与脚手架基础构造与施工质量息息相关。为了确保外脚手架的安全，落地式脚手架的基础应做成150厚C15细石混凝土，脚手架边侧应设立排水沟。具体做法详见附图三。 悬挑脚手架的挑梁采用两根16#槽钢背向对焊，间距1.5米一道。（2）脚手架计算及验算搭设脚手架所用的杆件和配件均为通用件，因此本方案只需对脚手架进行验算，悬挑脚手架对挑梁。A、荷载计算施工均布活荷载标准值 qk1=2KN/m2脚手板均布和在标准值qk2=0.10 KN/m2挡脚板、栏杆均布活荷载标准值qk3=0.06 KN/m 脚手架的结构自重 查知（1.81.51.2）脚手架立面每平方米的自重0.166KN/m2，48钢管立柱线自重：内柱：0.1136 KN/m 外柱：0.136 KN/m风、雪荷载 风、雪荷载按建筑结构荷载规范和钢管扣件脚手架应用技术规程关于风荷载规定，风荷载对高层建筑施工用外脚手架的影响，可将脚手架视作为以连接点为支座的连续梁。wK= 0.7usuzW0 式中us风荷载体型系数，查表知us=1.0，取1.0。uz风压高度变化系数，按建筑结构荷载规范第7.2.1条采用。 W0基本风压（KN/m2），按GB50092001第7.1.2条采用WK风荷载标准值 查表知 uz = 1.70 W0 = 0.55 KN/m2 （50年一遇） 则 wK = 0.71.31.700.55 = 0.85 KN/m2 雪荷载对脚手架的影响也是很小，因为脚手架的积雪面积不大，而且在下雪一般不进行施工，对脚手架上的施工荷载少，而雪停止在继续施工时，需要清理积雪后方可施工，故雪荷载对脚手架的影响可忽略不计。B、扣件式钢管脚手架的验算大横杆、小横杆 a：正应力 = Mmax Wn mf式中Mmax 按均布荷载作用计算跨内最大弯矩 Wn净截面抵抗矩 483.5钢管Wn = 5.08103mm3大横杆： 按三跨连续梁计算 q = 0.1 10-3 1.2103+0.06 +0.16610-3 1.2103 +210-31.2103 /2 = 1.94 N/mm Mmax = 0.084ql2 =0.0841.94 (1.5103) 2 = 366.66103 N-mm= Mmax Wn = 366.66103 5.08103 = 72.2 MPa mf= 2050.85=174.25MPa ,满足条件要求。小横杆： 按铰支进行计算均布荷载q= 0.110-31.5103+210-31.5103+0.06 =3.21 N/mmMmax = 1 8 ql2 =1/83.21 (1.2103) 2 = 577.8103 N-mm= Mmax Wn = 577.8103 5.08103 = 113.74106 N/mm2 mf= 2050.85=174.25MP ,满足条件要求。 b、剪应力= K Vmax An m fV式中K截面形状系数 查表知圆环 K= 2.0Vmax计算截面最大剪力，宜按承受均布荷载作用。An净截面积,该处An = 4.89CM2大横杆：Vmax = 1.5q = 1.510001.94 N/mm = 2810 N = 2.0 2810 489 = 11.49 N/mm2 mfV=0.85125=106.25 N/mm2小横杆：Vmax= 1.21033.21/2= 1926 N = 2.0 1926 489 = 7.88 N/mm2 mfV=0.85125=106.25 N/mm2立柱a 强度= N A mf式中N轴心力 A毛截面积取外柱计算，最大设计高度为40米。查表知48钢管线自重为0.136 N/mm,立杆m=0.75.N = 0.13640103+220.11.21500/2+0.061500/2 +0.1661.81.5103/2+21.21.5103 = 16940.2 N= 16940.2 489 = 34.64 N/mm2 mf = 0.75205=153.75 N/ mm2b 稳定性计算= N A f式中 根据立柱最大长细比决定轴心受压的稳压系数查表知= 0.214= 16940.2 0.214489 =161.88 N/mm2 205 N/mm2c 脚手架的最大搭设高度 （Hmax ）查表知 Hf=50m 则 Hmax = Hf Hf+10 = 40 mHf设计高度Hmax实际最大搭设高度C、连接杆的计算每两跨两步设置一个连接杆。 根据上海市关于高层建筑施工用扣件式钢管脚手架的规定，每根连接杆的抗风荷载面积应小于40m2。 A = 1.221.82 = 16.2 m2 40m2 ，满足条件要求。脚手架上风荷载水平力按三跨连续梁计算WK= 0.6wKlah =0.851.220.63.6=4.406 KN 6KN ，满足条件要求(直角扣件的最大抗滑移力为6000N)D、支撑体系支撑系统由剪刀撑和斜撑组成，受拉又受压，受力情况较为复杂，一般按构造要求设置。上海市高层建筑脚手架操作规程规定取斜撑9m一道。E、地基 根据上海市关于高层建筑施工用扣件式钢管脚手架的规定，落地式脚手地基采用2米宽C15细石混凝土垫层，符合规定要求。详见附图三。F、脚手架整体稳定性验算： 脚手架的传力路线：脚手板横杆立柱基础（钢梁） 故可以把脚手架视为一片薄板侧靠于建筑物，整体失稳将发生在抗弯刚度较小的横向。根据公式N0= 96EI （0.4C+L）L 进行计算。 E钢管弹性模量（N/mm2） E=2.1105 N/mm2 I单根钢管的惯性矩（mm4） I= D 4 64 C脚手架立柱的横向距离（mm） L脚手架的步距（mm） N应满足N1/3N0 则脚手架的整体稳定性方可满足。 N作用于单元脚手架内的总轴向力（N） N0单元脚手架的临界轴向力（N） N0= 96EI （0.4C+L）L = 962.1105D4/64 （0.41000+1800）1800 =620.58KN N=1.40.101.21.5103+0.061.5103+0.1661.51.810322 +1.221.21.51032 /2 = 22120.56+8640/2 =15380 N = 15.38 KN 1 3 N0,满足整体稳定性要求。G、脚手架局部稳定性验算 脚手架局部稳定性验算，可把单肢两端简化成铰接。按照欧拉公式 N A f轴心受压构件稳定系数根据规范修正公式 k2N=A fy+(+1) 2 - fy+(+1) 2 2 -fyN立柱的设计荷载（N）K2考虑钢管的平直度、锈蚀程度等影响因素的附加系数，通常取为2.A单根钢管的截面面积（mm2）Fy立柱的设计强度（N/mm2） = 0. 3（ LO 100i ）2，L为脚手架步高（mm）；i为单根钢管的回转半径（mm）； L i 为单根钢管的长细比。LO = L ,该处考虑为铰接，受力形式可简化为弹簧。取0.945。欧拉临界应力，= 2E 2 ，E为钢筋的模量（N/mm2）。考虑脚手架两步同时施工q =GqG+KqK = 1.4（0.11.2+0.06+0.166 1.8）22+1.221.22 = 20.51N/mm每根立柱的荷载：20.511500/2 = 15.38103N考虑脚手架的局部稳定的设计荷载的计算如下：A = 4.89103 mm2 ，I = 15.78 mm, lo =L = 0.9451800 = 1701 mm，= LO i = 1701 15.78 =107.8，= 2E 2 = 3.141622.1105 （107.8）2 =176.71N/ mm2 = 0. 3（ LO 100i ）2=0.3( 1707 10015.78 )2 = 0.39fy = 170 N/ mm2 则允许设计荷载为: N = A K2 fy+(+1) 2 - fy+(+1) 2 2 -fy = 4.89102 2 170+(1+0.39) 176.71 2 - (170+(1+0.39) 176.71 2 )-170176.71 =291440 N 15.38103 N 满足局部稳定性要求.H、钢挑梁计算 钢挑梁采用双根16b槽钢背向对焊。将该挑梁简化成铰支结构进行计算.IX= 2I+2Ay2= 18.70106 mm4 , WX= 2.34105mm2, A= 5.02103 mm2荷载计算:考虑两步同时施工q =GqG+KqK = 1.4（0.11.2+0.06+0.166 1.8）22+1.221.22 = 20.51N/mm每根立杆上部传下来的荷载 20.51N/mm1500 mm /2 = 15.38103 N钢挑梁自重 q = 0.394 N/mm A=0 RB2800-F3100-F4300-1/2q（1500）2+1/8q（2800）2=0 RB = 40.70 103 N则Mmax = F（0.3+1.2）+1/2q（1500）2-1/8q（2800）2 = 15.381.5+0.048=23.12 KN-M正应力： = N A + M W = 40700 5.02103 + 23120 1.2*2.34105 =16.22+82.34 = 98.56 N/ mm2 f = 205 N/ mm2，满足条件要求。端部预埋钢筋剪应力： (预埋螺纹20钢筋环拉接) = 40700/2 314.16 = 64.78 N/ mm2 fV混凝土局部承压验算F1.5fcAln式中 F 局部荷载设计值 fc混凝土轴心抗压强度设计值Aln混凝土局部承压净截面 40700 N 1.51301.1550126=326025 N，满足条件。四周转角支撑三脚架验算 钢挑梁采用双根16b槽钢背向对焊,8#槽钢作45度支撑，与挑梁焊接。16a槽钢：IX=18.70106 mm4 , WX=2.34105mm2, A=5.02103 mm28#槽钢：IX=1.01106 mm4 , WX=0.25105mm2, A=1.02103 mm2荷载计算q =GqG+KqK = 20.51 N/ mm 每根立杆上部传下来的荷载20.51 N/ mm1500/2 = 15.38103 N钢挑梁自重 q = 0.394 N/mm本支撑体系为超静定体系，将斜撑简化成一根弹簧，则钢挑梁外端在荷载作用下产生的位移与弹簧支座反力产生的位移差，应等于斜杆的压缩距离在返反方向上的投影，则P-N1 =N1 = L3 3EI 弹簧支座外力作用下的变形模量（N/mm）E钢挑梁弹性模量（N/mm2） E=2.1105 N/mm2I钢挑梁的惯性矩（mm4） P钢挑梁外端在荷载作用下产生的位移N1钢梁外端支座的垂直分力（N）N1斜杆的压缩距离在反方向上的投影（mm）= L3 3EI = 21213 32.110518.70106 =8.1010-4 mm/Np= FL3 3EI + FLa2（L-La/3） 2EI = 1.538104(2121)3 32.110518.70106 + 1.5381044242(2121-424/3) 22.110518.70106 =13.16 mmN1= p LO/EA+ = 13.16 3000/（2.11051.02103）+21213/（32.110518.70106） =15970 NN2=15.97 KN M = (15.38-15.97) 1032121+15.97424103 = 5.27 MPa钢挑梁正应力： RB= 15.381032+0.3942121-15.97103 =15381 N = N A + M W = 15381 5.02103 + 5.27106 1.22.34105 =21.83 N/mm2 f混凝土局部承压演算F1.5fcAln式中 F 局部荷载设计值 fc混凝土轴心抗压强度设计值Aln混凝土局部承压净截面 15381 N 1.153050126=217350 N，满足条件要求。三角挑脚手采用200*200*10钢板预埋焊接。焊缝厚度5mm，周长为（160+65）2=450 mm。f= N hclw fwfN平行于焊缝长度方向的轴，此处N=15381 N。 H角焊缝有效厚度（mm）LW焊缝的有效长度（mm）f沿角焊缝长度方向上的剪应力（N/mm2）fwf角焊缝的抗剪设计强度（N/mm2）f= N hclw = 15381 5450 = 6.84 N/mm2 fwf，满足焊缝抗剪设计强度要求。斜杆：正应力：= N A f 式中 N轴心拉力（N） A斜杆截面积（mm2）= N A = 15.97103/0.707 1.02103 = 22.14 N/mm2f稳定性： = N A f N轴心拉力（N） A钢斜梁截面积（mm2） f钢斜梁的抗压设计强度值（N/mm2） 轴心受压的稳定系数，查得=0.924。= N A = 15.15103/0.707 0.924*1.02103 = 22.7 N/mm2f焊缝验算焊缝厚度5mm，周长为80+432=166 mm。f= N hclw fwfN平行于焊缝长度方向的轴，此处N=N1。 H角焊缝有效厚度（mm）LW焊缝的有效长度（mm）f沿角焊缝长度方向上的剪应力（N/mm2）fwf角焊缝的抗剪设计强度（N/mm2）f= N hclw = 15.14103 5166 = 18.24 N/mm2 fwf，满足强度要求。特殊节点计算：（考虑A轴向外阳台为最不利位置） 钢挑梁采用16#工字钢。将该挑梁简化成铰支结构进行计算.IX= 1.13106 mm4 , WX= 1.41105mm2, A= 2.61103 mm2荷载计算:考虑两步同时施工q =GqG+KqK = 1.4（0.11.2+0.06+0.166 1.8）22+1.221.22 = 19.64N/mm每根立杆上部传下来的荷载 19.64 N/mm1500 mm /2 = 14.73103 N钢挑梁自重 q = 0.205 N/mm A=0 RB3900-F4200-F6000-1/2q（2100）2+1/8q（3900）2=0 RB = 38.54 103 N则Mmax = F（0.9+1.2）+1/2q（2100）2-1/8q（3900）2 = 14.732.1+0.062=31.00 KN-M正应力： = N A + M W = 38540 2.61103 + 21000 1.2*1.41105 =14.77+183.22 = 197.99 N/ mm2 f = 205 N/ mm2，满足条件要求。端部预埋钢筋剪应力： = 38540/2 314.16 = 61.34 N/ mm2 fV混凝土局部承压验算F1.5fcAln式中 F 局部荷载设计值 fc混凝土轴心抗压强度设计值Aln混凝土局部承压净截面 38540 N 1.51301.1550102=263925 N，满足条件。（3）脚手架的施工1、单位工程施工负责人应按施工组织设计中有关脚手架的要求，向架设和使用班组人员进行技术交底。2、根据有关规范要求，应对钢管、扣件等进行检查验收，不合格产品不得使用，经验收合格构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳。3、在搭设过程中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墙件以上二步。每搭设完一步脚手架后，应根据规范规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。底座及垫板均应准确地放在定位线上。3、严禁将外径不同的钢管混合使用。4、剪刀撑、横向斜撑搭设应符合规范规定（如下表及附图），剪刀撑及横向斜撑均应设在脚手架的外侧，构成剪刀撑及横向斜撑的斜杆必须与立杆及大横杆连接牢固并应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，各底层斜杆下端均必须支承在垫块或垫板上。剪刀撑跨越立杆的最多根数剪刀撑斜杆与地面的倾角 455060剪刀撑跨越立杆的最多根数 n7655、底座要装设牢固，底座垫板要铺平，立杆必须稳固地落在底座上。底座垫板下面的土层应夯实，防止产生不均匀沉降。（详见附图三）6、大横杆至少应长于两跨，并要用扣件与各立杆联结紧固，大横杆接头应设于立杆附近，相邻两大横杆的对接接头应错开。7、小横杆两端应搁置在大横杆之上并用扣件与大横杆连接牢固。8、外脚手架应与建筑物相拉接，与建筑物附着的锚固点，应设在大