建设工程安全技术教案

PAGEPAGE175目录第一章基坑支护 3第一节土的工程分类、野外鉴别及基坑施工方案 3第二节基坑支护形式一：原土放坡和坡面加固法 5第三节基坑支护形式二：土钉墙和土层锚杆支护 10第四节基坑支护形式四：排桩挡墙支护 15第五节基坑降排水、土方开挖和施工检测 22第六节建筑基坑坍塌事故案例分析 29第二章脚手架工程 35第一节脚手架分类及扣件架的组成杆件和构配件 35第二节扣件式脚手架的几何尺寸及构造要求 41第三节脚手架的荷载及荷载效应组合 46第四节扣件式脚手架的设计计算 52第五节脚手架的搭设、拆除及安全管理 68第六节案例分析：某建筑工程脚手架坍塌事故分析 76第三章模板工程 79第一节模板分类和模板施工方案 80第二节模板荷载及荷载效应组合 86第三节梁板模板支撑系统的构造要求 91第四节模板安装、拆除及模板安全管理 101第五节事故案例分析：某建筑工程模板坍塌事故 108第四章施工现场临时用电 114第一节防止触电的技术措施 114第二节施工现场临时用电安全管理 117第三节接地、接零和基本保护系统 121第四节配电箱、开关箱及配电线路 129第五章垂直运输设备 141第一节塔式起重机 141第二节物料提升机 147第三节施工升降机 155第六章高处作业 162第一节概述 162第二节临边作业和洞口作业的安全防护 164第三节攀登作业和悬空作业的安全防护 169第四节、操作平台和交叉作业的安全防护 173第七章拆除工程 177第一节建筑物拆除安全事故分析 177第二节拆除工程的一般规定 183第三节拆除工程安全施工管理 184第四节拆除工程安全技术管理和文明施工 189湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0901班安管0902班第1课教案授课时间22月日月日月日星期一二授课地点知301精308课题内容土方工程与基坑支护第一节土的工程分类、野外鉴别及基坑支护设计原则教学目的使学生熟悉土的工程分类及野外鉴别方法，掌握基坑基坑支护设计原则教学方法讲授法、谈话法重点基坑支护设计原则难点土的野外鉴别方法能力培养初步培养学生鉴别土的工程分类、野外鉴别能力，掌握建筑基坑支护设计原则的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业1、建筑基坑按安全等级分哪几级？2、哪些建筑基坑施工方案必须经专家论证审查？3、基坑开挖施工方案应包括哪些内容？湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、简单宣布上学期课程考试成绩=2\*ROMANII、复习提问：=3\*ROMANIII、导入新课：从本课程的主要内容及学习方法导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第一章基坑支护在建筑施工过程中，首先遇到的就是场地平整和基坑开挖。因此，我们将土的开挖、填筑、运输等统称为土方工程。根据施工对象、目标和要求不同，土方工程可具体分为场地平整、基坑（槽）开挖、路基填筑、边坡修筑以及回填夯实等工程。以下主要介绍基坑支护工程。第一节土的工程分类、野外鉴别及基坑施工方案一、土的工程分类及野外鉴别方法见教材P2表1－1和P4表1－2、表1－3.二、建筑基坑支护设计及专项施工方案1、基坑按开挖深度可分为：（1）浅基坑：开挖深度＜5m；（2）深基坑：开挖深度≥5m。2、基坑安全等级：《建筑基坑支护技术规范》将建筑基坑安全等级分为三个安全等级。。湖南安全技术职业学院备课纸安全等级破坏后果重要性系数γ一级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工的影响很严重1.1二级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工的影响一般1.0三级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工的影响不严重0.9注：1、有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级，可根据具体情况另行确定。2、基坑周边环境指：（1）基坑附近的建（构）筑物；（2）基坑附近的道路；（3）基坑附近的地下管线：地下供水和排水管线，供热和供气管线；电缆、电视和通讯线路等。教材P7关于基坑安全等级分类，引用了上海市的标准，本人认为还应以国家的行业标准为准。3、建筑基坑支护设计及施工方案的编制（1）建筑基坑支护设计的三原则1）支护结构在强度、稳定性和变形等方面，必须满足基础（或地下结构）施工的要求和安全；2）要确保不会对周边环境产生影响；3）基坑支护属于临时设施，因此在确保安全的前提下，应尽量节约，以免造成不必要的浪费。（2）土方开挖工程、基坑支护和降水工程专项施工方案的编制。上海市的标准是91年颁发的，国家标准是99年颁布的。湖南安全技术职业学院备课纸1）《建设工程安全生产管理条例》第26条规定：土方开挖工程、基坑支护和降水工程当达到一定规模且危险性较大时，必须编制专项施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后，由专职安全生产管理人员进行现场监督。2）当开挖深度大于等于5m或地下室三层及三层以上的深基坑，或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的基坑，施工单位还应当组织专家进行论证审查。（3）专项施工方案的编制内容1）放坡要求；2）支护结构设计图纸和施工方法；3）土方开挖：挖掘机械的选择、开挖时间、顺序、坡道的位置、车辆进出道路等；4）当地下水位高于坑底时的降排水措施；5）基坑施工监测。第二节基坑支护形式一：原土放坡和坡面加固法一、原土放坡原土放坡一般适用于地面比较开阔、土质较好的二、三级浅基坑（深5m以下），或基坑一侧较浅，土质又较好深度在5m以内（包括5m）的基坑侧壁最大坡度。专家组成员不得少于5人，并出具书面论证审查报告。湖南安全技术职业学院备课纸原土放坡坡度注：1、静载：堆土或堆放材料；土的类别边坡坡度（高：宽）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1：1.001：1.251：1.50中密的碎（卵）石土1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土1：0.671：0.751：1.00中密的碎（卵）石土（充填物为粘土）1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.332、动载：基坑边缘机械挖土、吊装设备或汽车运输产生的荷载。二、坡面加固法（一）护面法1、彩条布或塑料薄膜覆盖法对于土质较好施工期较短的浅基坑，可按一定坡度放坡后，用彩条布或塑料薄膜将边坡覆盖，在坡顶、坡脚用草袋、编织袋装土压住，以防止雨水冲刷。2、叠袋压坡法－重力墙法对于土质较差的深基坑（深＜9m），可首先按一定坡度放坡，再沿坡脚砌筑宽1.2m～1.5m，高0.5m的片石挡墙，其上摆放卵石袋或砂袋（装满系数0.7左右）。每层顺、丁交错，一直叠放至坡顶1.2～1.5m处。坡顶用M5水泥砂浆抹面，厚40mm湖南安全技术职业学院备课纸（二）坡面加固法1、砂浆抹面法对于土质较好的浅基坑（坑深＜5m），在坡面上抹一层厚20～30mm的混合砂浆，其配合比为：水泥：白灰：河砂=1：1：1.5；或抹一层M5水泥砂浆。2、挂网抹面法对于施工期较短，土质较差的临时性基坑边坡，可在垂直坡面楔入Φ10～12mm钢筋，长400～600mm，间距1m×1m。上铺20＃铁丝网，再抹厚25～35mm，M5水泥砂浆。3、挂网喷射混凝土法对临近有建筑物或道路，土质较差的深基坑（坑深≥5m），可在坡面垂直楔入Φ10～12mm，长400～600mm钢筋，间距1m×1m，坡面铺Φ4～Φ6mm，@250～300mm钢筋网，再喷射40～60mm厚C15细石混凝土。转子Ⅳ型混凝土潮喷机基坑侧壁挂网喷射混凝土施工现场湖南安全技术职业学院备课纸坡面喷射混凝土与抹砂浆（或混凝土）最大区别在于抹砂浆（或混凝土）为被动承载，而喷射混凝土料在压风压力的作用下，可深入到土的缝隙中去，与土体紧密结合成一体共同承载（主动承载），从而大大提高了其承载能力。山水湾居民小区A01、A02、A03三栋小高层基坑的北侧和东侧，曾采用了挂网喷射混凝土法。Ⅴ、课堂小结本节课主要讲述了土的分类和野外鉴别方法，基坑支护设计原则，基坑施工方案的编制、论证审查等内容。这些内容都很重要，希望同学们重点掌握。Ⅵ、布置作业1、建筑基坑按安全等级分哪几级？2、哪些建筑基坑施工方案必须经专家论证审查？3、基坑开挖施工方案应包括哪些内容？喷射混凝土支护的优点。湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0902班安管0901班第2课教案授课时间22月日月日月日星期三一授课地点精308知301课题内容第一章基坑支护形式二：土钉墙和土层锚杆支护第四节基坑支护形式三：排桩挡墙支护教学目的使学生初步掌握土钉墙、土层锚杆支护和钢筋混凝土排桩挡墙支护教学方法讲授法、谈话法重点土钉墙、土层锚杆支护及钢筋混凝土排桩支护难点能力培养初步培养学生监督检查土钉墙、土层锚杆及钢筋混凝土排桩支护施工的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业1、土釘墙的构造有哪些要求？2、土层锚杆的布置和构造有哪些要求？3、钢筋混凝土灌注排桩的特点有哪些？它适用哪些建筑基坑？4、钢筋混凝土灌注排桩的构造要求有哪些？湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、强调课堂纪律=2\*ROMANII、复习提问：1、建筑基坑按安全等级分哪几级？2、哪些建筑基坑施工方案必须经专家论证审查？=3\*ROMANIII、导入新课：从挂网喷射混凝土支护形式导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第三节基坑支护形式二：土钉墙和土层锚杆支护一、土钉墙支护（一）使用条件：土钉墙一般适用于基坑侧壁安全等级为二、三级，非软性土，开挖深度＜12m的基坑（基坑支护技术规程）。（二）土钉墙的概念及其特点1、定义：钢筋网+土钉（锚杆）+喷射混凝土2、特点：与边坡形成复合体共同承载，具有结构简单，有一定的阻水效果，施工方便、快速、节省材料，成本低等优点。教材P16讲，土钉墙适用于淤泥、淤泥质土是错误的。喷射混凝土石子粒径：河卵石粒径≯20mm；碎石粒径≯15mm.不一定采用细石混凝土（石子粒径≯15mm）。。湖南安全技术职业学院备课纸（三）土钉墙的构造要求（《建筑基坑支护技术规程》规定）1、基坑边坡坡度≯1：0.1；2、土钉必须用承压板或加强钢筋与钢筋网有效连接（与加强筋一般采用焊接）；3、土钉长度一般为基坑开挖深度的0.5～1.2倍，排间距为1.0～2.0m，与水平面夹角5～20；4、土钉宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，直径Φ16～32mm；钻孔直径Φ70～120mm；5、注浆材料为水泥浆或水泥砂浆，其强度不抵于M10。6、喷射混凝土面层应配置钢筋网，钢筋直径Φ6～10mm，排间距为150～300mm。喷射混凝土强度≮C20，喷厚≮80mm。7、坡面上、下段钢筋网搭接长度≮300MM。8、当地下水位高于坑底时，应采取降水或挡水措施。目前，有一种新型锚杆叫自钻式（螺纹钢）锚杆（见下图），中空杆体，自带钻头，用钻机钻入土中，到位后即可注浆，再安装垫板，拧紧螺母即可。施工简便，速度快、锚固力大，完全可以取代土钉（锚杆），广泛运用于隧道、地铁、基坑及岩体、堤坝等工程加固。 湖南安全技术职业学院备课纸（四）土钉墙施工工艺（见教材P16～17）基坑开挖和土钉墙应按施工方案的要求，自上而下分段、分层进行。其施工工艺流程为：基坑开挖至第一分层设计标高——人工整修坡面，清除虚土，埋设喷厚标记——喷射第一层混凝土（喷厚40mm左右）——安置钻机，钻孔——清除孔内余土或泥浆水——放置钢筋（土釘），孔内注浆——绑扎钢筋网并设置、连接承压板——喷射第二层混凝土至设计厚度。当上层土钉和混凝土强度达到设计强度的70％（常温下7—10d）以上时,方可开挖下层土方和下层土钉墙的施工。二、土层锚杆土层锚杆是国内外应用十分广泛的一种实用新技术。它单独作为支护形式时，将锚杆与滑裂面以外的稳定土体连成一个整体,将土压力传递到稳定土层中，其特点是承载能力大。土层锚杆在更多湖南安全技术职业学院备课纸的情况下，是做为其他支护结构的拉锚(支撑)。土层锚杆作为受拉构件用于其它支护结构的拉锚,可简化支护结构的设计,节省资金,更重要的是坑内不再进行支撑,利于机械开挖土方.这对提高工效,加快施工速度,缩短建设工期具有十分重要的意义。土层锚杆不仅用于基坑支护,还可用于边坡加固、滑坡整治、坝基稳定、结构抗浮、基础和结构锚固等,是一种有十分发展前途的一项新技术。（一）土层锚杆的构造土层锚杆是由拉杆（锚杆）、锚头和锚固体三部分组成。（二）土层锚杆的布置和构造要求1、锚杆锚固体上覆土层厚度不小于4～5m。2、锚杆长度：锚杆自由段长度（L）不小于4～5m，并超过潜在滑移面1.5m；锚固段长度（L）一般≮4m；外露长度应满足台座、腰梁尺寸及张拉作业（指预应力锚杆）的要求。3、锚杆上下排垂直间距≮2m，一般为2～5m；水平间距≮1.5m，一般为1.5m～4.5m。湖南安全技术职业学院备课纸4、锚杆宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，直径为22～32mm。近年来多采用45SiMNV钢筋，直径20～25mm。5、为防止锚杆受力后拉动土体，在其自由段套上一段塑料管（软粘土）或涂润滑油脂，并沿锚杆轴线方向每隔1.5m～2.0m设置一个定位架。6、钻孔直径一般为90～130mm，钻孔下斜倾角应≮12.5，且≯45，一般为15～25。7、锚固体采用注射水泥浆或水泥砂浆，其强度≮M10。8、土层锚杆单独作为基坑支护时，其喷射混凝土面层另行设计。（三）土层锚杆的施工1、土层锚杆应尽量将其锚固段布置在土质较好的稳定土层内。2、应摸清附近建（构）筑物的基础结构尺寸、埋设深度以及地下管线的埋设情况。3、土层锚杆的施工工艺（1）土层锚杆单独作为基坑支护时，施工程序与土钉墙大致相同。（2）土层锚杆作为其它支护结构的拉锚时：坑内挖土至第一层土层锚杆标高——标定眼位，安装钻机——打眼、清孔——放置锚杆——压力注浆——设置支架、上腰梁（槽钢或工字钢）——放置台座、垫板、拧紧螺母。土层锚杆作为永久性支护时，一般采用予应力锚杆，即眼内采用二次注浆，并对锚杆进行张拉、锁定，施加予应力。与普通锚杆相比，予应力锚杆承载能力可提高2倍以上。湖南安全技术职业学院备课纸Ⅴ、课堂总结本节课讲述的土钉墙和土层锚杆是建筑基坑支护结构中应用十分广泛的支护方法，也是本章学习的重点。希望同学们要重点掌握。Ⅵ、布置作业1、土釘墙的构造有哪些要求？2、土层锚杆的布置和构造有哪些要求？第四节基坑支护形式四：排桩挡墙支护排桩挡墙支护是基坑支护的一种形式。具体讲，有以下几种支护形式。1、钢板桩：又分槽钢钢板桩、热轧锁口钢板桩（U型、Z型等）。由于其刚度小，须坑内桁架支撑，不利于机械挖土，故采用较少。2、H型钢支柱、木挡板排桩。用钢量大，初期投资大，H型钢打入时噪声大，我国很少采用，日本使用较多。3、钢筋混凝土预制板桩。虽然其刚度比钢板桩大，但仍需坑内支撑，且钢筋混凝土板桩打入土中时易断桩、噪声大，近年来应用较少。4、钢筋混凝土灌注排桩。适用于任何土质，应用广泛，是目前深基坑，特别是邻近有建（构）筑物、道路等一、二级深基坑的主要支护形式之一。5、深层搅拌水泥土桩排桩挡墙，简称水泥土墙。由于水泥用量少（土重的7～15%），水泥土墙的强度较低（0.24～0.65MPa）,一般适用于软土、淤泥质土，坑深＜7m的基坑。更多的情况下，水泥土墙是作为其他支护结构的挡水（止水、截水）帷幕。在黑板上画图简单介绍水泥土墙的施工。湖南安全技术职业学院备课纸在水泥土墙的基础上发展起来的旋喷排桩挡墙，在高压旋转喷射水泥浆、搅拌的情况下，使水泥土墙的直径进一步加大，其刚度亦有所加大，但没有水泥土墙使用广泛。6、地下连续墙。以下主要介绍钢筋混凝土排桩挡墙的支护形式。一、钢筋混凝土灌注排桩的特点和适用范围钢筋混凝土灌注排桩具有刚度大，抗压、抗剪能力强，变形相对较小，是目前基坑支护和其他永久性工程中应用十分广泛的一种支护结构类型。钢筋混凝土灌注排桩适用于任何土质。但由于桩与桩之间有一定的间隙，无挡水能力。因此，当地下水位较高时，必须采用壁后注浆或施工挡水帷幕。（1）作为悬臂桩，多用于土质较好地下水位较低的一、二级基坑（坑深≤6m）；（2）与土层锚杆组合使用，对坑深－12m以下有两层地下室的深基坑，或坑边附近有建筑物、道路时，应优先考虑使用，亦可用于＞13m的深基坑。（3）与水泥土墙（止水帷幕）配合使用，可用于地下水位较高的深基坑。二、钢筋混凝土悬臂桩和钢筋混凝土锚杆组合支护目前，我国钢筋混凝土排桩支护主要有：钢筋混凝土悬臂桩和钢筋混凝土锚杆组合支护（简称桩锚支护）两种形式。1、悬臂排桩支护所谓悬臂式支护结构是指完全依靠悬臂桩的自身强度及嵌固深度（入土深度）来平衡基坑的侧向压力。作用在基坑支护结构上的荷载有土压力、水压力、施工荷载、结构自重以及附近建筑物产生的侧向压力等。其中土压力是指土体同时，钢筋混凝土灌注桩对施工条件要求不高，人工挖孔桩不产生噪声、震动。钢筋混凝土灌注桩的缺点是永久地埋在地下，有时可能成为障碍物。只有地下水位高于坑底时，才有水压力。湖南安全技术职业学院备课纸作用在支护结构上的侧向压力，通常是由土的自重和地面荷载产生的。土压力的大小与土的密度、抗剪强度、支护结构侧向变形条件以及墙与界面上的摩擦力等因素有关。（1）静止土压力：指墙体在产生变形前，作用在墙背面上的土压力。（2）主动土压力：指墙体产生离开土体方向的位移时，作用在墙背面上的土压力。（3）被动土压力：指墙体产生向着土体方向的位移时，作用在墙背面上的土压力。悬臂排桩支护结构受力模式图中：C点——为正负弯矩转折点，即主动土压力和被动土压力为零的点。C点至基坑坑底的垂距为Y；嵌固深度——即排桩的入土深度，用t表示。钢筋混凝土悬臂桩的直径、桩间距、配筋、Y值及嵌固深度t必须通过设计计算确定。2、桩锚支护钢筋混凝土排桩与锚杆组合支护，就是用土层锚杆对支护结构的拉力来抵抗部分基坑侧壁的部分侧向压力。因此，土层锚杆既限制了排桩的变形，使支护结构趋于稳定，又可减小排桩的桩径、配筋及嵌固深度，节省材料和降低工程成本。钢筋混凝土排桩与土层锚杆组合支护结构，见下图。湖南安全技术职业学院备课纸三、钢筋混凝土排桩支护的构造要求1、钢筋混凝土灌注排桩的桩径、配筋和嵌固深度应根据土的性质、水平荷载通过计算确定，常用的桩径为Φ600～1000mm。悬臂式桩径不宜小于Φ600mm，人工挖孔桩不宜小于Φ800mm。桩的间距应根据桩的受力和桩间土的稳定条件确定。2、排桩顶部应设置钢筋混凝土冠梁（又称帽梁）连接。冠梁松散土层不得使用。湖南安全技术职业学院备课纸的宽度不宜小于桩径，高度不小于400mm。排桩和冠梁的混凝土强度应＞C20。3、基坑开挖后，排桩的桩间土可采用铁丝网混凝土护面、砌砖等方法处理。当桩间有渗水时，应在护面上设泄水孔；当地下水位较底，土质较好，暴露时间又较短时，可不对桩间土进行处理。四、地下连续墙支护地下连续墙，就是沿建筑物基础的四周在地下施工一道狭长的钢筋混凝土挡墙，这种挡墙即可以挡土，又能挡水，且结构刚度大，变形小。地下连续墙可以直接作为地下结构的外墙，也可以作地下结构外墙的模板，在我国沿海地下水位较高的软土地区多有采用。如北京王府井宾馆、京广大厦，上海电信大楼、海伦宾馆、国际贸易中心大楼、金茂大厦和广州白天鹅宾馆等著名高层建筑的深基坑都曾采用了地下连续墙。1、地下连续墙一般适用于地下水位较高，软土地层的深基坑。基坑深度大，且临近与建筑物、道路和地下管线相距甚近时，往往是优先考虑的支护方案。2、地下连续墙施工需用专用设备（如多头挖槽机），施工工艺复杂（泥浆护壁、连续墙段的连接、泥浆下浇筑混凝土），必须请专业队伍施工。3、工程造价高，一般工程慎用。Ⅴ、课堂总结：本节课主要介绍了土钉墙、土层锚杆和钢筋混凝土排桩支护以及前面介绍的挂网喷射混凝土支护，是建筑深基坑支护经常使用的四种支护形式。希望同学们要认真复习，重点掌握。简单介绍“逆作法”施工。湖南安全技术职业学院备课纸建筑基坑支护结构选型表（《建筑基坑支护技术规范》）结构型式适用条件排桩或地下连续墙适于基坑侧壁安全等级一、二、三级悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙1、基坑侧壁安全等级宜为二、三级2、水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150（松软土层）3、基坑深度不宜大于6m。土钉墙1、基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地2、基坑深度不宜大于12m3、当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施逆作拱墙由于逆作拱墙钢材、水泥用量大，成本高，施工速度慢，现很少采用放坡1、基坑侧壁安全等级宜为三级2、施工场地应满足放坡条件3、可独立或与上述其他结构结合使用4、当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施Ⅵ、布置作业：1、土釘墙的构造有哪些要求？2、土层锚杆的布置和构造有哪些要求？3、钢筋混凝土灌注排桩的特点有哪些？它适用哪些建筑基坑？4、钢筋混凝土灌注排桩的构造要求有哪些？湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0902班安管0901班第3课教案授课时间33月2月日月日月日星期二三授课地点精308知301课题内容第一章第五节基坑降排水、土方开挖和施工检测教学目的使学生熟悉基坑排降水，掌握基坑监测的内容和方法及掌握基坑土方开挖的安全技术措施。教学方法讲授法、谈话法重点基坑监测、基坑土方开挖难点能力培养培养学生对基坑施工质量安全的监督检查的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、强调课堂纪律=2\*ROMANII、复习提问：1、基坑原土放坡适用条件有哪些？2、土钉墙、钢筋混凝土排桩的适用条件分别有哪些？=3\*ROMANIII、导入新课：从基坑支护的类型导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第五节基坑降排水、土方开挖和施工检测一、基坑降排水的必要性二、基坑降排水（一）基坑防排水1、为防止地表水和大气降水流入坑内，在地面沿基坑四周应设置排水沟。2、当附近地表水系有可能灌入或渗入坑内时，应在地面采取截水、封堵或疏导等措施。3、对基坑地表渗水和大气降水，一般采取沿坑底坡脚（距坡脚≮300mm）四周设置排水沟，在基坑四角或沿排水沟每隔30～40m设一个集水井，在井内安装水泵将水排出坑外。4、对地下涌水，可在来水一侧设置1～2排水泥土墙（挡水帷幕）。（二）基坑降水1、当地下水位高于基坑坑底时，必须采取降水措施，将地下地下静止水位降到坑底0.5～1.0m以下，以满足基坑支护和土方开挖的需要。。湖南安全技术职业学院备课纸2、基坑降水方法根据工程地质和水文地质条件和涌水量的大小，基坑降水一般有以下几种方法。（1）轻型井点法（单排或双排）；（2）喷射井点法；（3）管井井点法（4）电渗井点法等。基坑降水一般请专业队伍施工，不再详述。但应引起高度重视的是，基坑降水有时可导致地表开裂、塌陷，影响周围环境。因此，在基坑降水和土方开挖的过程中，必须加强施工监测。三、基坑土方开挖基坑支护结构与土方开挖方法有密切关系，挖土方式不同，作用于支护结构上的荷载也不同。为此，挖土一定要按照支护结构设计的工况要求进行，不得随心所欲，否则将产生严重后果。基坑土方开挖的安全技术措施：1、土方开挖前，施工单位应编制土方开挖方案，在取得支护结构设计单位的认可后方可实施。2、在地面沿基坑四周应设置排水沟，并应避免水沟水渗入坑内。3、基坑开挖深度大于2m时，必须沿基坑周边设置防护栏杆，挂密目式安全网。危险地段，夜间应设红色警示灯。4、应严格遵循先支撑后开挖的原则，即挖土到支撑标高时，一定要先支撑好并达到设计要求的强度时，才能继续向下挖土。挖土方式一定要与支护结构的设计工况相吻合。5、软土必须分层均衡开挖，层高不宜超过1.0m。6、基坑周边严禁超载。周边临时堆土、堆放材料和设置施工设备应保持1m以上距离。堆土高度：距坑边1～3m时，≯1.5m；3～5m时，≯2.5m。起重、挖掘设备作业时，距坑边≮2m。在黑板上画图讲解降水原理。湖南安全技术职业学院备课纸7、基坑开挖过程中，应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩和扰动地基土。采用机械挖土距坑底300mm时，改为人工挖掘清理至坑底，以免扰动地基土。8、如发生异常情况，如土壁出现裂缝或局部坍塌，应立即停止挖土，并立即查明原因，采取有效措施后，方可继续挖土。9、人员上下应走车道或专用梯子，严禁攀登支护结构上下。10、开挖至坑底标高后，应及时对坑底满封闭，并抓紧进行地下工程施工，并随地下工程的施工，及时进行土方回填并夯实。四、基坑坍塌的原因分析1、基坑支护和降水工程没有专门设计，不编制专项施工方案，便进行土方开挖。2、基坑支护结构设计强度、刚度不足，而造成支护结构破坏。3、施工单位不按支护设计施工或施工质量低劣。4、不按土体性质放坡或不加支撑，土体失去稳定而坍塌。5、不按设计要求进行挖土，引起支护结构产生过大变形或破坏。6、坑边弃土或堆放材料超载，或起重、挖掘设备作业时，距坑边过近（≮2m。）。7、坑底积水或地下供、排水管路渗漏水至使侧壁土体松软，容重增大，抗剪能力降低而坍塌。8、降水工程设计不合理，或降水效果不佳。五、基坑施工检测基坑土方开挖前，应编制土方开挖监控方案。内容包括：监控目的、监控范围、监测项目、监测方法及精度要求、监控报警值、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。为什么？湖南安全技术职业学院备课纸（一）监测目的而随着基坑开挖的进行，支护结构的变形、破坏以及对周围环境的影响，有一个从小到大，从量变到质变的过程。基坑开挖监测的目的，就是要适时对支护结构及周围环境进行监测，发现问题要及时采取有效措施，以确保基坑开挖、地下结构的施工安全，不对周围环境产生影响，实现施工信息化管理。（一）监控范围：从基坑边沿以外1～2倍开挖深度范围内的需要保护物体均应作为监控对象。（二）监控项目（教材P21表1－11）1、支护结构水平位移；2、周边建筑物、道路和地下管线的变形（包括沉降、隆起、位移、开裂、倾斜等）；3、地下水位；4、桩、墙内力；5、锚杆拉力；6、支撑轴力；7、立柱变形；8、土体分层竖向位移；9、支护结构界面上侧向压力。以上9项对于一级基坑均应监测；对于二级基坑，第1、2、3项应监测；对于三级基坑，第一项应监测。二、三级基坑的其余各项可根据现场的实际情况确定具体的监控项目。（三）监控报警值监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。监控报警值应根据监控对象的有关规范及支护结构要求确定。湖南安全技术职业学院备课纸（四）监测周期各项监测的时间应根据施工进程确定。当支护结构的变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加大监测次数；当有事故征兆时，应连续监测。（五）监测仪器：1.变形监测仪器：主要有经纬仪、水准仪和测斜仪。2.应力监测仪器：（1）土压力观测仪器：测量土压力主要采用埋设土压力计（亦称土压力盒）的方法。土压力计有液压式、气压平衡式、电气式（有差动电阻式、电阻应变式、电感式等）和钢弦式，其中应用较多的为钢弦式土压力计。（2）孔隙水压力观测仪器：主要有钢弦式孔隙水压力计。（3）支撑内力测试：1）压力传感器：有油压式、钢弦式等,多用于型钢或钢管支撑；2）电阻应变片：亦多用于测量钢支撑的内力；3）千分表位移量测装置;4）应力、应变传感器：该法用于量测钢筋混凝土支撑系统中的内力；（六）监测报告1、阶段性监测报告：基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交阶段性监测结果报告。2、最终监测报告：基坑开挖结束，建筑物基础或地下结构施工完毕，应提供基坑最终监测报告。湖南安全技术职业学院备课纸3、监测报告的内容：（1）工程概况；（2）监测项目和各测点的平面和立面布置图；（3）采用仪器设备和监测方法；（4）监测数据处理方法和监测结果过程曲线；（5）监测结果评价。Ⅴ、课堂总结：基坑降水仅适用于地下水位高于基坑底面的建筑基坑，故基坑降水多用于沿海地区或一些地下水位较高的地区。基坑开挖安全技术措施和基坑监测是本专业学习的重点内容，希望同学们要认真复习，重点掌握。Ⅵ、布置作业1、基坑开挖的安全技术措施包括哪些内容？2、基坑监测报告的内容有哪些？湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0901班安管0902班第4课教案授课时间3月73月月日月日月日星期一三授课地点知301精308课题内容第一章第六节事故案例分析：某建筑基坑坍塌事故分析教学目的通过事故案例分析，使学生进一步掌握预防基坑坍塌事故的安全技术措施教学方法讲授法、谈话法重点分析事故原因难点能力培养进一步培养学生监督检查建筑基坑支护设计施工的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业1、通过事故案例分析，写一篇造成建筑基坑坍塌的原因分析论文（不少于1000字）。湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、强调课堂纪律=2\*ROMANII、复习提问：1、基坑坍塌事故的原因有哪些？=3\*ROMANIII、导入新课：从基坑坍塌事故的原因分析导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第六节建筑基坑坍塌事故案例分析案例一：青海省西宁市“3.19”基坑坍塌事故一、事故经过2009年３月19日下午１点35分左右，正在西宁市商业巷南市场佳豪广场工程基坑内地坪下１２米左右做支护的８名工人被埋在了突然坍塌的边坡下，经过救援人员４个多小时的挖掘、抢救，８名工人全部遇难。。湖南安全技术职业学院备课纸事故发生当晚，西宁市立即成立由市安全生产监督管理局牵头的事故调查组，对事故原因展开全面调查。二、事故调查情况1、佳豪广场工程由青海佳豪房地产开发有限公司开发，发生事故的4号楼由浙江中明建设有限公司总包，基坑支护则发包给青海筑祥地基工程支护公司进行设计。2、据调查，这一项目在未取得建设用地规划许可证、建设工程规划许可证、建设工程施工许可证、质量安全监督等相关手续的情况下擅自开工建设。3、专家组在调查中发现，事故现场砂砾层中的锚杆长度未达到设计要求，钢管锚杆设计长度为３至５米，而在事故现场随机抽样三根钢管平均长度仅为１．８２米，最长的为１．９３米，最短的仅有１．６４米。同时，原设计方案中，基坑开挖前要先在边缘打下竖向超前微型柱，起到支撑与固定作用，但是经现场查看也没有做。此外，边坡上喷射的混凝土厚度设计厚度为８０毫米，现场随机抽查实际为５５至６６毫米。而基坑上部边缘，施工单位设置的临时彩板房，也增加了地面的堆载。4、事故发生前，西宁气温回升较快，土体解冻，砂砾土质松动，加之事故发生时，正值进行底部护坡施工和采取加固措施，须用冲击锤产生较大的震动，对土体产生了一定的扰动。5、从照片上可以看到，基坑坍塌处距围墙仅数米，围墙内即为永久建筑。三、事故原因分析：请同学们发言。湖南安全技术职业学院备课纸案例二：“8.31”某建筑基坑坍塌事故河北省人民医院体检中心换热站基础工程于2009年8月31日中午发生土方坍塌事故，导致4人被埋，目前已确认全部遇难。图为土方坍塌事故现场。记者下午4时河北省人民医院看到，事故现场已被警戒线封锁，四五个蓝色安全帽七零八落地散落在坍塌土方四周。据施工现场一程姓工友介绍，事故发生在31日中午12时10分左右，包括他自己在内，当时共有8名工人在南侧护坡上打卯眼，上方大块土方突然坍塌，整个过程仅仅两三秒的时间，他跟另外3名工友幸运脱逃，另有4名工友被埋，情势不容乐观。一位程姓工友说，他们全部来自邯郸大名，到这个工地仅半月时间。南侧地基上部有一下水管道不停往外漏水，或导致地基松软，土方坍塌疑与此有关。另有工友说，护坡挖得太直了，几乎与地面成直角，这或是造成此次恶性事故的又一诱因。工友们说,如果有坡度还好，土方坍塌时还能起到缓冲作用。目前事故原因正在进一步调查中。湖南安全技术职业学院备课纸案例三：上海13层在建住宅楼轰隆倒塌上海梅都房地产开发有限公司开发的“莲花河畔景苑”居民小区，由上海众欣建筑有限公司承建的一栋13层的在建住宅楼，于2009年6月27日凌晨5时30分左右突然整体倒塌（见上图），事故造成一名工人死亡。据上海闵行区政府对此事故通报称：26日，淀浦河防汛墙出现了70余米塌方险情，有关方面连夜组织抢险工作，27日晨，河畔在建的一栋13层高楼突然整体倒覆。湖南安全技术职业学院备课纸记者在现场看到，该栋楼整体朝南倒下，13层的楼房在倒塌后外形几乎保持完整。但是，楼房底部原本应深入地下的数十根混凝土管桩整齐折断后裸露在外。事故发生后，部分准业主闻讯赶来，纷纷讨论可否退房以及如何索赔。一位不愿透露姓名的业主表示，小区楼房为期房，倒塌的楼房已进入最后工期，计划于2010年5月与世博同期交房，楼价最近已经涨到了1.7万至1.8万元。莲花河畔景苑在建楼房倒覆的主要原因是，楼北侧在短期内堆土过高，南侧正在开挖的地下车库基坑深达４.６米，两侧压力差超过了桩基的抗侧能力。（见下图）湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0902班安管0901班第5课教案授课时间3月3月日月日月日星期三一授课地点精308知301课题内容第二章脚手架工程第一节脚手架分类及扣件式脚手架的构配件扣件式脚手架的基本构造及构造要求教学目的使学生熟悉脚手架的分类，掌握扣件式脚手架的基本构造及构造要求教学方法讲授法、谈话法重点扣件式脚手架的基本构造及其构造要求难点能力培养初步培养学生对扣件式脚手架的构造要求监督检测的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业1、扣件式脚手架的几何尺寸有哪些？2、影响脚手架承载能力大的因素有哪些？湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、强调课堂纪律=2\*ROMANII、复习提问：对上学期学过的扣件式脚手架的杆件名称、作用及构配件、基本构造进行提问。=3\*ROMANIII、导入新课：从扣件式脚手架的基本构造导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第二章脚手架工程第一节脚手架分类及扣件架的组成杆件和构配件脚手架为满足施工需要和安全防护而搭设，一俟工程竣工便拆除，因此脚手架工程属于临时设施。一、脚手架的分类(一)按用途分类：１、结构脚手架：又称砌筑脚手架，用于建筑工程主体、外部装修施工。2、装修脚手架：仅用于建筑工程的外部装修施工。3、防护脚手架：只用做安全防（围）护的脚手架，包括各种拦护架和棚架。4、承重、支撑用脚手架：如，受料台、操作平台、模板支撑架和设备安装支撑架等。(二)按架设的位置分类１、外脚手架：架设在建（构）筑物外围的脚手架。（1）落地式脚手架。。湖南安全技术职业学院备课纸（2）悬挑式脚手架。（3）吊蓝式脚手架。（4）附着式脚手架。（5）挂脚手架（爬架）。２、内脚手架：架设在建（构）筑物内的脚手架。（1）马蹬式脚手架。（2）支柱式脚手架。（3）满堂脚手架。（4）操作平台。（三）按设置形式分类１、单排脚手架：只有一排立杆的脚手架。２、双排脚手架：具有两排立杆的脚手架。３、满堂脚手架：按施工作业范围满设置的，两个方向各有三排立杆及以上的脚手架。如桥梁、高架桥、地铁、隧道等构筑物的施工。４、满高堂（满堂红）脚手架：按墙体或施工作业最大高度，由地面或楼面起满高度设置的脚手架。多用于内脚手架或跨度较大的会堂、体育馆、仓库等屋面施工。５、特形脚手架：一般用于具有特殊平面和空间造型的特殊形式的脚手架。如，用于建筑烟囱、水塔等使用的脚手架。另外，根据施工需要，脚手架又可设置为：（1）一字型（单面）脚手架。（2）开口型脚手架：沿建筑物周边非交圈设置的脚手架。（3）封圈（交圈）型脚手架：沿建筑物周边交圈设置的脚手架。湖南安全技术职业学院备课纸按脚手架封闭程度，又分为：（1）敞开式脚手架：仅设有作业层栏杆和挡脚板，无其它遮挡设施的脚手架。（2）局部封闭脚手架：遮挡面积小于30%的脚手架。（3）半封闭脚手架：遮挡面积占30%～70%的脚手架。（4）全封闭脚手架：沿脚手架外侧全长和全高封闭的脚手架。（四）按脚手架的材质分类１、木脚手架２、竹脚手架3、钢管脚手架（1）扣件式脚手架：适用于任何外形和几何尺寸的工业、民用建（构）筑物。（2）门式脚手架：具有结构合理，安置拆除方便，一般适用于外形比较简单的建筑物以及内外墙装修，门面装修等。（3）碗口式脚手架：承载能力大，适用于建筑物的满堂脚手架以及高耸构筑物、桥梁、高架桥、隧道等施工用脚手架。门式脚手架湖南安全技术职业学院备课纸碗口式脚手架扣件式、门式和碗口式是目前我国广泛使用的三种钢管脚手架。特别是扣件式脚手架由钢管和扣件组成，加工简单，一次投资费用低，更由于其安置、拆卸方便，机动灵活，承载能力大，适用于各种形状的工业和民用建筑，高耸构筑物，临时宿舍、工棚、材料库、防护棚、卸料台、操作平台、斜道、栏杆、模板支撑架、设备安装支撑架等等，是目前使用最为广泛的钢管脚手架。扣件式脚手架也存在一些缺陷和不足，概括说其承载能力受人为因素影响较大，配件易丢失等。其中，人为因素包括：使用不合格的杆件和构配件；脚手架的主要几何尺寸，包括纵距、横距、步距、连墙件的间距等设计不合理或扫地杆、剪刀撑、横向斜撑等设置不合理；脚手架搭设质量不符合要求，如扣件扭紧力矩不足等。以下仅介绍扣件式脚手架。左图中，立杆顶部为“托座”，工人师傅称为“顶升”，用于调整立杆的支撑高度。湖南安全技术职业学院备课纸二、扣件式脚手架的组成杆件及构配件（一）组成杆件1、立杆：组成脚手架的竖向杆件，承受并传递竖向承载的主要杆件。2、纵向水平杆（大横杆）：脚手架纵向设置的水平杆件。是组成脚手架的结构杆件，并承受传递施工荷载的主要杆件。3、横向水平杆（小横杆）；脚手架横向设置的水平杆件。其作用为承受传递施工荷载，其中位于主节点的小横件为结构杆件。4、纵向扫地杆：连接立杆底部，距底座下皮（或底面、地面）200㎜处的纵向水平杆件。约束立杆底端发生纵向位移。5、横向扫地杆：连接立杆底部，位于纵向扫地杆之下的横向水平杆件。约束立杆底端发生横向位移。6、连墙件（杆）：连接脚手架与建筑物的部件（或杆件），承受并传递风荷载，防止脚手架横向失稳或倾覆的重要杆件。7、剪刀撑：在脚手架外侧成对设置的呈十字交叉斜杆，可增强脚手架的纵向刚度，提高脚手架的承载能力。8、横向斜撑：在脚手架内、外排立杆的竖向平面内，连接内、外排立杆呈之字形设置的斜杆，其作用为增强脚手架的横向刚度，提高脚手架的承载能力。9、栏杆（腰杆）：设置在脚手架外排立杆两根大横杆之间距作业层以上1.2m处，为防止人员从外侧坠落。栏杆是脚手架的安全装置，不属于结构杆件。10、抛撑：与脚手架内外侧面斜交的杆件，架设脚手架时，用于固定脚手架杆件的临时杆件，亦可作为脚手架横向加固杆件。（二）构配件1、钢管：一般采用φ48×3.5，个别采用φ51×3.0。市场上供应的φ48钢管，有的壁厚只有3.0mm、2.8mm，它们的截面特剪刀撑用于承受风荷载产生的纵向水平分力。φ51×3.0钢管现已基本淘汰不用。湖南安全技术职业学院备课纸性参数与合格品有很大差别，进行脚手架计算时应特别注意。（1）长度：1.3m≮L≤6.5m（2）重量：为便于运输和操作方便，每根钢管重量应≯25kg.单位重量：3.84㎏/m或0.0384KN/m。（3）材质：实践证明高强钢材并不能充分发挥其性能，一般采用Q235钢材焊接钢管即能满足使用要求。（4）质量要求：钢管要有产品质量合格证书和法定检测报告；旧钢管的表面质量、局部锈蚀、弯曲等要符合要求。2、扣件；采用螺栓紧固扣接的连接件。（1）种类：1）直角扣件：用于垂直交叉杆件连接的扣件。2）旋转扣件；用于平行或斜交杆件连接的扣件。3）对接扣件：用于杆件对接连接的扣件。（2）材质：一般采用可锻铸铁铸造扣件。（3）扣件螺栓拧紧度：扭紧力矩：≮40N·m，≯65N·m。一般应为40—50N.m。3、脚手板：铺设在作业层上，便于工人施工操作。（1）冲压钢脚手板；（2）木脚手板；（3）竹脚手板：又分为竹串片脚手板和竹芭板脚手板。4、安全防护装置（1）防护装置1）栏杆：作业层除铺设脚手板外，还应该在脚手架外排立杆的两根大横杆之间再增设一根横杆（俗称腰杆）作为防护栏杆，距作业层≯1.2m。2）挡脚板：在作业层以上沿外排立杆设置，其高度≮0.18m,作为临边防护。（2）安全网湖南安全技术职业学院备课纸1）平网当外墙面与脚手架脚手板之间，有大于200㎜以上的间隙时，为防止人员从内侧坠落，应在作业层往下每隔12m处封挂一层平网。2）密目式安全网挂在脚手架外排立杆的内侧，用于防止人员、材料从脚手架外侧坠落。其规格：ML1.8m×1.6m，ML1.5m×1.6m。目数：在10㎝×10㎝面积内≮2000目。第二节扣件式脚手架的几何尺寸及构造要求一、扣件式脚手架的几何尺寸及构造要求1、立杆间距（S）：相邻立杆的轴线距离。常用于满堂脚手架，用相邻立杆的两个方向的间距表示，如立杆的间距为1m×1m。2、立杆纵距（又称“跨”，）：脚手架相临立杆的纵向间距。3、立杆横距（）：脚手架相临立杆的横向间距。4、立杆步距（又称“步”，）：:相邻上、下水平杆的间距。5、连墙件的竖距（）：相邻连墙件垂直方向的间距。6、连墙件的横距（）：相邻连墙件水平方向的间距。7、搭设高度（）：自立杆底座下皮（或底面、地面）至架顶栏杆上皮之间的垂直距离。脚手架搭设高度，应高出屋檐1.5m，或高出女儿墙1.0m。8、可搭设高度（）：按稳定计算确定的脚手架搭设高度。9、允许搭设高度（〔〕）：规范规定的脚手架允许搭设高度。10、脚手架长度（L）：脚手架纵向两端立杆外皮之间的水平距离。湖南安全技术职业学院备课纸11、脚手架宽度（L）：脚手架横向两端立杆外皮之间的水平距离。二、扣件式脚手架的构造要求（一）搭设高度≤24m和24m＜H≤50m项目24m≤H24m＜H≤50m构造尺寸结构架：L≯1.5m；L≯1.3m；h=1.2—1.5m装修架：La=1.8—2.0m；L≯1.3m；h≯1.8m尽量采用“扣件式钢管脚手架安全技术规范”中常用架的构造尺寸（见规范）剪刀撑在脚手架的两端各设一道，中间每隔12—15m设置一道在脚手架的外侧立面整个长度和整个高度上连续设置连墙杆可用柔性，但一般均用刚性可按三步三跨：≤40㎡必须采用刚性；一般按两步三跨：≤40㎡横向斜撑可以不设，但一般都设置脚手架拐角处应设置，中间每隔6跨设置一道（二）脚手架搭设高度＞50m1、当H＞30m时，脚手架下部应采用双立杆，双立杆段一般为15～18m，其上每隔6—7层应用钢丝绳斜拉卸载。２、采用分段悬挑式脚手架（1）落地段高度≤24m；（2）24m以上采用分段悬挑式脚手架1）悬挑钢梁采用18～20号槽钢或18～20号工字钢。钢梁悬挑长度应≯1.5m，总长≮4～5m。2）每对立杆应用Ф14～Ф16钢丝绳斜拉卸载。3）悬挑脚手架每段高度一般为18～21m。脚手架的预算价格是按其搭设面积计算的。采用分段悬挑脚手架时，为节省材料，加快材料周转，随着建筑物主体的升高，落地段和下部的分段悬挑脚手架可以临时拆除，转移到上段脚手架使用，但悬挑梁不得拆除。湖南安全技术职业学院备课纸3、附着式脚手架附着式脚手架在使用前，必须向当地安全监督管理部门申报。申报单位应提供有关设计、生产和技术性能检验合格资料。三、影响脚手架整体稳定承载能力的因素1、脚手架几何尺寸脚手架几何尺寸，包括纵距、横距、步距、连墙杆的竖向和水平间距，其中以步距、横距和连墙杆的竖距影响最为明显。中国建筑科学院和哈尔滨建筑大学脚手架实架承载实验证明：（1）纵距由1.5m→1.8m时，极限荷载降低了7.6%，大致相当于每增加0.1m时降低2.5%；（2横距每增加0.1m，承载能力约相应降低2.15%～2.65%；（3）步距每增加10%，脚手架稳定性系数φ降低16.4～12.4%；（4）连墙杆的影响：当连墙杆的竖距由3.6m增加到7.2m时，其极限荷载约降低30%。2、剪刀撑、横向斜撑的影响（1）剪刀撑：同一种几何尺寸的脚手架，设置剪刀撑的极限荷载比不设置的可提高12.49%；（2）同一种几何尺寸的脚手架，设置横向斜撑的极限荷载比不设置提高15%以上。3、脚手架搭设质量的影响（1）扣件的扭紧程度的影响：同一种几何尺寸的脚手架，扭紧力矩30N.m的极限荷载比扭紧力矩50N.m降低20%左右。（2）Ф48钢管壁厚的影响：壁厚每减薄0.25mm，值（决定稳定承载力）相应降低5.6%～6.2%。（3）钢管、扣件的质量影响。为稳定系数和钢管横截面面积的乘积。湖南安全技术职业学院备课纸（4）地基夯实承载能力的影响。Ⅴ、课堂总结本节课介绍了脚手架的分类,扣件式脚手架的组成杆件和构配件，扣件式外脚手架的几何尺寸、影响脚手架承载能力的因素以及构造要求，希望同学们要认真复习，掌握这些知识。Ⅵ、布置作业1、扣件式脚手架的几何尺寸有哪些？2、影响脚手架承载能力大的因素有哪些？湖南安全技术职业学院备课纸授课班级安管0901班安管0902班第6课教案授课时间月日月日月日月日月日星期授课地点知301精308课题内容第三节脚手架的荷载及荷载效应组合第四节扣件式脚手架的设计计算教学目的1、使学生初步掌握脚手架荷载的种类及荷载效应组合2、要求学生初步掌握扣件式脚手架设计计算的内容、步骤及方法教学方法讲授法、谈话法重点立杆的稳定性计算、连墙杆的抗滑能力计算以及地基承载力的计算难点能力培养培养学生从事脚手架设计计算及审查脚手架设计计算书的能力课堂类型讲授课教具多媒体设备作业湖南安全技术职业学院备课纸=1\*ROMANI、组织教学：点名、强调课堂纪律=2\*ROMANII、复习提问：1、扣件式脚手架的几何尺寸有哪些？2、影响脚手架承载能力的因素有哪些？=3\*ROMANIII、导入新课：从扣件式脚手架的构造要求导入新课=4\*ROMANIV、讲授新课：第三节脚手架的荷载及荷载效应组合一、脚手架的荷载脚手架的荷载，包括永久荷载（恒荷载）和可变荷载（活荷载）两种。（一）永久荷载（）1、结构自重（）：是指脚手架各类杆件和扣件的自重标准值。2、构配件自重（）：包括脚手板、防护栏杆、挡脚板和安全网等自重标准值。（二）可变荷载1、施工荷载标准值（）：包括脚手架上堆放的材料（对结构架：混凝土、砖、砂浆、模板等；对装修架：磁板、灰浆、油漆、涂料等）、运输小车、作业人员及工器具等。施工荷载是以作业层脚手板的面积为基准，按均布荷载（KN／㎡）计算的。2、风荷载（）：根据《建筑结构荷载规范》规定，风荷载按水平荷载计算。湖南安全技术职业学院备课纸（三）荷载的传递方式；由于使用的脚手板种类不同，导致脚手架大、小横杆的设置位置不同，因此荷载的传递方式也不同。1、当采用钢、木、竹串片脚手板时：荷载传递方式：荷载——脚手板——小横杆——大横杆——立杆——基础。2、当采用竹芭脚手板时：荷载传递方式：荷载——脚手板——大横杆——小横杆——立杆——基础。二、扣件式脚手架的荷载效应组合（设计计算方法）（一）概率极限状态设计法所谓极限状态就是当结构的整体或一部分超过了设计规定要求的状态。结构的极限状态又分为以下两种极限状态。1、承载能力极限状态：即结构或结构杆件达到其最大承载能力或虽没达到最大承载能力，但出现了不适宜继续承载的变形，这个特定状态就为承载能力极限状态。2、正常使用极限状态：结构或杆件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值（如荷载的标准值）。结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能（即设计要求）的概率，称为结构的可靠度，它是结构可靠性的概率量度。所谓“概率极限状态设计法”中所涉及的作用效应和抗力值等都是以大量的统计数据为基础并经过概率分析后确定的。按《建筑荷载设计规范》的规定，在脚手架的设计计算时，受压（拉）、受弯杆件的强度和稳定计算，一般按承载能力极限状态取值，即取荷载的设计值；受弯杆件的变形（挠度）按正常使用极限状态取值，即取荷载的标准值。（二）荷载的分项系数参见安全技术规范第6.2.1－2－3）的规定。湖南安全技术职业学院备课纸脚手架构架相当于钢结构，立杆相当于柱，水平杆相当于梁，剪刀撑和横向斜撑相当于斜杆。因脚手架杆件之间采用扣件连接，不但使立杆偏心受力（53㎜），同时由于扣件连接不属于刚性连接，受力后杆件的角度会产生变化，同时脚手架工程一般为露天作业，材料的重复使用，搭设受人的因素影响大。因此，脚手架构架又不完全同于钢结构。目前脚手架的设计计算还没有自己的分项系数，而是借用建筑结构的分项系数，同时对部分分项系数进行了修正。荷载的分项系数：1、永久荷载的分项系数：=1.22、可变荷载的分项系数：＝1.43、钢材的分项系数：钢材的分项系数为（≈0.8584）。（三）荷载的标准值和设计值1、荷载的标准值：就是指脚手架在正常使用状态下，可能出现的最大作用值。（1）、永久荷载标准值（）：1）结构自重=搭设高度×，查《安全技术规范》附录A表A.1。2）构配件自重按《安全技术规范》表4.2.1－1和4.2.1－2计取。为简化计算，亦可按下表采用。湖南安全技术职业学院备课纸脚手架一个立杆纵距的附件及物品重（单位：KN）立杆横距H（m）立杆纵距La（m）脚手架上脚手板铺设层数二层四层六层1.051.21.3722.3603.3481.51.7152.9504.1851.82.0583.5405.0222.02.2863.9335.580492.7133.8771.51.9363.3914.8471.82.3244.0695.8162.02.5814.5216.4921.551.21.7253.0664.4061.52.1563.8325.5081.82.5874.5986.6092.02.8755.1097.344注：本表根据脚手板0.3KN/,操作层的挡脚板0.036KN/m，护栏0.037KN/m，安全网0.049KN/m（沿脚手架纵向）计算。当实际与此不符时，应根据实际荷载计算。（2）施工荷载标准值（）：施工荷载是以作业层脚手板的面积为基准，按均布荷载（KN／）计算的。见《安全技术规范》表4.2.2。结构架：=3KN／；装修架：=2KN/。一个结构施工作业层：=3··（1＋0.3）一个装修施工作业层：=2··（1＋0.3）安全网取：0.049KN/m是错误的，应为0.005N/㎡.表中数字偏大，应根据实际荷载计算。湖南安全技术职业学院备课纸为简化计算，亦可按下表计取。施工均布荷载产生的一根立杆轴向力标准值（KN）施工均布荷载标准值（KN/㎡）1.02.03.04.05.01.051.20.811.622.433.244.051.51.022.033.044.055.033.654.866.082.01.352.704.055.406.751.301.20.961.922.883.844.8003.604.806.001.81.442.884.325.767.202.01.603.204.806.408.001.523.334.445.551.51.392.784.175.556.941.81.673.335.006.668.332.01.853.705.557.409.25注：1、表中=0.5×[·（1＋0.3）·]2、摘自参考文献《建筑施工脚手架实用手册》杜荣军（3）风荷载标准值风荷载标准值按规范4.2.3提供的计算式计算。＝0.7···式中：——风荷载标准值（KN/）；——（该地区的）基本风压（KN/）；——风压高度变化系数；计算风压的标准值时，还应乘以风阵系数，在脚手架设计计算中，取=1，故不再列出。湖南安全技术职业学院备课纸——风荷载体形系数；0.7——折减系数。说明：①风压高度变化系数与所处地面高度和地面粗糙程度有关，按《建筑结构荷载规范》P25表7.2.1（（下表））计取；离地面或海平面高度（m）地面粗糙度类别ABCD510152030405060708090100150200250300350400≥4501.171.381.521.631.801.922.072.342.402.642.832.923.121.001.0021.561.671.771.861.952.022.092.382.612.802.920.740.740.740.841.0051.451.541.621.702.032.302.542.752.920.620.620.620.620.730.840.931.071.611.922.192.452.682.913.12注：地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：A类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡村和城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。湖南安全技术职业学院备课纸②风荷载体形系数按规范表4.2.4计取，其中：为挡风系数，其值为：=1.2式中：——挡风面积；——迎风面积。③基本风压是按该地区50年内出现的最大风压计取的，而脚手架的服务年限一般最多不超过3～5年，因此在计算风压标准值时，乘以折减系数0.7。（4）、钢材Q235的标准值：=240N/mm2、荷载的设计值荷载的设计值=荷载的标准值×荷载的分项系数（1）永久荷载设计值：1.2；（2）施工荷载设计值：1.4；（3）风荷载设计值：1.4（4）钢材设计值：ƒ=240/1.165=205N/mm第四节扣件式脚手架的设计计算一、扣件式脚手架设计计算的基本规定：（一）可只进行下列计算：1、纵向、横向水平杆件等受弯杆件的强度和连接扣件的抗滑承载力的计算；2、立杆的稳定性计算；3、连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；4、立杆地基承载力计算。湖南安全技术职业学院备课纸《安全技术规范》第5.1.4条规定：50m以下常用敞开式单、双排脚手架，当采用第6.1.1条规定的构造尺寸，且符合本规范表5.1.7注、第6章构造规定时，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应根据实际荷载进行设计计算。二、扣件式脚手架的设计计算（一）小横杆的设计计算小横杆按简支梁计算，跨度取脚手架的横距，双排脚手架的外伸长度为500mm时，计算外伸长度取300mm。1、小横杆的抗弯强度按下式计算：=≤ƒ式中：Ｍ——弯矩设计值：＝1.2+1.4∑式中：——脚手板自重标准值产生的弯矩；——施工荷载标准值产生的弯矩。——截面模量，按《安全技术规范》附录Ｂ取值；ƒ——钢材的抗弯强度设计值，ƒ=205N/mm；2、小横杆挠度计算：＝≤〔〕式中：——计算挠度；——弹性模量；——截面惯性矩；〔〕——允许挠度，〔〕=和10mm。（二）大横杆的设计计算大横杆抗弯强度和挠度计算时，按三跨连续梁计算，跨度取脚手架纵距，其计算公式和小横杆相同。规范表5.1.8湖南安全技术职业学院备课纸（三）立杆稳定性计算1、关于压杆稳定性的概念当杆件受到轴向压力的作用时，有可能在因强度不足而破坏之前，就因为它不能维持在直线状态下的平衡而破坏。为说明这一问题，取一长杆分别进行轴向受拉和轴向受压进行分析。（1）上图中，当杆件受轴向拉力的情况下，横向力使杆件变弯，一旦撤去横向力，拉杆总会恢复原来的直线状态。说明拉杆在原有的直线状态下的平衡是稳定的。（2）上图中，受压杆件在横向力的作用下，会出现两种情况：1）当轴向力p＜（临界压力）时，横向力撤去后，压杆仍可恢复直线平衡状态；2）当轴向力p＞时，横向力撤去后，压杆不再恢复原有的直线平衡状态，即压杆失去平衡，称为失去稳定性，简称失稳。以上说明，当脚手架立杆所受轴向力p大于临界压力时，立杆即失去稳定性，此时立杆尚未达到其抗压强度。这就是日本脚手架钢管采用高强钢材制作，仍会发生脚手架倒塌事故的原因。湖南安全技术职业学院备课纸2、压杆稳定及与压杆长细比（λ）的关系根据欧拉普遍性公式，压杆稳定临界压力如下式表示：＝式中：——临界压力；Ｅ——弹性模量；——惯性矩；——长度系数，反映压杆两端的约束情况；——压杆的跨度；——压杆的计算长度。临界压力与压杆的材料、截面尺寸、约束、长度有关，即和压杆的柔度有关。即压杆的惯性矩愈大，临界压力愈大；临界压力与压杆的计算长度的平方成反比。根据压杆临界压力的欧拉普遍性公式，压杆的临界应力又可写成下式表示：＝＝式中：——临界应力；——临界压力；——弹性模量；λ——压杆长细比，λ＝。可见，压杆的临界应力与材料的弹性模量成正比，与长细比的平方成反比,也就是说压杆的临界压力与脚手架的步距的平方成反比。湖南安全技术职业学院备课纸３、立杆的稳定性计算（1）计算公式：不组合风荷载时：≤ƒ组合风荷载时：+≤ƒ式中：——计算立杆段轴向力的设计值；——轴心受压杆件的稳定系数；——立杆的截面面积；——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯距；———立杆的截面模量；ƒ——钢材抗压强度设计值。ƒ==205N/㎜。《扣件式脚手架安全技术规范》第4.3.2条规定：在基本风压等于或小于0.35KN/㎜的地区,对于仅有栏杆和挡脚板的敞开式脚手架,当每个连墙点覆盖面积不大于30㎡，构造符合本规范第6.4节规定时,验算脚手架立杆的稳定性,可不考虑风荷载作用（2）计算值不组合风荷载时：=1.2（+）+1.4组合风荷载时：=1.2（+）+0.85×1.4式中：——脚手架结构自重标准值产生的轴向力；—构配件自重标准值产生的轴向力；——施工荷载标准值产生的轴向力总合。内、外立杆可按一个纵距(跨)内施工荷载总合的1/2取值。覆盖面积等于连墙件的竖距×横距．注意：组合风荷载和不组合风荷载的取值是不一样的。湖南安全技术职业学院备课纸（3）稳定系数1）计算立杆的长细比λ：λ==式中：λ——立杆的长细比；——截面回转半径（查规范附录B表B）；——立杆的计算长度，=——计算长度附加系数，=1.155；——立杆步距；——考虑脚手架整体稳定因素的单杆长度计算系数（查规范表5.3.3）。上式中引入的为计算长度计算系数，已不再是反映压杆端部约束情况的长度系数，而是综合考虑了影响脚手架整体失稳的各种因素，诸如立杆偏心（53mm），露天作业，杆、配件的重复使用，扣件的拧紧力矩等人为因素，并在实架承载实验资料的基础上而设置的长度计算系数（其值＝1.5～2.0），使计算趋于简便、准确、适用。由此可见，对立杆的稳定性计算，就是对脚手架整体稳定性的计算。另外，引入计算长度附加系数后，则不再进行结构抗力的验算，可简化计算程序。2）按λ值，查规范附录C表C，选取稳定性系数。（３）计算风荷载设计值产生的弯距风荷载作用于脚手架上主要表现为水平荷载。如果将脚手架放平，则立杆就是一个多跨连续梁。连续梁的支座就是扫地杆主节点、水平杆主节点及连墙杆连接点。立杆计算段就是多跨连续梁中的一在建筑结构中，为反映压杆端部约束情况的长度计算系数。如压杆两端固定时，取=0.5；一端固定，另一端铰支时，取=0.7；两端铰支时，取=1.0；一端固定，另一端自由时，取=2.0.湖南安全技术职业学院备课纸跨，且选在立杆的最下一跨。根据受力分析，立杆计算段因风荷载产生的弯距介于简支梁（）和三跨连续梁（）之间，取：=；“”在这里是风荷载作用在立杆计算段上的线性均布荷载，即=；“”在这里为立杆步距。则风荷载标准值产生的弯矩为：=风荷载设计值产生的弯距为：=0.85×1.4=式中：——风荷载设计值产生的弯距；0.85——组合折减系数；——风荷载标准值产生的弯距；——立杆纵距；——立杆步距；——风荷载标准值。=0.7《扣件式脚手架安全技术规范》第5.3.5条第2款规定：当脚手架搭设尺寸中的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距有变化时，除计算底层立杆段外，还必须对出现最大步距或最大立杆纵距、立杆横距、连墙件间距等部位的立杆进行验算（强制性条文）。解释由均布荷载变为某个方向的线荷载的方法。湖南安全技术职业学院备课纸（四）脚手架可搭设高度1、当立杆采用单管时，敞开式、全封闭式、半封闭式脚手架可搭设高度应按下列公式计算，并取小者。但当符合规范第4.3.2条规定时，仅按（1）式计算。不组合风荷载时：=（1）组合风荷载时：=（2）2、当符合安全技术规范第4.3.2条规定时，可仅按上述（1）式计算。式中：——按稳定计算的搭设高度；——每米立杆承受的结构自重标准值（KN/m），查规范附录A表A－1。2、当按上市计算的脚手架搭设高度≥26m时，应按下式调整且不宜超过50m：〔〕＝式中：〔〕——脚手架允许搭设高度（搭设高度限值）。（四）连墙件扣件承载（抗滑）力计算双排架的连墙件通常采用Ф48×3.5钢管与建筑物刚性连接。钢管在达到其极限抗压强度之前，连墙件的轴向力已超过连接扣件的承载力。故不再进行连墙件的抗压强度验算。湖南安全技术职业学院备课纸1、连墙件的轴向力设计值应按下式计算：＝+式中：——连墙件轴向力设计值；——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；=1.4··其中，——每个连墙件的覆盖面积内，脚手架外侧面的迎风面积。——连墙件约束平面内，外变形所产生的轴向力。单排架取3KN，双排架取5KN。——风荷载标准值。连墙件轴向力设计值的验算结果应小于规范第5.1.7表本人认为=1.4··应改写为：=1.4··式中：——每个连墙件的覆盖面积内，脚手架外侧面的挡风面积。=5.1.7扣件承载力设计值。（五）立杆地基承载力计算立杆基础底面的平静压力应满足下手的要求：≤式中：——立杆基础底面的平均压力，＝——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值；完全是个人的观点，不一定对，仅供参考。因《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》是国家行业标准，解释权属建设部。湖南安全技术职业学院备课纸——基础底面面积；——地基承载力设计值。＝·式中：——脚手架地基承载力调整系数，按规范第5.5.3条的规定采用。地基承载力系数，对碎石土、砂土、回填土应取0.4；对粘土应取0.5；对岩石、混凝土应取1.0。——地基承载力标准值，应按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）附录五的规定采用。二、扣件式脚手架设计计算实例某建筑位于衡阳市居民密集区（五十年一遇基本风压=0.