超高脚手架安全专项方案

一、工程概况一、工程概况 新建 1 号高炉焦、矿槽是重钢环保搬迁炼铁项目 1 号高炉及配套工程的 重要配套实施之一，属于特殊构筑物，焦槽 5 个漏斗，矿槽 12 个漏斗，焦、 矿槽料仓底板砼厚达 1.5m，焦、矿槽环形深梁，其高度分别达到 2.2m 、2.5m，均为厚大结构，且层高达到 9.5m，本工程采用满堂钢管脚手架支撑 体系来传递上部荷载，为了保证整体均匀受力，超高脚手架不失稳，不绕屈 变形破坏，特编制专项方案，对厚大板及深梁脚手架支支撑进行验算及加固 处理，指导如何均匀分散增加施工加荷，确保万无一失。 二、编制依据二、编制依据 1、 建筑施工安全检查标准JGJ59-99； 2、 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程JGJ130-2001； 3、 施工组织设计 。 三、编制目的三、编制目的 满足结构荷载使用要求，确保支撑体系安全，避免支撑体系失稳垮塌。 四、原材料准备四、原材料准备 1、木板：-503002000mm：10m3，-503003000：10m3，- 503004000：20m3。 2、钢管：483.5mm，钢管各种规格型号共 600t。 3、扣件：6 万颗。 4、顶托：5000 个。 五、施工工艺流程五、施工工艺流程 铺木枋摆放扫地杆（离地面 100mm）竖立杆安横杆加 临时 斜杆第二、三步横杆接立杆设剪刀撑顶层横杆 扫地杆：纵、横向均设扫地杆，离地控制在 100150mm，接头应采用 对接且互相错开 500 以上。 立杆：立杆纵横间距 500mm，立杆用“十”字扣件与扫地杆连接牢固， 立杆接长采用对接扣件，其接头应互相错开，立杆高度调整采用顶托来调节， 使其立杆顶紧梁、板底模，不采用扣件抗滑力来传递竖向荷载，立杆应安设 垂直，其垂直度偏差控制在架高的 1/400 以内，且50mm。 水平横杆：水平杆纵、横步距控制在 1.00m，横杆接长采用对接扣件， 且应互相错开，两根相邻纵向水平杆接头不宜设置在同步或同跨内且接头应 在水平方向内错开 500 以上，各接头中心至最近主节点距离不宜大于纵距的 1/3；横杆安装平顺，一根杆的两端高差应在20mm，同步的相邻两根横杆 高差应在10mm 内。 支撑加固：为了保证整体稳定性，设纵、横向斜撑，斜撑与地面成 45 角，剪刀撑接长采用搭接，搭接长度 1000mm，三个扣件连接；剪刀撑应用 旋转扣件固定在与之相 的横向水平杆件出端或立杆上，旋转扣件中心至主 节点的距离不大于 150mm。 六、方案选择六、方案选择 1、厚大料仓底板：矿焦槽最厚底板1500mm，每个平方恒载便达3t以上， 当按常规竖向钢管扣件搭接，依靠扣件抗滑能力来承受荷载，按区格为500 设置，不能满足施工荷载要求，而按竖向对接，每根钢管能承受1.5t竖向荷 载，因此料仓底板范围脚手架搭设按纵横间距500mm，步距1500mm，竖杆采 用对接，顶层水平与立杆间采用双扣件抗滑移，扫脚杆离地150纵横设置， 并按纵横2000mm设置与水平线成4560角的剪刀撑，剪刀撑从底到顶； 2、料仓深梁：梁沿长向设置间距500mm双立杆，梁两侧立杆间距 1000mm，顶层水平与立杆间采用双扣件抗滑移，中间加设双排顶杆，顶杆调 整可采用顶托来调结，直接用钢管硬撑，为了避免杆件失稳和减少竖向挠度， 纵横均设由厎到底剪刀撑，其加固示意图如下： -162502000/503002000木枋 A /( )B /（ ） 楼面 3、漏斗杆件支设：漏斗厚度 300mm，每个平方恒载不大，杆件搭设按一 般满堂脚手架搭设：竖杆纵横间距 800mm,水平间距 1500mm，离楼面 100mm 高满设纵横扫地杆； 4、楼面加固措施 按设计，3.18m、6.28m楼面设计荷载为6KN/m2,远不能达到料斗传来的荷 载，因此竖向杆不能直接立在楼面上，为了使上部荷载均匀分散传递，必须 将力传递到地基上，因此3.18m、6.28m脚手架搭设必须按照上部500mm增大 一倍搭设，且对应立杆应尽量在同一垂直线上，6.28m以上脚手架钢管必须 采用50mm300mm木板或-16250钢板支撑，楼面与垫板间，垫板与立杆间 采用木塞塞紧，从而增加其整体受力。为了每一楼层间竖向杆件主要传力， 固料仓下二层结构脚手架均不能拆除，当料仓混凝土浇注前及急剧增加荷载 时，对3.18m下和6.28m层下框架柱主梁进行加固处理，即在梁下采取立杆加 顶撑形式，顶紧梁上模板体系，并与原有竖杆相连，形成一个整体，其顶杆 间距为500mm。 当料仓环形深梁混凝土标号达到85，方能拆除3.18m、6.28m层下支撑 体系，当料仓环形深梁混凝土标号达到100时，方能拆除料仓支撑体系， 为了缩短料仓环形梁养护期，可对混凝土添加早强剂。 七、内力计算七、内力计算 由设计图纸可知，焦矿槽最厚板为 1.5m，环形深梁最大断面为 6002500m，按最不利因素考虑，现对最厚板（1.50m）最大深梁 （6002500）进行支撑验算： （一）厚板高支撑架计算（一）厚板高支撑架计算 A、参数信息: 1.脚手架参数 横向间距或排距(m):0.50；纵距(m):0.50；步距(m):1.50； 立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；脚手架搭设高度(m):9.50； 采用的钢管(mm):483.5； 扣件连接方式:双扣件，扣件抗滑承载力系数:0.90； 板底支撑连接方式:方木支撑； 2.荷载参数 顶撑500 500 200宽木板 3.18(6.28) 模板与木板自重(kN/m2):0.350；混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000； 楼板浇筑厚度(m):1.500；倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):2.000； 施工均布荷载标准值(kN/m2):1.000； 3.木方参数 木方弹性模量E(N/mm2):9500.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2): 13.0； 木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.300；木方的间隔距离(mm):150.000； 木方的截面宽度(mm):50.00；木方的截面高度(mm):100.00； 图2 楼板支撑架荷载计算单元 B、模板支撑方木的计算: 方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为 本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=5.00010.00010.000/6 = 83.33 cm3； I=5.00010.00010.00010.000/12 = 416.67 cm4； 方木楞计算简图 1.荷载的计算： (1)钢筋混凝土板自重(kN/m)： q1= 25.0000.1501.500 = 5.625 kN/m； (2)模板的自重线荷载(kN/m): q2= 0.3500.150 = 0.053 kN/m； (3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)： p1 = (1.000+2.000)0.5000.150 = 0.225 kN； 2.强度计算: 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公 式如下: 均布荷载 q = 1.2(5.625 + 0.053) = 6.813 kN/m； 集中荷载 p = 1.40.225=0.315 kN； 最大弯距 M = Pl/4 + ql2/8 = 0.3150.500 /4 + 6.8130.5002/8 = 0.252 kN.m； 最大支座力 N = P/2 + ql/2 = 0.315/2 + 6.8130.500/2 = 1.861 kN ； 截面应力 = M / w = 0.252106/83.333103 = 3.027 N/mm2； 方木的计算强度为 3.027 小13.0 N/mm2,满足要求! 3.抗剪计算： 最大剪力的计算公式如下: Q = ql/2 + P/2 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T 其中最大剪力: Q = 0.5006.813/2+0.315/2 = 1.861 kN； 截面抗剪强度计算值 T = 3 1860.750/(2 50.000 100.000) = 0.558 N/mm2； 截面抗剪强度设计值 T = 1.300 N/mm2； 方木的抗剪强度为0.558小于 1.300 ，满足要求! 4.挠度计算: 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公 式如下: 均布荷载 q = q1 + q2 = 5.625+0.053=5.678 kN/m； 集中荷载 p = 0.225 kN； 最大变形 V= 55.678500.0004 /(3849500.0004166666.67) + 225.000500.0003 /( 489500.0004166666.67) = 0.132 mm； 方木的最大挠度 0.132 小于 500.000/250,满足要求! C、木方支撑钢管计算: 支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算； 集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P = 6.8130.500 + 0.315 = 3.722 kN； 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图(kN.m) 支撑钢管计算变形图(kN.m) 支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩 Mmax = 0.626 kN.m ； 最大变形 Vmax = 0.395 mm ； 最大支座力 Qmax = 13.535 kN ； 截面应力 = 0.626106/5080.000=123.313 N/mm2 ； 支撑钢管的计算强度小于 205.000 N/mm2,满足要求! 支撑钢管的最大挠度小于500.000/150与10 mm,满足要求! D、扣件抗滑移的计算: 按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范双扣件承载力设计值 取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.90，该工程实际的旋转双扣件承载 力取值为14.40kN。 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 13.535 kN； R 14.40 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! E、模板支架荷载标准值(轴力): 作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.1299.500 = 1.226 kN； 钢管的自重计算参照扣件式规范附录A 双排架自重标准值。 (2)模板的自重(kN)： NG2 = 0.3500.5000.500 = 0.088 kN； (3)钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25.0001.5000.5000.500 = 9.375 kN； 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 10.689 kN； 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (1.000+2.000 ) 0.5000.500 = 0.750 kN； 3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ = 13.877 kN； F、立杆的稳定性计算: 立杆的稳定性计算公式: 其中 N - 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 13.877 kN； - 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i - 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.58 cm； A - 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2； W - 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； - 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)； f- 钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205.000 N/mm2； Lo- 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范，由公式(1)或(2)计算 lo = k1uh (1) lo = (h+2a) (2) k1-计算长度附加系数，取值为1.155； u -计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3；u = 1.700； a -立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.100 m； 公式(1)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.1551.7001.500 = 2.945 m； Lo/i = 2945.250 / 15.800 = 186.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.207 ； 钢管立杆受压强度计算值 ；=13876.740/（0.207489.000） = 137.091 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 137.091 N/mm2 小于 f = 205.000满足要求！ 公式(2)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = h+2a = 1.500+0.1002 = 1.700 m； Lo/i = 1700.000 / 15.800 = 108.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.530 ； 钢管立杆受压强度计算值；=13876.740/（0.53489.）= 53.543 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 53.543 N/mm2 小于 f = 205.000满足要求！ 如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 lo = k1k2(h+2a) (3) k1 - 计算长度附加系数按照表1取值1.243； k2 - 计算长度附加系数，h+2a = 1.700 按照表2取值1.019 ； 公式(3)的计算结果： 立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.2431.019(1.5+0.12)=2.153m； Lo/i = 2153.249 / 15.800 = 136.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.367 ； 钢管立杆受压强度计算值；=13876.74/（0.367489.）= 77.324 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 77.324 N/mm2 小于 f = 205.000满足要求！ 模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。 以上表参照扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全。 （二）深梁支撑架计算（二）深梁支撑架计算 图1 梁模板支撑架立面简图 采用的钢管类型为483.50。 A、参数信息: 1.脚手架参数 立柱梁跨度方向间距l(m):0.50；立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m): 0.10； 脚手架步距(m):1.50；脚手架搭设高度(m):9.30； 梁两侧立柱间距(m):1.00；承重架支设:2根承重立杆，木方垂直梁截面； 2.荷载参数 模板与木块自重(kN/m2):0.350；梁截面宽度B(m):0.600； 混凝土和钢筋自重(kN/m3):25.000；梁截面高度D(m):2.500； 倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):2.000；施工均布荷载标准值(kN/m2): 2.0； 3.木方参数 木方弹性模量E(N/mm2):9500.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2): 13.000； 木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.300；木方的间隔距离(mm):150.000； 木方的截面宽度(mm):100.00；木方的截面高度(mm):100.00； 4.其他 采用的钢管类型(mm):483.5。 扣件连接方式:双扣件，扣件抗滑承载力系数:0.90； B、梁底支撑的计算 作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。 1.荷载的计算： (1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)： q1 = 25.0002.5000.500=31.250 kN/m； (2)模板的自重线荷载(kN/m)： q2 = 0.3500.500(22.500+0.600)/ 0.600=1.633 kN/m； (3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)： 经计算得到，活荷载标准值 P1= (2.000+2.000)0.6000.500=1.200 kN； 2.木方楞的支撑力计算 木方计算简图 均布荷载 q = 1.231.250+1.21.633=39.460 kN/m； 集中荷载 P = 1.41.200=1.680 kN； 经过计算得到从左到右各木方传递集中力即支座力分别为： N1=3.025 kN； N2=9.541 kN； N3=9.751 kN； N4=3.025 kN； 木方按照简支梁计算。 本算例中，木方的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=10.00010.00010.000/6 = 166.67 cm3； I=10.00010.00010.00010.000/12 = 833.33 cm4； 木方强度计算: 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算 公式如下: 均布荷载 q = 9.751/0.500=19.501 kN/m； 最大弯距 M =0.1ql2= 0.119.5010.5000.500= 0.488 kN.m； 截面应力 = M / W = 0.488106/166666.7 = 2.925 N/mm2； 木方的计算强度小于13.0 N/mm2,满足要求! 木方抗剪计算： 最大剪力的计算公式如下: Q = 0.6ql 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T 其中最大剪力: Q = 0.619.5010.500 = 5.850 kN； 截面抗剪强度计算值 T = 35850.438/(2100100) = 0.878 N/mm2； 截面抗剪强度设计值 T = 1.300 N/mm2； 木方的抗剪强度计算满足要求! 木方挠度计算木方挠度计算: : 最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算 公式如下: 最大变形 V= 0.67716.251500.0004 /(1009500.000833.333103)=0.087 mm； 木方的最大挠度小于 500.0/250,满足要求! 3.3.支撑钢管的强度计算支撑钢管的强度计算 支撑钢管按照连续梁的计算如下 计算简图(kN) 支撑钢管变形图(kN.m) 支撑钢管弯矩图(kN.m) 经过连续梁的计算得到： 支座反力 RA = RB=1.090 kN 中间支座最大反力Rmax=13.693； 最大弯矩 Mmax=0.343 kN.m； 最大变形 Vmax=0.140 mm； 截面应力 =0.343106/5080.0=67.586 N/mm2； 支撑钢管的计算强度小于205.0 N/mm2,满足要求! C、梁底纵向钢管计算 纵向钢管只起构造作用，通过扣件连接到立杆。 D、扣件抗滑移的计算: 按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范双扣件承载力设计值 取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.90，该工程实际的旋转双扣件承载 力取值为14.40kN 。 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(规 范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取14.40 kN； R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 计算中R取最大支座反力，R=13.69 kN； R 14.40 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! E、立杆的稳定性计算: 立杆的稳定性计算公式 其中 N - 立杆的轴心压力设计值，它包括： 横杆的最大支座反力： N1 =13.693 kN ； 脚手架钢管的自重： N2 = 1.20.1299.300=1.441 kN； N =13.693+1.441=15.134 kN； - 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到； i - 计算立杆的截面回转半径 (cm)：i = 1.58； A - 立杆净截面面积 (cm2)： A = 4.89； W - 立杆净截面抵抗矩(cm3)：W = 5.08； - 钢管立杆抗压强度计算值 ( N/mm2)； f - 钢管立杆抗压强度设计值：f =205.00 N/mm2； lo - 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算 lo = k1uh (1) lo = (h+2a) (2) k1 - 计算长度附加系数，按照表1取值为：1.167 ； u - 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3，u =1.700； a - 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：a =0.100 m； 公式(1)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.1671.7001.500 = 2.976 m； Lo/i = 2975.850 / 15.800 = 188.000 ； 由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.203 ； 钢管立杆受压强度计算值 ；=15133.697/(0.203489.000) = 152.454 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 152.454 N/mm2 小于 f = 205.00满足要求！ 立杆计算长度 Lo = h+2a = 1.500+0.1002 = 1.700 m； Lo/i = 1700.000 / 15.800 = 108.000 ； 公式(2)的计算结果： 由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.530 ； 钢管立杆受压强度计算值 ；=15133.697/(0.530489.000) = 58.393 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 58.393 N/mm2 小于 f = 205.00满足要求！ 如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 lo = k1k2(h+2a) (3) k2 - 计算长度附加系数，h+2a = 1.700 按照表2取值1.018 ； 公式(3)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.1671.018(1.500+0.1002) = 2.020 m； Lo/i = 2019.610 / 15.800 = 128.000 ； 由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.406 ； 钢管立杆受压强度计算值 ；=15133.697/(0.406489.000) = 76.227 N/mm2； 立杆稳定性计算 = 76.227 N/mm2 小于 f = 205.00满足要求！ 模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐 患。 以上表参照扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全 F、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求 除了要遵守扣件架规范的相关要求外，还要考虑以下内容 1.支撑架搭设的要求： a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框 格层中设置； b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于扣件架规范的要求； c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都 要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的； d.地基支座的设计要满足承载力的要求。 2.施工使用的要求： a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好 采用由中部向两边扩展的浇筑方式； b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要 有相应的控制措施，钢 筋等材料不能在支架上方堆放； c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情 况及时解决。 六六 措施保障措施保障 1 1、材料检查、材料检查 钢管表面应平直光滑，不得有裂缝、分层、错位、结疤等缺陷，壁厚应 达到3.5mm。 扣件有裂缝变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换，扣件应除锈。 2 2、搭设要求、搭设要求 节点连接可靠，扣件林静程度应控制在六力距4060n.m 立杆垂直度偏差应小于1/300，最大垂直度偏差小于50mm， 水平杆平直度偏差应小于1/250，小于50mm, 人援上下脚手架必须走安全防护通道 每班工人上