XX外脚手架施工方案

徐州万泰佳苑安全专项施工方案本工程位于徐州市铜山区北京南路285号，由徐州万泰置业有限公司投资兴建,徐州市民用建筑设计研究院有限责任公司设计，共有5个单体工程,1#楼与地下人防车库相连,其余4栋楼均围绕着地下室布置，地下1层，地下室面积14368平方米;1＃楼19层，层高3.3米，地上建筑面积39552平方米,地下1264m2，建筑高度63.45米；2＃、3#、4#、5#楼均为17层,标准层层高2。9米，建筑高度49.6米。1#楼在2层、8层、14层平面;2#、3#、4＃、5#楼在6层、12层平面悬挑16＃工字钢梁搭设外脚手架。脚手架(一）、高层建筑悬挑式钢管脚手架当建筑物高度超过50m时，落地搭设的扣件式钢管脚手架就不能满足要求了。此时，可以用悬挑架分段搭设的办法来解决。悬挑架的种类一般有：三角形钢架、斜撑钢管加吊杆、下撑式挑梁钢架、挑梁加吊杆、挑梁等。本工程采用悬挑工字钢梁搭设外脚手架，各类悬挑架的设计计算分两部分，一部分为架体的设计，第二部分为悬挑架部分的设计.悬挑架的主要构件为钢梁，应按《钢结构设计规范》(GB50017-2003）进行设计，包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、整体稳定性、挠度和端部锚固连接强度等验算。钢梁的设计计算步骤和公式如下：1、抗弯强度式中Mx，My----绕x轴和y轴的弯矩（对于工字形截面，x轴为强轴，y轴为弱轴，单位为N.mm4）;Wnx,Wny——--对x轴和y轴的截面抵抗矩（mm3）;x,y----截面塑性发展系数：对于工字形截面，x=1。05，y=1。20；对于箱形截面,γx=1.05,γy=1.05；对其他截面可按《钢结构设计规范》GB50017-2003f-—--钢材的抗弯强度设计值(N/mm2）2、抗剪强度式中V-———计算截面沿腹板平面作用的剪力（N)；S--—-计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(mm3）；I—--—毛截面积惯性矩；tw—--—腹板厚度;fv--——钢材抗剪强度设计值(N/mm2）。3、腹板边缘局部强度验算1）局部承压强度式中F—-—-集中荷载（N)；-———集中荷载增大系数，此处=1.0；lz—-—-集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度（mm)，按下式计算:lz=a+5hy(a-—--集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，hy-——-梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,单位均为mm）。f----钢材的抗压强度设计值（N/mm2）.2）折算应力在某些情况下，比如在梁的同一部位有较大的弯曲应力σ、剪应力和局部压应力σc时，应按最大形状改变能量强度理论计算折算应力σeq满足要求。规范计算公式为：式中σ、、σc———-—-———-—为腹板计算高度边缘同一点上同时产生的弯曲正应力、剪应力和局部压应力,按材料力学公式计算。1--——-——-—--1=1。1(σ、σc同号或有一为零时）1=1.2（σ、σc异号时)4、整体稳定式中Mx-—----绕强轴作用的最大弯矩（N。mm）；Wx-———-—按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩（mm3)；b-———-—-梁的整体稳定性系数。按《钢结构设计规范》GB50017—2003附录B确定。5、挠度式中v-——-挠度［v］--——容许挠度，悬挑受弯杆件,［v］=l/400（按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001规定选用)5、计算【1】、脚手架搭设参数建筑总高H=65m，标准层高3.3m，1＃楼在2层平面,2#、3＃、4#、5#楼在离地面高度为17。4m（第6层平面）处开始，分段搭设悬挑脚手架，分段高度为19.8m（及17。4米），立杆横距lb=1.05m，内立杆离墙距离0.25m，立杆纵距la=1.5m，步距h=1.8m，每段脚手架11步，连墙件按二步三跨设置，同时作业层数为1层，活荷载Qk=3.0KN/㎡，竹笆脚手片，每段满铺4步。脚手架钢管采用Φ48×3。5mm，悬挑梁采用16号工字钢,悬挑长度为l=1。40m。（1)φ48×3。5钢管，截面性质如下：截面面积A=489mm2截面惯性距I=1.219×105mm4截面模量W=5.08×103mm3弹性模量E=2.06×105N/mm2回转半径i=15。8mm抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2(2)16号工字钢，截面性质如下：截面面积A=2611mm2腹板厚度tw=6mm截面惯性距Ix=1.127×107mm4截面模量Wx=1.409×105mm3弹性模量E=2.06×105N/mm2回转半径ix=65。7mmiy=18。9mm半截面面积矩Sx=8.08×104mm3梁自重q=0。205KN/m抗压、抗弯强度设计值f=215N/mm2抗剪强度设计值fv=125N/mm2（3）其他设计参数基本风压值ω0=0。45kN/m2.采用密目式安全立网，全封闭。[2]、荷载标准值计算(1）结构自重标准值g1k=0。1248kN/m(按双排脚手架查JGJ130—2001）(2)竹脚手片自重标准值:g2k=0。35kN/m2（查JGJ130-2001得到）(3）施工均布活荷载：qk=3kN/m2（查JGJ130—2001得到）（4）风荷载标准值:ωk=0.7μz·μs·ω0式中μz——风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》，地面粗糙度类别C类,并用插入法得65米为1。40μs—-脚手架风荷载体型系数，密目式立网的挡风系数计算，目前规范提供的计算依据不足。哈尔滨建筑工程学院研究结果表明:对于网目密度不低于800目/100cm2的密目网，挡风面积与迎风面积比值为An/Aw=0.54(含脚手架钢管挡风面积）,挡风系数=1.2An/Aw=1。2×0.54=0。648。式中:An为挡风面积；Aw为迎风面积。因此μs=1.0=0。648（JGJ130-2001规范公式)则ωk=0.7×1。40×0.648×0。45=0.285kN/m2［3］、内力计算纵向水平杆、横向水平杆、立杆、连墙杆的强度、变形、稳定性验算另见《落地式扣件钢管脚手架计算示例》.现就悬挑梁的验算过程详述如下：（1）计算简图简化为悬臂梁结构，如图所示.(2)内力计算1）每根立杆轴向力设计值N按规范公式计算：式中：NG1k——-为脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1K＝H*gK1＝19。8＊0。1248＝2.47KNNG2k-——为构配件自重标准值产生的轴向力（包括竹脚手片、栏杆与挡脚板、安全网)，分别计算如下:竹脚手片自重标准值：0.35×1.5×1.3×4/2=1。365kN(全高满铺4层）栏杆与木挡脚板自重标准值：0.14×1.5×11/2=1。15KN（共11层）安全网自重标准值：0.01×1。5×19.8/2=0.149KN（取立网自重0.01KN/m2）所以NG2K＝1.365+1。15+0。149＝2.66KNΣNQk———为施工荷载标准值产生的轴向力总和，作业层数n1=1ΣNQk=n1·qk·la·lb/2=1×3.0×1.05×1。5/2=2.363KN从而可得每根立杆轴向力设计值N：N＝1.2（NG1K+NG2K）+1.4∈NQK＝1。2＊（2.47+2.66）+1。4＊2。363＝9。463KN2）钢梁自重3)内力计算Qmax＝9。463*2+0.246＊1.4＝19。27KNMmax＝9。463*1.4+＊.463*0.35+0.246*1。4*1.4/2＝16。8KN.M［4]、钢梁截面验算1）抗弯强度满足要求。2）抗剪强度3)腹板边缘强度验算局部承压强度在集中荷载或支座处，腹板边缘的局部压应力可能会超过钢材抗压强度,因此应进行验算。对悬臂梁验算支座处局部承压强度.设支座长度a=30mm（有算例取30mm），hy=9。9+8。0=17.9mm（查工字钢截面特性表可得）,则lz=a+5hy=30+5×17.9=119。5mm,查规范得ψ=1，则:折算应力满足要求。注意:从上面的计算结果来看，对悬臂梁情况，折算应力比局部压应力要大得多.因此,腹板边缘局部强度验算，应验算折算应力满足要求，而不是局部承压强度的验算.本人参考了许多资料，在脚手架设计计算的资料中都未曾看到有折算应力的验算,应该是有问题的。4）整体稳定性先计算整体稳定系数ϕb按《钢结构设计规范》（GB50017—2003)附录B.4进行计算。梁的自重荷载很小，跨内有两个集中荷载作用，但自由端的集中荷载对量的整体稳定性起主要作用。由于式中ξ—-—为两整体稳定计算参数l1———为梁的受压翼缘自有长度b1-—-为梁的受压翼缘宽度t1———为梁的受压翼缘厚度h-——梁高代入数据，得 因此，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B。4，得式中的各个符号的含义见规范,其数值计算如下：λy=l1/iy=1400/18.9=74。074A=2611mm2h=160mmt=9。9mmηb=0fy=235N/mm2代入上式，得b=2.93则整体稳定验算5）挠度悬臂梁的挠度可以从有关静力计算手册中查到.集中力作用下挠度:均布荷载作用下挠度：所以满足要求。[5]、钢梁埋入设计钢梁一端悬挑，另一端为了取得梁的平衡，要进行平衡措施设计。一般实用上采用两种方法解决，一是埋入钢筋混凝土墙或柱(如图所示），二是采用悬挑梁后端部分穿入预埋楼板的钢筋环内（如图所示）.采用埋入法，一般埋入长度为500mm,沿挑梁垂直方向穿2根25圆钢作锚筋，锚筋的作用是承担水平方向的作用力（如风荷载).在杭州，许多悬挑外架的作法是：型钢用16号槽钢，每4层一挑，挑梁头部用钢丝索向上斜拉，这时钢丝索的拉力在水平方向的分力，就需要圆钢锚筋来承担，锚筋抗剪，根数要计算确定。抗剪能力的计算只能是近似的,实践和计算表明，2根25圆钢锚筋在钢丝索斜拉情况下安全度也是足够的。采用悬挑梁后端穿入预埋楼板的钢筋环内的作法，要验算钢筋环的强度。计算简图如下图所示，根据梁的平衡可以求出梁传给钢筋环垂直作用力R。为简便起见，忽略R’，对O取矩，则钢筋环的水平锚固段埋于楼板的下皮钢筋之下,以便可靠锚固.假定锚固不会失效，钢筋环的破坏形式要么被拉断要么被剪断，钢筋的抗强度大于抗剪强度，因此，只要验算抗剪强度。剪切面的剪应力为抗剪强度满足要求。实际施工时,每根钢梁预埋3个钢筋环，末端2个,间距一般为250mm左右，以能够在钢梁与钢筋环之间楔入木楔子为准。（二）、卸料平台1、主要施工方法1）施工前应检查构配件的焊接质量,几何尺寸,并涂刷二道防锈漆。2）构配件运至施工现场后，应在混凝土硬地面上按设计尺寸进行组装,并保持整体平衡不扭曲，桁架与钢管栏杆用扣件扣紧，扣件的拧紧力矩为65N/m。在桁架上布设脚手管。3)铺设脚手板,脚手板厚度为50mm厚松木板。上面用φ12钢筋压牢。4）安装栏杆，栏杆高度为1500mm。栏杆内侧张设安全密目网。5）安装平台吊索，吊索钢丝绳采用φ15钢丝绳,计4根。分别布置在料台平面φ20的吊环上，并用Y5-15绳卡卡牢，每根钢丝绳不少于6只。6）利用塔吊的吊索将M20的卸甲分别从平台的四个角上扣紧，保持基本平衡时，慢慢吊起平台至安装高度，将[20＃槽钢支腿伸入混凝土结构面,利用结构层平面的予留钢筋环用钢丝绳连接限位。7）先将2根φ15的钢丝绳分别锚固在上层结构框架柱上，框架柱四角利口围系钢丝绳处应加衬软垫层，再将2根φ15的钢丝绳分别锚固在上层结构板面的预留钢筋环上,(2Φ25钢筋)。钢平台外口应略高于内口150mm。8）接好钢丝绳调整完毕，（其中2根作安全绳）。经过检查验收，方可松卸起重吊钩,上下操作.9）悬挂限载标牌。2.平台的设计及荷载取值：2。1平台设计1）钢平台主梁采用[20cm槽钢(200×73×7）。2）次梁采用φ48×3.5焊接钢管桁架，Φ20钢筋。3）木板厚50mm，并与桁架固定牢固。4）吊环采用φ20的圆钢双面焊接，焊缝高度不小于10mm，宽度不小于8mm，长度大于6d。允许拉应力32000N.5）钢丝绳采用φ15钢丝绳，计4根，其中2根作安全绳。卸甲采用M20。6)钢丝绳连接采用Y5-15绳卡，每根钢丝绳不少于6只。7)平台三面作高度为1500mm的围护。用φ48×3。5钢管与［20焊接，内挂安全密目网。8）结构层平面设予留钢筋环2只，用钢丝绳连接平台支腿,防止平台外倾和外侧受力过大下翻。2。2荷载取值:钢管桁架及剪刀撑220N/m2。木板400N/m2,施工荷载2000N/m2。，槽钢[20260N/m，栏杆及密目网150N/m。3.杆件计算：1）桁架计算:每品桁架受荷面积S=0。65×2.50=1。625m2。每品桁架承载力F=（220+400+2000)×1。625=4258N。每只节点受力P=4258/4=1065N。压杆BC=—1.77×1065=-1885N,φ48钢管A=489mm2。λ=575/15.9=36.16，=0.913，б=1885/[0。913×489］=4.3N/mm2<215N/mm2符合要求。拉杆GH=2.205×1065=2157N，б=2157/314=6。87N/mm2<215N/mm2符合要求。拉杆AF=1.68×1065=1789N，б=1789/314=5.70N/mm2〈215N/mm2符合要求.压杆FB=1。68×1065=1789N，λ=381/5=76。2，=0。808〈215N/mm2符合要求。б=1789/［314×0。808]=7。04N/mm2〈215N/mm2符合要求.2)主梁计算：主梁均布荷载q=[620+2000]×10/8+260+150=3685N/m.M=1/8×3。658×33502=5169364N·mm。W=1/［6×200］×［73×2003—（73—7)×1853］=137873.6mm3。ƒ=5169364/137873。6=37。5N/mm2〈215N/mm2满足要求。3)钢丝绳计算：为安全计，钢丝绳每侧设二道φ15钢丝绳，单道受力，另一道为安全绳，钢丝绳单道受力验算:T=3685×2。4/cos42°56′=12082NK=F/T=132000×0。85/12082=9.3符合要求.4）预埋钢筋计算：K1=1.55;As1=As2=491mm；Vj=12082N；μ=1；fsv=310/0。7;ar=1K1Vj≤μ·(As1＋As2）fsv·ar1.55×12082≤1×(491+491）×310/0。7×118727≤213094k=213094