脚手架工程(悬挑斜拉式).doc

外墙脚手架施工方案范例三(悬挑斜拉式)1 工程概况1.1工程设计概况某住宅工程，建筑面积17200m2，地下1层，地上26层，建筑物长74m，宽14.5m,标准层高2.65m,总高度68.9m。外装饰为ZL保温砂浆粉刷+外墙涂料。本工程外脚手架用于结构施工时的外防护和外装饰施工时的操作脚手。1.2外脚手架搭设方案的选定由于本工程总高度较高，为了在地下室基坑回填完成之前连续进行上部结构的施工，为节约成本，本工程外墙脚手架选用悬挑梁加斜拉筋的方式搭设不落地脚手架，即：在地下室顶板施工完成以后，从地下室基坑底先搭设落地脚手架，满足一层框架结构的施工，从二层楼面开始采用14槽钢(或I12.6工字钢)加16斜拉钢筋（或61917-1400钢丝绳）作悬挑支架，在悬挑支架上搭设脚手架。悬挑支架体系行成后，即可拆除二层楼面以下的落地脚手架，进行基坑回填施工。每14步高（25m左右）设一悬挑斜拉层。两个悬挑斜拉层之间相互脱离，在满足施工要求以后可以单独将某一悬挑斜拉层提前拆除。1.3依据标准：建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001），建筑结构荷载规范（GB50009-2001），钢结构设计规范（GB50017-2003），混凝土结构设计规范（GB50010-2002）。图（1）：脚手架平面布置图图（2）：脚手架剖面图2 悬挑斜拉支架钢管扣件脚手架的搭设方法2.1悬挑斜拉支架的搭设方式：在浇注悬挑支架和斜拉锚固点所在层的结构梁板时，按脚手架立管的分布位置埋设悬挑槽钢的固定锚栓和斜拉锚固吊环，其构造形式如图(3)、(4)所示；在悬挑层砼强度小于C20时,安装悬挑槽钢时应将悬挑端支撑在底层的落地式脚手架上或另加临时斜撑（拉杆），然后在悬挑槽钢上搭设钢管脚手架。按照设计计算，当悬挑层砼强度大于C20以后,可拆除槽钢悬挑端部的下支撑件，在斜拉体系没有形成之前，悬挑架上搭设的高度不超过3步高，可以满足架体的整体稳定安全要求。在斜拉体系形成之后，并在斜拉锚固层的混凝土强度大于C20以后，整个悬挑层的脚手架可以满足架体的整体稳定安全要求。ab图(3)图(4)2.2脚手架架体搭设要求： 采用483.5脚手钢管搭设双排脚手架，脚手架宽1000mm，立管间距1500mm，内排立管距建筑物外表面300mm，步高1800mm，每一悬挑层在高度方向共14步,总高25.2m。脚手架与建筑物之间每层每4500mm设一个拉结点（小于二步三跨），上下层错开，呈梅花形布置，外侧在每步的300mm和1000mm高度处各设一道拦杆。内侧立管与建筑物之间的空隙隔步设置250宽的密眼安全网。外立面每6根立管（5跨）之间设一道十字剪刀撑（注：规范6.6.2条）。外侧张挂立式密眼安全网。2.3搭设步骤：预埋锚定件安装悬挑槽钢立杆底步小横杆底步大横杆铺竹笆栏杆第24步小横杆第24步大横杆铺竹笆栏杆安装拉结点剪刀撑安全网隔板（网）安装斜拉体系上部各步小横杆上部各步大横杆栏杆铺竹笆安装拉结点剪刀撑安全网隔板（网）3脚手架的强度及稳定性验算考虑每一悬挑斜拉层脚手架高度为14步,计25.2m。3.1荷载计算:1）均布施工荷载QK结构用脚手架两步同时使用， QK=1.50132=9KN2）恒载：（1）脚手架竹笆自重GK1GK1=1.5010.0514=1.05KN（2）托管、大小横管、扣件自重GK2GK2=（1.504+1.5）0.038414+0.0132614=5.14KN（3）脚手架立杆自重GK3 GK3=25.20.0384+40.0184=1.04KN（4）栏杆、踢脚管、扣件：GK4=(1.500.03842+0.01322)14=1.98 KN（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2GK5=0.0031.525.2=0.113KN（6）剪刀撑重：3）风荷载：WK=0.7ZSW0W0基本风压,按建筑结构荷载规范GB50009-2001查得：南通地区基本风压W0=0.45 KN/m2B类地面粗糙度28m高度Z=1.39，（第二悬挑层的高度）S=1.3=1.3（网+框）根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001得框=0.089，密目安全网挡风系数网=1.20.5=0.6S =1.3（0.6+0.089）=0.896故风荷载标准值：WK=0.7ZSW0=0.71.390.8960.45=0.392KN/m23.2立管内力计算:1）立杆轴向力计算 不组合风荷载时(外侧立管内力): N=1.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3+GK4+GK5+ GK6 =1.49/2+1.2(1.05+5.14)/2+1.04+1.98+0.113+0.595=14.49KN组合风荷载时(外侧立管内力): N=0.851.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3+GK4+GK5 =0.851.49/2+1.2(1.05+5.14)/2+1.04+1.98+0.113+0.595 =13.54KN2）由风荷载产生的立杆段弯矩设计值:MW=0.851.4MWK=0.851.4WKLah2/10=0.851.40.3921.51.82/10=0.227 KN-m3.3立杆稳定性验算计算细长比K取1.155,计算长度系数=1.5(连墙件二步三跨)计算细长比:=kh/i=1.1551.51.8/0.0158=197.4(规范5.3.3式)则稳定系数=0.186不组合风荷载时：N/A=14.49103/(0.186489)=159.3N/mm2f=205 N/mm2可以满足要求。组合风荷载时：单立管：N/A+ M/W =13.54103/(0.186489)+ 0.227106/(5.08103)=193.5N/mm2 f=205 N/mm2可以满足要求。3.4连墙杆验算风压高度变化系数68m处Z=1.842WK=0.7ZSW0=0.71.8420.8880.45=0.515KN/m2风荷载产生的连墙杆轴力设计值:N1W=1.4WKAW=1.40.5151.821.52=7.79 KN架体平面外产生的轴向力N0=5KN,所以连墙杆轴向力设计值:N1= N1W+N0=7.79+5=12.79 KN连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=12.79 KN2RC=16KN连墙杆应根据楼层高度按不大于二步二跨的间距梅花型布置可以满足要求,风压高度变化系数55m处Z=1.72WK=0.7ZSW0=0.71.720.8880.45=0.481KN/m2风荷载产生的连墙杆轴力设计值:N1W=1.4WKAW=1.40.4811.821.53=10.91 KN架体平面外产生的轴向力N0=5KN,所以连墙杆轴向力设计值:N1= N1W+N0=10.91+5=15.91 KN连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=15.91 KN2RC=16KN标高55m以下的连墙杆应根据楼层高度按不大于二步三跨的间距梅花型布置可以满足要求,连墙杆构造如图(5)所示。图(5)。3.5悬挑支架载力计算3.5.1 搭设3步高，斜拉杆未安装时1）均布施工荷载QK结构用脚手架两步同时使用， QK=1.50132=9KN2）恒载：（1）脚手架竹笆自重GK1GK1=1.5010.053=0.23KN（2）托管、大小横管、扣件自重GK2GK2=（1.504+1.5）0.03843+0.013263=1.10KN（3）脚手架立杆自重GK3 GK3=60.0384=0.23KN（4）栏杆、踢脚管、扣件：GK4=(1.500.03842+0.01322)3=0.43 KN（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2GK5=0.0031.55.4=0.024KN（6）剪刀撑重：3）风荷载：WK=0.7ZSW0W0基本风压,按建筑结构荷载规范GB50009-2001查得：南通地区基本风压W0=0.45 KN/m2B类地面粗糙度28m高度Z=1.39，（第二悬挑层的高度）S=1.3=1.3（网+框）根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001得框=0.089，密目安全网挡风系数网=1.20.5=0.6S =1.3（0.6+0.089）=0.896故风荷载标准值：WK=0.7ZSW0=0.71.390.8960.45=0.392KN/m24)立管轴力计算: 不组合风荷载时: 外侧立管内力：N1=1.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3+GK4+GK5+GK6 =1.49/2+1.2(0.23+1.10)/2+0.23+0.43+0.024+0.13=8.07KN内侧立管内力：N2=1.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3 =1.49/2+1.2(0.23+1.10)/2+0.23=7.37KN组合风荷载时(外侧立管内力): 外侧立管内力：N1=0.851.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3+GK4+GK5+GK6 =0.851.49/2+1.2(0.23+1.10)/2+0.23+0.43+0.024+0.13=7.13KN 内侧立管内力：N2=0.851.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK35 =0.851.49/2+1.2(0.23+1.10)/2+0.23=6.43KN5)挑梁计算:取N1=8.07KN ，N2=7.37KN计算挑架内力计算简图如图（6）所示。斜拉杆未装之时F=0图（6）R2=N1（0.3+1.0）+ N20.3/0.5 =8.07（0.3+1.0）+ 7.370.3/0.5 =25.40KNR1= R2 +N1 +N2=25.40+8.07+7.37=40.84 KN挑梁最大弯矩Mmax= N1（0.3+1.0）+ N20.3=8.07（0.3+1.00）+ 7.370.3=12.7 KN-m挑梁最大剪力Qmax=25.40KN挑梁最大正应力（I12.6工字钢梁）:max=Mmax/W=12.7106/(1.0577.5103)=156.07N/mm2215N/mm2挑梁最大正应力（12.6槽钢梁）:max=Mmax/W=12.7106/(1.0562.1103)=194.8N/mm2215N/mm2满足要求。挑梁最大剪切应力（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）:max=QmaxS/ItW=25.410345.2103/(4881045)=47.05N/mm2125N/mm2挑梁最大剪切应力（当选用12.6槽钢梁作为挑梁时）:max= QmaxS/ItW=25.410336.4103/(3911045.5)=43N/mm2125N/mm2满足要求。挑梁的整体稳定验算:max=Mmax/bWf稳定性系数确定1（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）由规范GBJ17-88附表1.3查得,由附表1.2查得max=12.47106/(0.91377.5103)=176.2 N/mm2215 N/mm2满足要求。稳定性系数确定2（当选用12.6槽钢梁作为挑梁时）由规范GBJ17-88附加1.2式得 查附表1.2查得max=12.47106/(0.87262.1103)=230 N/mm2215 N/mm2不能满足整体稳安的要求,因此当选用12.6槽钢作为挑梁时,在斜拉筋未起作用之前,应在挑梁端部下面设临时斜撑,临时斜撑可采用483.5脚手架钢管,一端支撑在下一层结构梁面上,一端支撑在挑梁的端部下侧。稳定性系数确定2（当选用14a槽钢梁作为挑梁时）由规范GBJ17-88附加1.2式得 查附表1.2查得max=12.47106/(0.88580.5103)=175 N/mm2215 N/mm2满足要求。挑梁锚固端验算: R2=25.4KN 取214锚固螺栓锚固螺栓的抗拉应力:扣除丝扣后的锚固螺栓净搞拉面积:A=115.4mm2max=R2/A=25.4103/(115.42)=110N/mm2170N/mm2满足要求。100厚C20砼楼板抗冲切验算:锚固端楼板承受的冲切力FL=25.4KN根据混凝土结构设计规范（GB50010-2002）中式7.7.1-1h=1,ft=1.1N/mm2pc.m=0,1=0.4+1.2/s, s=100/14=7.141=0.4+1.2/s=0.5682=0.5+sh0/(4um), s=40, um= (200+100)2=600mm,h0=85mm2=0.5+4075/(4600)=1.73,取=0.568计算,可以满足要求。（注：楼板的抗冲切力随锚筋作用于楼板的面积增加而增大）3.5.2搭设14步高，斜拉杆已安装时（悬挑斜拉梁力学计算简图见图(7)）图(7)由架体立杆计算得:不组合风荷载时(外侧立管内力): N1=1.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3+GK4+GK5+ GK6 =1.49/2+1.2(1.05+5.14)/2+1.04+1.98+0.113+0.595=14.49KNN2=1.4(QK/2)+1.2(GK1+GK2)/2+GK3 =1.49/2+1.2(1.05+5.14)/2+1.04=11.26KN不计R2作用,R2=0,则(由于斜拉筋是柔性结构,与R2不能同时起作用,所以在实际应用过程中,应对斜拉筋施加一定的预应力,使R2=0,)F=(14.491.3+11.260.3)/ 1.3sin62=19.35KNR1=(14.49+11.26)-19.35 sin62=8.66KNQmax=8.66KNM max=8.660.3=2.60KN-m由上计算可知,挑梁的内力均小于未设斜拉之前的内力(Mmax=12.7 KN-m,Qmax=25.40KN),故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。斜拉筋计算:当采用16钢筋时,A=156.7mm2,(考虑丝扣)=F/A=19.35103/156.7=123KN/mm2170KN/mm2,满足要求。当采用61917-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力Fg=Fg/K=0.85151/6=21.39KN19.35KN,(参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程) 满足要求。当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：取-506钢板，螺栓孔径D=20，钢板抗拉净面积A=306=180 mm2钢板应力=19.35103/180=107N/mm2215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm5d，满足要求。锚固螺栓验算：取16的预埋螺栓，其单面抗剪设计值N=82130=26.1KN，锚固螺栓的实际最大剪力Q=19.35103sin62=17.09 KN26.1KN锚固螺栓的实际最大拉力Nb=19.35103con62=9.08 KN锚固螺栓应力=9080/156.7=57.95 N/mm2140 N/mm2,满足要求。构造形式如图（3）b所示当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：取16钢筋作吊环，A=1623.14/4=201.06mm2吊环拉应力=19.35103/(2201.06)=48.1N/mm250N/mm2,满足要求。构造形式如图（3）a所示3.6悬挑支架载力计算（阳台部位）阳台部位在悬挑梁的内外立管位置各用一根斜拉筋（或钢丝绳），受力简图台图（8）所示。斜拉筋吊拉于上一层阳台内侧的混凝土梁内。此时由于斜拉筋是柔性的，其延伸率较大，施工时必须施加预应力，使脚手架传递的荷载直接由两根斜拉筋承担，因此不考虑R1、R2的作用，仅需计算斜拉筋和吊环的受力，挑梁可以不计算。图（8）不计R1、R2作用, R1=R2=0,则F1=14.49/sin40=22.54KNF2=11.26/sin50=16.00KN斜拉筋计算:当采用16钢筋时,A=156.7mm2,(考虑丝扣)=F/A=22.54103/156.7=143.8KN/mm2170KN/mm2,满足要求。当采用61918.5-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力Fg=Fg/K=0.85180/6=25.5KN22.54.35KN,(参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程) 满足要求。 当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：取-506钢板，螺栓孔径D=20，钢板抗拉净面积A=306=180 mm2钢板应力=22.54.35103/180=125N/mm2215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm5d，满足要求。锚固螺栓验算：取16的预埋螺栓，其单面抗剪设计值N=82130=26.1KN，锚固螺栓的实际最大剪力Q=22.54103sin40=14.49KN26.1KN锚固螺栓的实际最大拉力Nb=22.54103con40=17.27KN锚固螺栓应力=17270/156.7=110.2 N/mm2140 N/mm2,满足要求。构造形式如图（3）b所示当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：取18钢筋作吊环，A=1823.14/4=254.34mm2吊环拉应力=22.54103/(2254.34)=44.3N/mm250N/mm2,满足要求。构造形式如图（3）a所示。3.7悬挑支架载力计算（转角部位）转角部位搭设14步高，斜拉杆已安装时,转角处杆件布置如图（9）所示，悬挑斜拉梁力学计算简图见图(10)图（9）图(10)转角挑架受力计算:1）均布施工荷载QK结构用脚手架两步同时使用， QK1=(3.50+2.5)/20.532=9KN(外立管)QK2=(1.50+2.5)/20.532=6KN(内立管)2）恒载：（1）脚手架竹笆自重GK1GK11=(3.50+2.5)/20.50.0514=1.05KN(外立管)GK12=(1.50+2.5)/20.50.0514=0.7KN(内立管)（2）托管、大小横管、扣件自重GK2GK21=（1.753+0.75+1.52/2+1.9/2）0.038414+0.0132914=6.21KN(外立管)GK22=（1.753+0.75+1.52/2+1.9/2）0.038414+0.0132914=6.21KN(内立管)（3）脚手架立杆自重GK3 GK31=(25.20.0384+40.0184)3=3.12KN(外立管)GK32=25.20.0384+40.0184=1.04KN(内立管)（4）栏杆、踢脚管、扣件：GK4=(3.500.03842+0.01326)14=4.87 KN(外立管)（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2GK5=0.0033.525.2=0.265KN（6）剪刀撑重：（按1.5距剪刀撑自重推算）不组合风荷载时(外侧立管内力): N1=1.4QK1+1.2GK11+GK21+GK31+GK4+GK5+ GK6=1.49+1.21.05+6.21+3.12+4.87+0.265+1.39=32.89KNN2=1.4QK2+1.2(GK12+GK22+GK32) =1.46+1.2(0.7+6.21+1.04)=17.94KN不计R2作用,R2=0,则(由于斜拉筋是柔性结构,与R2不能同时起作用,所以在实际应用过程中,应对斜拉筋施加一定的预应力,使R2=0,)F=(32.891.838+17.940.424)/ (1.838sin53.1)=46.3KNR1=(32.89+17.94)-46.3 sin53.1=13.8KNQmax=13.8KNM max=13.80.424=5.85KN-m由上计算可知,挑梁的内力均小于3.5.1节未设斜拉之前的内力(Mmax=12.7 KN-m,Qmax=25.40KN),故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。斜拉筋计算:当采用22钢筋时,A=303.4mm2,(考虑丝扣)=F/A=46.3103/303.4=152.6KN/mm2170KN/mm2,满足要求。当采用61918.5-1400钢丝绳2根时,钢丝绳的容许拉力Fg=Fg/K=0.851802/6=51KN46.3KN,(参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程)。注意：为确保2根钢丝绳受力一致，应采用1整根钢丝绳在吊环与钢梁之间穿2道的方法。 满足要求。当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：取-558钢板，螺栓孔径D=25，钢板抗拉净面积A=308=240 mm2钢板应力=46.3103/240=192.9N/mm2215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm5d，满足要求。锚固螺栓验算：取20的预埋螺栓，其单面抗剪设计值Q=102130=40820N，锚固螺栓的实际最大剪力Q=46.3103sin53.1=37.03 KN40.82KN锚固螺栓的实际最大拉力Nb=46.3103con53.1=27.8 KN锚固螺栓应力=27.8103/244.8=113.56 N/mm2140 N/mm2,满足要求。当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：取25钢筋作吊环，A=2523.14/4=490.6mm2吊环拉应力=46.3103/(2490.6)=47.19N/mm250N/mm2,满足要求。或取2个18钢筋作吊环，A=1823.142/4=508.68mm2吊环拉应力=46.3103/(2508.68)=45.51N/mm250N/mm2,满足要求。4 悬挑式钢管扣件脚手架的搭设要求4.1脚手架搭设前应向搭设人员及使用人员做好脚手架施工方案的交底；对脚手架所用钢管、扣件、安全网等认真组织检查验收，经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水，不合格产品不得用于脚手架的搭设。4.2脚手架悬挑架所在楼面的预埋锚筋的材料、位置应符合设计要求。4.3脚手架悬挑架所在楼面砼标号应大于C20时，方可承受整个悬挑架的使用荷载。4.4每搭完一步脚手架后，应按规范允许偏差要求校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。4.5立杆的搭设应符合以下规定：严禁将其它规格的钢管用于本脚手架中；相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内，错开距离不得小于500；开始搭设立杆时，应每隔6跨设置一根抛撑，直至连墙件安装稳定后，方可根据情况拆除；当搭至有连墙件的构造点时，在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后，应立即设置连墙杆。4.6纵向水平杆的搭设：纵向水平杆布置在立杆的内侧，其长度不宜小于3跨；接长宜采用对接扣件连接，如采用搭接应采用三个旋转扣件固定，搭接长度不得小于1m，搭接或对接点应交错布置，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500，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100。4.7横向水平杆：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150，靠墙一端的外伸长度不应大于250。4.8竹笆采用新竹笆，按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，对接平铺，四个角采用1.2镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。4.9连墙杆采用钢管扣件式，按不大于二步三跨的要求布置。4.10剪刀撑按每6根(5跨)立管布置一道,沿脚手架全高、全长连续方格布置。剪刀撑接头采用搭接，搭接长度不小于1m，采用两个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100。4.11在主节点处的固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm；对接扣件的开口应朝上或朝内；各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100。4.12栏杆和踢脚板均布置在立杆的内侧。4.13脚手架的外侧采用不小于800目/100cm2的密目安全网封闭。5脚手架的检查验收5.1脚手架所用钢管、型钢、锚筋应有产品合格证，质量检验报告，钢管材质检验方法应符合现行国家标准金属拉伸试验方法（GB/T228）的有关规定，质量应符合碳素结构钢中Q235中A3钢的要求；钢管、型钢表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道；钢管的外径、壁厚、端面等的偏差，应符合相关规定；钢管必须涂有防锈漆。如采用旧钢管，应符合下列规定：表面锈蚀深度不大于0.5；弯曲变形符合相关要求，并做好防锈蚀处理。（见规范8.1.18.1.2条）5.2新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证，当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准钢管脚手架扣件（GB15831）的规定抽样检测；旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换；新旧扣件均应进行防锈处理。（见规范8.1.3条）5