（南通华新）新型脚手架连墙件的研制

1、新型外墙脚手架连墙件的研制,南通华新建工集团有限公司,华新建工阳光QC小组,目 录,一、工程概况,二、小组概况及活动计划,三、选择课题,四、提出各种方案并确定最佳方案,五、设定目标,六、制定对策表,七、确认效果,八、标准化,九、总结与打算,一、工程概况,蒙城县阳光花园二期保障性住房建设工程，位于安徽省蒙城县城南开发区，为亳州市重点民生工程，占地面积约10.58万m2，总建筑面积约：23.34万m2。本工程共有建筑物36栋，其中：18F住宅楼7栋，11F住宅楼13栋，6F住宅楼8栋、2-3F沿街商铺6栋、3F幼儿园1栋及地下一层车库1座。地下车库建筑面积约3.6万m2。本工程11层、18层住宅楼

2、采用悬挑式双排脚手架；16层住宅楼、商业楼采用落地式双排脚手架。 合同工期：630天 质量目标：芍花杯 图1,二、小组概况及活动计划,1、小组概况： 本QC小组成立于2016年8月1日，小组成员8人，活动时间2016年8月1日2017年1月20日。 QC小组简介 表1,2、活动计划： QC小组活动计划表 表2,三、选择课题,（一）选题理由 1、本工程单体楼栋较多，外墙脚手架搭设量较大，脚手架连墙件按两步三跨进行计算，即4.5m3米（本工程标准层层高3m，连墙件每层设置）内有2个连墙件，均采用预埋钢管法。本工程外架搭设面积约20万平方米，预埋钢管长度统一按400mm计算，在连墙件拆除后需浪费的钢

3、管为：20000013.520.4=11852米，约36吨，每吨按市价3000元/吨计算，共浪费资金108000元，材料浪费较大。 2、脚手架连墙件预留洞修补时，需拆除原有连墙件，重新设置刚性连墙件确保架体稳定，根据以往施工经验，重新设置刚性连墙件需发生人工费用约合4.2元/根，本工程共需设置连墙件29630根，人工费约124446元，人工费较大。,3、预留洞修补时，需采用细石砼（内掺防水剂+膨胀济）进行封堵。对洞口封堵若稍有不慎，将导致洞口封堵不密实，从而给外墙渗水留下隐患，且后期查找渗水源极为困难，隐形费用较大。根据以往施工经验，每个预留洞口修补费用增加造价约5元/个，增加费用约14815

4、0元。 上述分析，每根连墙件，若不计第一次安拆费用，平均每根连墙件发生的费用为：12.8元，费用较高，因此，我们需要一种新的连墙件施工方法，克服传统连墙件的缺点。新的连墙件施工方法应满足操作简便、构件可重复利用、不影响其它工序施工、预埋件不影响外墙防水等要求。,（二）确定课题 根据上述情况，小组把活动重点放在了外墙脚手架连墙件项目上，并针对此项目运用头脑风暴法，广泛提出自己的想法和意见，然后组长张昌进整理形成了3个可供选择的研究课题，组织成员进行分析、评价、选择，具体见表3。 课题分析、评价、选择 表3,四、设定目标,1、设定目标 外墙脚手架采用新的连墙件施工技术，每个连墙件成本降低50%。

5、目标柱状图 图2,2、目标分析 脚手架连墙件成本共分成三部份，第一部份为预埋件，即预埋钢管部份；第二部份为二次安拆部份；第三部份为预留洞修补部份。若新的连墙件可节余其中的第二、第三部份，即可实现目标，即（88890+59260）(88890+59260+27000)=84.5%。,五、提出各种方案并确定最佳方案,（一）提出方案 根据目标要求，由QC小组组长召集小组成员，围绕外墙脚手架连墙件召开专题会议，采用“头脑风暴法”集思广益提出各种方案并进行论证，通过对小组成员“奇思妙想”的整合，最终提出了三种方案： 1、预埋螺杆连接钢管法 2、预埋钢筋连接钢管底座螺母法 3、预埋螺栓连接钢板底座法,方案

6、一：预埋螺杆连接法 图3 预埋螺杆连接钢管法是指在混凝土浇筑前将螺杆预埋在墙或柱的侧面，砼浇筑完成后，拆除模板，将开好孔的连接钢管与预埋螺杆进行连接。,方案二：预埋钢筋连接法 图4 预埋钢筋连接钢管底座螺母法是指将钢筋的一头车丝，在砼浇筑前，在侧模板上开孔，将钢筋丝头部份从模板孔内伸出，内外均用螺丝固定于模板上；采将螺母焊接于钢板上，然后再将钢板焊接于钢管底部，安装时，将钢管螺母与预埋钢筋的丝杆连接成整体。,方案三：预埋螺栓连接钢板底座法 图5 预埋螺栓连接钢板底座法是指在梁侧面模板上，将预埋螺栓用铁钉钉在模板上，模板拆除时会将螺母的封盖一同拆除，然后将焊好的连接钢管用螺栓与预埋螺母连接。,（

7、二）确定最佳方案 方案分析矩阵表 表4,方案评价选用表 表5,（三）方案细化 方案选定后小组成员继续就方案三其活动过程中所必须把控的重点分项要素及实施各分项的子方案做具体分解，以便后续子方案的对比与对策制定： 制图人：曾金凤 制图时间：2016年9月7日 方案展开系统图 图6,（四）子方案对比 对项目进行分解后，小组再次召开子方案选择专题会议，对实施完成4个分项要素的各个子方案进行对比，以达到方案优化的目的。 子方案选优论证表 表6,（五）确定最佳方案 子方案比选完成后，根据选定的子方案绘制系统图，再根据系统图制定实施流程图如下： 制图人：曾金凤 制图时间：2016年9月9日 选定后子方案展开

8、系统图 图7,制图人：曾金凤 制图时间：2016年9月9日 系统子方案确定后实施流程图 图8,六、制定对策表,根据选定的最佳方案及子方案，小组再次展开讨论并分别制定了落实对策表。 对策表 表7,七、对策实施,实施一：构件自行设计 1、规范学习 主要有建筑施工手册第四版、建筑结构荷载规范GB5009-2012、混凝土结构设计规范GB50010-2010、钢结构设计规范GB50017-2003、建筑扣件式脚手架安全技术规范JGB130-2011、危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质200987号、建设工程安全生产管理条列国务院令第393号，并在公司总部召开科技交底大会，充分发挥集团公司人才优势

9、。,2、根据施工经验，估算构件尺寸为：预埋螺为M12，钢板为5mm，材料选用Q235，按照相关规范进行验算。 图 9 图 10 图 11,连墙件的强度及稳定性验算： 连墙件共分为三个部份：1是焊接、2是螺栓、3是钢管 2.1 计算参数设定 （1）基本参数 脚手架搭设高度50.00m,起搭高度0m,立杆材料采用483.0,横向杆上有3条纵向杆,立杆横距0.80m,立杆纵距La=1.50m,立杆步距h=1.80m;立杆离墙0.20m,连墙件按每层两跨布置,连墙件材料为预埋件,螺杆直径11.95mm,连接件厚度5.00mm,顶层层高3.00m;脚手架满铺竹笆脚手板。,（2）荷载标准值 1）永久荷载标

10、准值 每米立杆承受的结构自重标准值0.1069kN/m, 脚手板采用竹笆板,自重标准值为0.10kN/m2 栏杆与挡板采用栏杆、冲压钢,自重标准值为0.1600kN/m, 脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值0.010kN/m2 2）施工均布活荷载标准值 装修脚手架2.00kN/m2,结构脚手架3.00kN/m2 3）作用于脚手架上的水平风荷载标准值k 脚手架高度为50.00m,地面粗糙度按C类；风压高度变化系数z=0.65； 挡风系数=0.8,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数 s=1.3=1.30.8=1.04,工程位于安徽毫州市,基本风压0=0.25kN/m

11、2； 水平风荷载标准值 k=zs0=0.651.0400.25=0.17kN/m2,2.2 连墙件计算 2.2.1 连墙件轴向力计算（N1） 连墙件采用焊接方式与墙体连接 按每个结构层花排设置,纵向间距取2跨,脚手架最高50.00m 风压高度变化系数z=0.88,基本风压o=0.25kN/m2; 挡风系数=0.800,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算,则脚手架风荷载体型系数 s=1.3=1.30.800=1.040,风荷载标准值k=0.881.0400.25=0.23kN/m2 N1W=1.4kA=1.40.233.0021.50=2.90kN 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双

12、排脚手架,取No=3.00kN N1= NlWN0 =2.90+3.00=5.90kN,2.2.2 螺栓安全性验算： 已知该螺栓所采用的材料许用剪应力=123 N/mm2，许用挤压应力c=308 N/mm2，螺栓的许用抗拉应力为=205 N/mm2。 =4N1/(d2)= 45900/(3.1411.952)= 52.6N/mm2 =123N/mm2 满足要求！ c=N1/dt=5900/(125)=98.3N/mm2 c=308N/mm2 满足要求! =4N1/(d2)2= 45900/3.14(122)2=75.2N/mm2=205 N/mm2 满足要求！ 由上式中可知，该螺栓能够满足安全

13、要求！,2.2.3 钢板安全性验算： 钢板60100mm的钻孔的孔径d=13mm，有效抗拉截面：(6013)5=235mm2 该钢板的抗拉强度设计值为：235205=48.1kN N1=5.9kN 满足要求！ 2.2.4 焊接安全性验算： 该钢板采用对接的方法与钢管焊接，采用 E43型焊条，手工电弧焊 t=6mm，已知焊条的容许抗拉、抗剪、抗压强度h=160Mpa，该连墙件所受拉力 N1=5.9kN。 =N1/(0.7tLf)=5.9103/(0.710-36150 10-3) =9.4Mpah=160Mpa，满足要求！ 通过上述计算，直径为12mm的螺栓、规格为100605mm钢板、焊缝为6

14、mm的设计满足要求！ 实施结果：确定了材料的规格、材质、现场二次加工工艺，为后续的方案论证及其余步骤的实施打好基础。,实施二：安全性论证 自行设计新型连墙件的预埋螺栓、连接钢板及钢管与钢板焊缝，属于办法中的新施工方法，因此需要进行专家论证。 1、集团公司内部报审 根据集团公司及相关规定，将方案按公司流程报送分公司技术总、质安科、企业总工进行审核。 公司内审意见 图12,2、专家论证 按照建质200987号文规定，由施工总承包单位组织专家论证会，会议一般由建设单位项目负责人或监理单位总监理工程师主持。QC小组邀请5名专家库的专家、建设单位项目负责人、总监理工程师、项目部代表参与的论证会。 专家论

15、证意见 图13 实施结果：先是通过集团公司内审，在专家论证会上得到了专家的认可，同时专家组对此方案提出了宝贵意，并认为该技术在全市首创，简单易行，免去了后期修补，安全性也符合要求，值得推广。,实施三：构件生产加工 本方案选用的预埋件，在模板外墙接缝处已广泛应用，且质量有保障，故可以在市场上直接购买。 预埋件实物图 图14,M12螺栓均为常用五金构件，五金商店均有销售。 螺栓实物图 图15 5mm厚钢板，亦为常用产品，在现场可以自行切割、开孔，亦可在市场上定尺购买。 钢板实物图 图16,构件购买运输至现场，进行现场制作，即钢板与钢管进行焊接，焊条采用E43，焊缝为6mm。 现场焊接 图17 焊渣

16、清理 图18 制作完成 图19 实施结果：连墙件所需的构配件采用的均为常用产品，市场均有成品销售，仅最后一道工序需在现场进行焊接。连墙件构件均可以实现工具化，除预埋件以外，其余部份均可以重复使用。,实施四：预埋件定位 1、在模板安装完成后，根据底部已搭设的脚手架立杆位置，在梁或板侧模上弹十字线。 模板侧面弹十字线 图20 2、预埋件定位完成后，进行全面检查，核对预埋件的位置是否准确，核实无误后，将堵头钉于十字交叉点处。 现场安装完成实物图 图21,3、钢筋绑扎完成后，将预埋件的另一部份插入已固定好的堵头上即可。 安装过程 图22 完装完成 图23 实施结果：安装简单、方便快捷，通俗易懂。砼浇筑

17、时，振动棒不碰触预埋件，倾倒砼时倾倒点远离预埋件300mm，现场安排专人进行旁站和成品保护。,实施五：连墙件的安装 在混凝土浇筑完成后，拆除侧模时，预埋件的堵头随模板一同拆除，然后将焊接好的钢管用螺栓连接至预埋件上，拧紧螺栓即可，与架体连接处用直角扣件与立杆连接。 预埋件处临时固定 安装直角扣件 图24 直角扣件安装完成 图25 拧紧螺栓 图26 安装完成 图27 实施结果：定位准确，安装方便快捷，工具单一，只用活动扳手或力矩扳手即可。,七、确认效果,1、目标效果 QC小组在新型脚手架连墙件制作、安装完成后，对采购、制作、安装等实际费用进行了统计，并与传统预埋钢管法进行对比。 费用统计对比表

18、表8 传统预埋钢管法每根连墙件的成本为15.8元/根 新型预埋螺栓连接法每根连墙件的成本为：5元/根，另需加上可重复利用部份的成本：钢板成本价0.9元/根+现场焊接费用0.5元/根+螺栓0.5元/根=1.9元/根，按可重复利用5次计算，每次成本为：1.9/5=0.38元/根。所以，每个成本为：5.38元/根。,两者相比较：（15.8-5.38）15.8=65.9%，即新型连墙件的成本较传统连墙件的成本降低65.9%，达到了预期设定的降低50%的目标。 活动前后柱状对比图 图28 制图人：曾金凤 制图时间：2016抽12月31日 QC小组通过对本工程29630个连墙件进行抽查，未发现松动、裂缝、位移等隐患，脚手架在使用过程中未发生任何安全隐患。本工程目前已完成主体结构和外立面装修，进入竣工扫尾阶段，外墙脚手架已全部顺利拆除，实现了预期目标。,2、经济效益 本工程共需设置29630根连墙件，采用新型连墙件后，每根连墙件相比于传统预埋钢管法节约资金10.42元/根，共节省费用：2963010.42=308744.6元。 3、社会效益 新型脚手架连墙件的及其施工方法，实现了工具化、流程化，得到了业主单位、监理单位、兄弟项目的一致好评，集团公司也给予了很高的评价，提议此方案在集团公司项目部进行推广，进一步提升企业形象。,九、标准化,1、通过本