建筑安全概论(5)土石方及脚手架课件

1、建筑安全概论安全工程教研室张跃兵邮箱：手机5章 建筑施工安全技术5.1 土石方作业安全要求5.2 脚手架安全技术要求5.3 模板安全要求5.4 高处作业安全要求5.5 施工用电安全要求5.6 施工机具安全要求5.7 电焊安全技术5.8 气焊与气割安全技术5.9 垂直运输机械安全技术5.10 起重吊装安全要求5.1 土石方作业安全要求5.1 土石方作业安全要求作业内容：土方挖掘、基坑支护、桩基施工、人工挖孔桩施工、地下水控制主要事故：土方坍塌、爆破、机械、电器影响因素：土质、地下水、气候、开挖深度、施工场地、设备、周边环境等危险源：土方势能、炸药、作业机械设备、电能主要

2、标准：建筑施工土石方工程安全技术规范（JGJ180-09） 建筑基坑支护技术规范 （JGJ120-1999）5.1.1 一般安全要求（1）勘察、设计、施工和监理实行统一管理。加强培训，建立专业施工队伍。（2）设计和施工单位应具备相应资质，有监理单位。（3）先设计后施工；先支撑后开挖；边施工边监测；边施工边治理。严禁坑边超载，相邻基坑施工防止相互干扰。（4）基坑设计和施工应遵守规范，结合当地经验。深基坑工程施工方案应经建设主管部门审批，专家论证。（5）实时监测，随时检验设计施工的正确性。（6）建立健全基坑工程档案。5.1.2 施工准备（1）土石方作业和基坑支护的设计、施工应根据现场的环境、地质与

3、水文情况，针对开挖深度、范围大小等，综合考虑开挖、支护、降排水及周边环境的保护措施方案等。（2）勘察范围应大于挖深1倍。合理选定土的参数。（3）查明周边环境荷载情况，地下工程情况，影响范围内的建筑类型及地表水排泄情况。5.1.4 基坑支护建筑基坑支护技术规程JGJ120-99支护方式： 排桩支护，桩撑、桩锚、排桩悬臂； 地下连续墙支护，地连墙+支撑； 水泥土挡墙； 钢板桩：型钢桩横挡板支护，钢板桩支护； 土钉墙（喷锚支护）； 逆作法施工； 放坡；基坑内支撑。图钉墙排桩钢板桩逆作法施工连续墙施工方法5.1.5 桩基施工（1）按方案施工，打桩作业区要有明显标记和围栏，上方无架空线路。（2）预制桩施

4、工桩机作业时，严禁吊装、吊锤、回转、行走动作同时进行；桩机移动时，必须将桩锤落最低位置；操作人员距桩锤5m外监视。（3）沉管灌注桩施工，在未灌注混凝土和未沉管前，应将预钻的孔口盖严。5.1.6 人工挖孔桩施工孔内必须设置应急爬梯，供人员上下使用检测井下有毒有害气体，应设井下送风的专门设备和足够的安全防护措施孔口四周必须设置护栏挖出的土石方应及时运离孔口，孔口四周不得有重物或机动车辆通行施工现场的电源、电路和电器的安装、使用、维修、拆除必须按规范进行。5.1.7 地下水控制2.脚手架的安全基本要求（1）设计安全基本要求脚手架应满足整体稳定性要求脚手架应满足强度要求脚手架应有足够的刚度脚手架应满足

5、经济性和搭设、使用方便的要求（2）脚手架搭设和使用安全基本要求脚手架材料要符合质量要求，经验收后方准使用脚手架搭设须经演算并制定专项施工方案专业架子工应持证上岗架子工必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋上岗作业脚手架搭设、设计应与实际荷载相符，并符合有关标准和规定高度超过24m的脚手架除应编制施工方案外，还要有专家进行论证脚手架的搭设必须满足相关的构造要求脚手架操作平台应按规定设立扶手、防护网、挡脚板和其他保护措施脚手架上的堆料量和人员不应超过规定数量操作人员和物料应以安全、合适的方法达到操作平台所有置于工作平台上的物料应安全堆放，严禁超载应对搭设后脚手架进行经常性的检查，应安排专职人员记录检查详

6、情对于已搭设的脚手架结构，未经允许不得改动或拆除遇有恶劣天气应停止搭设作业安全网应按有关规定搭设或拆除（3）脚手架拆除的安全基本要求拆除前应制定拆除方案，并履行规定的审批手续拆除时，应在拆除区设置警戒线，严禁无关人员进入拆除脚手架应坚持先搭的后拆，后搭的先拆的拆除原则，自上而下进行拆除，严禁上下同时作业拆除脚手架时，严禁采用将脚手架整体推倒的方法凡脚手架拆下的构件都要用绳索捆绑牢固向下传递，严禁从高处抛掷在架空电力线路附近拆除时，应停电进行或采取防触电的安全措施遇有恶劣天气应停止拆除（4）脚手架的防电、避雷要求脚手架的防电措施：脚手架周边与架空线路之间的最短距离应符合规范要求脚手架的避雷措施施

7、工现场内钢脚手架，若在相临防雷装置范围以外时，应按规定按去防雷装置如果现场最高机械设备上的避雷装置的保护范围能覆盖其他设施，而且最后退出现场，则可不另加设防雷装置若利用现有防雷装置，应保证金属结构体连接有效机械设备上的避雷针（接闪器）长度应为1-2m施工现场内所有防雷装置的冲击接地电阻不得大于30。（3）单排脚手架不适宜范围墙体厚度小于或等于180mm；建筑物高度超过24m；空斗砖墙、加气块墙等轻质墙体；砌筑砂浆强度等级小于或等于M1.0的砖墙（4）高度要求单管立杆扣件式单排脚手架的搭设高度不得超过24m；单管立杆扣件式双排脚手架一般均在50m以下，超过50m要采取加强措施；分段悬挑脚手架每段

8、高度一般不宜超过25m。（5）脚手架搭设基本要求脚手架立杆基础必须坚实，具有足够的承载力，防止产生不均匀沉降；必须设置立杆和纵横向水平杆，三杆形成的主节点要连接牢靠；扣件螺栓拧紧扭力矩应在40-65N.m之间，保证节点的承载力和方便拆卸；必须按设计要求设置足够数量、分布均匀的连墙件，以防脚手架失稳和倾覆；应设置纵向剪刀撑和横向斜撑，使脚手架具有足够的整体刚度。2.基本组成及构配件的质量要求（1）基本组成及作用（2）构配件的技术要求尺寸、材质、外观、检查1）钢管应符合低压流体输送用焊接钢管483.5和直缝电焊钢管513.0国家标准质量要求；表面应平直光滑，不应有焊接缺陷及几何损伤；宜采用力学性能

9、适中的Q235制作，质量性能指标应符合国家标准；纵向水平杆和立杆的长度不宜超过6.5m，横向水平杆不宜超过2.2m，重量不宜超过25kg；钢管上严禁打孔；新钢管应至少每年检查一次2）扣件材料应优先采用可锻铸铁扣件，质量应符合国家规定标准；力学性能应达到国家标准要求，并不应有外观缺陷；扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好；扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm ;当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm；新、旧扣件表面应进行防锈处理；旧扣件使用前应进行质量检查，不合乎质量要求的扣件严禁再使用。3）脚手板冲压脚手板、木脚手板、竹脚手板冲压钢脚手板

10、新脚手板质量应符合国家有关标准，并应有防滑措施；当板长4 m时，挠度12mm；当板长4m时，挠度16mm；新、旧脚手板的任意角的扭曲度5mm；新、旧脚手板均应涂刷防锈漆。木脚手板应采用衫木或松木制作，厚度50mm，宽度200mm，两端应以4mm粗细铁丝各设两道箍紧，质量应符合国家有关标准；竹串片和竹芭脚手板宜采用材质坚硬、不易折断、无虫蛀及腐朽的毛竹或南竹制作；每块脚手板重量不宜大于30kg；脚手板的绑扎材料一般采用10号或12号镀锌铁丝，且不得重复使用。4）连墙件的材质应符合碳素结构钢中Q235质量要求。3.设计计算（1）荷载的确定1）荷载分类永久荷载：脚手架自重和构配件自重等；可变荷载：施

11、工荷载和风荷载等。2）荷载效应组合设计脚手架的承重构件时，应根据使用过程中可能出现的荷载取其最不利组合进行计算；当基本风压等于或小于0.35kN/m2的地区，对于敞开式脚手架的连墙点覆盖面积30 m2，并验算立杆的稳定性，可不考虑风载的作用。（2）设计计算的基本要求脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计：计算构件的强度、稳定性和连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4；脚手架中的受弯构件，应根据正常使用极限状态的要求验算变形，验算构件变形时，应采用荷载短期效应组合的设计值；对于50m以下的常用敞开式

12、单、双排脚手架，当脚手架能够满足表2-4或表2-5的构造要求，且扣件螺栓的拧紧力矩在40-65kN.m时，其相应杆件可不再进行设计计算，但连墙件、立杆地基承载力等仍要根据实际荷载进行设计计算。4.构造要求（1）常用脚手架设计尺寸：敞开式单、双排脚手架结构的设计尺寸应按表2-4、表2-5采用。（2）立杆的构造要求1）每根立杆底部应设置底座或垫板；2）脚手架必须设置纵、横向扫地杆。3）脚手架底层步距大于2m；4）立杆必须用连墙件与建筑物可靠连接；5）除立杆和顶层顶步可采用搭接外，其余杆件必须采用对接扣件连接：立杆上的对接扣件应交错布置；搭接长度不应小于1m，应采用至少2个旋转扣件固定，端部扣件盖板

13、的边缘至杆端距离不应小于100mm。6）立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m；7）双管立杆中副立杆的高度不应低于3步，钢管长度不应小于6m。（3）纵向水平杆的构造要求1）纵向水平杆宜设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨；2）纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可搭接，但须符合下列规定：纵向水平杆的对接扣件应交错布置；搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部距离大于100mm。当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上；当使用竹芭脚手板时，纵向水平杆应采用直角扣件固定在横向水平杆上，并应等间距设置，间距不大于

14、400mm。（4）横向水平杆的构造要求1）主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接，并严禁拆除。扣件中心距应小于150mm；靠墙端外伸长度应小于500mm；2）非节点处的横向水平杆，宜等间距设置，最大间距不应大于纵距的1/2；3）当采用除竹芭片脚手板以外的其他脚手板时，双排脚手架的横向水平杆应固定在纵向水平杆上；单排脚手架的横向水平杆的一端固定在纵向水平杆上，另一端应插入墙内，插入长度不应小于180mm；4）使用竹芭脚手板时，双排脚手架的横向水平杆应固定在立杆上；单排脚手架的横向水平杆的一端应固定在立杆上 ，另一端插入墙内180mm以上。（5）脚手板的构造要求作业层脚手板应铺满、铺稳，离

15、开墙面120-150mm ;冲压钢脚手板、，木脚手板、竹串片脚手板等，应放置在三根横向水平杆；不足2m的脚手板也可用两根水平杆支撑。搭接处应符合图2-5要求；竹芭脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，且采用对接平铺，四个角应用直径1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上；作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板长两端均应与支承杆可靠地固定。（6）连墙件的构造要求1）连墙件数量的设置应符合表2-6的规定2）连墙件的布置应符合下列规定：宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm；应从底层第一步纵向水平杆处开始设置，当该处设置有困难时，应采用其他可靠措施固定；宜优先采用菱形布置，也

16、可采用方形或矩形布置；一字形、开口形脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不应大于4m（2步）3）对高度在24m以下的单、双排脚手架，宜采用刚性连墙件与建筑物可靠连接，严禁采用仅有拉筋的柔性连墙件；4）对高度 24m以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接；5）连墙件的构造应符合下列规定：连墙件中的连墙杆或拉筋宜呈水平设置，当不能水平设置时，与脚手架连接的一端应下斜连接，不应采用上斜连接；连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造，采用拉筋必须配以顶撑。拉筋的采用两股直径4mm钢丝拧成，也可采用直径不小于6mm的钢筋。6）当脚手架下部暂不能设连墙件时可搭设抛

17、撑；7）架高超过40m且有风涡流作用时，应采取抗上升风流作用的连墙措施。（7）门洞处的构造要求1）门洞采用桁架形式应按下列要求确定2）单、双排脚手架门洞桁架的构造应符合下列规定单排脚手架过窗洞时应增设立杆或增设一根纵向水平杆。门洞桁架下的两侧立杆应为双管立杆，副立杆高度应高于门洞1-2步；门洞桁架中伸出上下弦杆的杆件端头，均应增设一个防滑扣件（图2-6），该扣件宜紧靠主节点处的扣件。（8）剪刀撑与横向斜撑的构造要求1）双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑，单排脚手架应设剪刀撑；2）剪刀撑的设置应符合下列规定：每道剪刀撑跨越立杆的根数按表2-7的规定确定。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜

18、杆与地面的倾角宜在45-60之间；高度在24m以下的单、双脚手架，均必须在外侧立面的两端设置一道剪刀撑，并应由底至连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于15m（图2-8）高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑；剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接要求应按水平杆的搭接要求执行剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至节点的距离不宜大于150mm ；3）横向斜撑的设置应符合下列规定：横向斜撑应在同一节间，由底部至顶层呈之字形连续布置，斜撑的固定应参考门洞斜腹杆的固定要求；一字形、开口形双排脚手架的两端均应设置横向斜撑，中间宜每

19、隔6跨设置一道；高度在24m以下的封闭型双排脚手架可不设横向斜撑，高度在24m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑外， 中间每隔6跨设置一道。（9）斜道的构造要求1）人行并兼作材料运输的斜道的形式，高度不大于6m的脚手架，宜采用一字形斜道；高度大于6m的脚手架，宜采用之字形斜道；2）斜道的构造应符合下列要求：斜道应附着外脚手架或建筑物设置；运料斜道宽度不宜小于1.5 m,坡度宜采用1：6，人行斜道宽度不宜小于1 m，坡度宜采用1：3；拐角处应设置平台，其宽度不应小于斜道宽度；斜道两侧及平台外围应设置栏杆及挡脚板。栏杆高度应为1.2m，挡脚板高度不应小于180mm ;运料斜道两侧、平台外围和

20、端部均应按设置连墙件；每两步应加设水平斜杆；应按规定设置剪刀撑和横向斜杆。3）斜道脚手板应符合下列要求：脚手板横向铺设时，应在横向水平杆下增设纵向支托杆，纵向支托杆间距不应大于500mm；脚手板顺向铺设时，接头宜采用搭接；下面的板头应压住上面的板头，板头的凸棱宜采用三角木顺填；人行斜道和运料斜道的脚手板上应每隔250-300mm设置一根防滑木条，木条宜为20-30厚。（10）模板支架的构造要求1）模板支架立杆的构造应符合下列规定：模板支架立杆的构造应符合脚手架立杆的相关规定；模板支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm ;设支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过300mm 时，应

21、采用可靠措施固定；当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线处，其偏心距不应大于25mm；2）满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定：满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑；剪刀撑的构造应符合上述的相关规定。5.2.3 特殊脚手架的安全技术要求落地式脚手架悬挑式脚手架（30度、24m）吊篮式脚手架（吊环800mm）附着升降脚手架（15m，1.2m）5.2.4型钢悬挑扣件式钢管脚手架设计实例（1）工程概况某大厦建筑面积28654m2，地下一层，地上十二层，裙房四层

22、，结构形式为框架剪力墙结构，一层层高4.5米，2至11层层高3.4米，12层层高4.8米，女儿墙高度1.2米，建筑总高度48.05米。本工程五层以下采用全封闭双排外落地脚手架，六层以上采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在六层楼面设工字钢悬挑并钢丝绳斜拉结构。 脚手架钢管选用483.5；外挑工字钢采用I18，长度约为3.0米；固定工字钢在楼面上用112和116的圆钢，距外墙边0.2米设置112的钢筋套环，距外墙边1.3米设置116的钢筋套环。立杆纵向间距为1.8米，内立杆距外墙0.35米，外立杆距外墙面为1.4米，大横杆间距为1.5米，小横杆长度为1.5米。脚手架与建筑物的连墙拉结在两步三跨内采用

23、拉撑结合的方式（拉筋用110的钢筋，顶撑用483.5 钢管），或者采用483.5 钢管固定在内立杆上。 悬挑架高73.4米=23.8米,加上突出屋面部分4.8米及高出屋面1.5米，总计：23.8+4.8+1.530.1米,故按30.1米对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。（2）荷载计算 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（JGJ302011）附表A.0.1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重 gk1=0.1495KN/m。 NG1K =Hgk1=30.10.1495=4.5KN构配件自重1）外立杆木脚手板（

24、按三层考虑）NG2K-1 =3lalb0.351032=31.051.80.351032 = 992.25N防护栏杆、挡脚板（按三层考虑）NG2K-2 =3laG2103=31.80.14103 =756N安全网（平网按三层考虑）NG2K-3 =HlaG3103+3lalbG4103/2=30.11.80.0034103+31.81.050.00487103/2=198.1N纵向横杆（搁置脚手板用，按三层考虑）NG2K-4=3lbG1103/2=59.38N合计NG2K=992.25+756+198.1+59.38=2005.73N2）内立杆木脚手板（按三层考虑）NG2K-1 =3lalb0.

25、35103/2+3lalc0.35103 =（31.051.80.35/2+30.351.80.35）103=1654N纵向横杆（搁置脚手板用，按三层考虑）NG2K-2 =（3lbG1/2+3lcG1）103=（31.050.0377/2+30.350.0377）103=99N合计NG2K =1654+99=1753N施工均布活荷载（按装饰阶段两层同时施工考虑）外立杆 NQK 外 =2lalbqk/2 =21.81.052/2=3.78kN内立杆 NQK 内 =2lalbqk/2 + 2lalcqk=3.78+21.80.352=6.3kN垂直荷载组合(不考虑风荷载)1）外立杆N1=1.2(N

26、G1K + NG2K)+1.4NQK 外=1.2(4.5+2.00573)+1.43.78=13.1kN2）内立杆N2=1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK 内=1.2(4.5+1.753)+1.46.3=16.33kN（3） 水平悬挑梁设计1）I18截面特性Wx=185103mm3, I=1660104mm4自重q=0.2414kN/m弹性模量E=206103N/mm2，翼缘宽度b=94mm，翼缘平均厚度=10.7mm，高度h=180mm。2）最大弯矩Mmax=N11.4+N20.35+q1.52/2=13.11.4+16.330.35+0.24141.52/2=24.33kNm3

27、）强度验算= Mmax /（xWx）x-截面发展系数，对I形截面，查表得：x=1.05； Wx-对x 轴的净截面抵抗矩，查表得：Wx=185103mm3；f -型钢的抗弯强度设计值，Q235 钢，取f=215N/mm2。=24.33106/（1.05185103）=125.25N/mm2f=215N/mm2，安全。4）整体稳定验算 根据钢结构设计规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通槽钢受弯要考虑整体稳定问题。按附录一之（二），本悬臂梁跨长1.4米折算成简支梁，其跨度为21.4=2.8米：=（570b/l1h）235/s= 5709410.7/（2800180） 235/215 =1.243

28、33则悬挑梁弯曲应力为：= Mmax /（Wx）=24.33106/（1.24333185103）=105.78N/mm2f=215N/mm2，安全。5）刚度验算=N1（lb+lc）3/3EI+N2lc2(lb+lc+100)3-lc/(lb+lc+100)/6EI+q(lb+lc+100)4/8EI=4mm L/250=5.6mm，满足要求。N1、N2-作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（kN）E-弹性模量，E=206103N/mm2I-钢材的抗弯强度设计值，Q235 钢，取f= 215N/mm2。6）I18后部锚固钢筋设计锚固钢筋的承载力验算锚固选用116圆钢预埋在平板上，吊环承受的拉力为

29、：N3= Mmax /1.3 =24.33/1.3 =18.72KN吊环承受的拉应力为：= N/A =18.72103/3.1482=93.2N/mm2=215 N/mm2，满足要求。锚固钢筋的焊缝验算 = F/（lW）F-作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=N3=18.72KN；lW-焊缝的计算长度，取lW=40-10=30mm；-焊缝的计算厚度，取8mm。=18720/308=78N/mm2=160N/mm2，满足要求。7)综上所述，当挑梁采用I18时，其强度、挠度、稳定性均符合要求。（4）立杆稳定性计算 立杆计算长度 l0=kh=1.1551.5150=260cm长细比= l0/i（钢

30、管回转半径）= 260/1.58=164.5561）无风荷载时，立杆稳定性计算：N/（A）=16330/（0.26489）=128.44N/mm2f=215N/mm2,安全。 Pcr=2EI/l2=3.142*206*103*12.71*104/1.52*106=114733N2）在风荷载作用下，立杆稳定性计算： N/（A）+MW/Wf k=0.7zs0=0.3625537kN/m2MW = 0.851.4k la h2/10 = 0.1771KN.mN/（A）+MW/W=163.3 N/mm2f=215 N/mm2,安全。（5）连墙件计算 Nl=N1w+N0=8.334+5=13.334KN脚手架倒塌案例主要是没有认真按规定编制施工方案，没有执行安全技术措施和验收制度。山西商业楼脚手架坍塌:自楼顶“掀落”2010年7月25日下午7时左右，山西吕梁市离石区永宁中路正在装潢的一幢商业楼突然发生装修支架坍塌事故。 5