高层建筑外脚手架施工方案

第一节  工程概况

 
    宁德移动通信综合楼工程属于框架剪力墙结构;地上17层;地下1层;建筑高度:74.55m;标准层层高:3.9m、4.5m ;总建筑面积:17375.00平方米;总工期:450天;施工单位:福建章诚隆建设工程有限公司。
本工程由福建移动通信宁德分公司投资建设,福建省建筑设计研究院设计,闽武地质勘测院地质勘察,福建嘉和建设工程监理有限公司监理,福建章诚隆建设工程有限公司组织施工;由叶乾清担任项目经理,王健忠担任技术负责人。
 

第二节  总体筹划及施工部署

(一)、总体筹划
本工程考虑到施工工期质量、安全和合同要求,在选择方案是,充分考虑:架体的结构设计,力求做到结构要安全可靠,造价经济合理;在规定的条件下和规定的使用期限内,能够充分满足逾期的安全性和耐久性。选取材料时,力求做到常见通用、可周转利用,便于保养维修;结构选型时,力求做到受力明确,构造措施到位,升降搭拆方便,便于检查验收。
结合以上脚手架设计原则,同时结合工程的实际情况,综合考虑了以往的施工经验,本工程外脚手架拟采用延建筑外墙四周连续设置。
(二)、安全管理小组
搭设过程中,因处在施工高峰期,各施工班组在交叉作业中,故应加强安全监控力度,现场设定若干名安全监控员。水平和垂直材料运输必须设置临时警戒区域,用红白三角旗围栏。谨防非施工人员进入。同时成立以项目经理为组长的安全领导小组以加强现场安全防护工作。
 

第三节  脚手架方案选择
 

    本工程考虑到施工工期、质量和安全要求,故在选择方案时,应充分考虑以下几点:
    1、架体的结构设计,力求做到结构要安全可靠,造价经济合理。
    2、在规定的条件下和规定的使用期限内,能够充分满足预期的安全性和耐久性。
    3、选用材料时,力求做到常见通用、可周转利用,便于保养维修。
    4、结构选型时,力求做到受力明确,构造措施到位,升降搭拆方便,便于检查验收;
    5、综合以上几点,脚手架的搭设,还必须符合《建筑施工安全检查标准》要求,要符合省文明标化工地的有关标准。
    6、结合以上脚手架设计原则,同时结合本工程的实际情况,综合考虑了以往的施工经验,决定采用以下1种脚手架方案:
    第1~9层采用扣件式钢管落地双排单立杆脚手架,第9、15层采用槽钢悬挑翻转脚手架。
 

 第四节  脚手架材料选择

 
    普通型钢悬挑脚手架
    l、普通型钢悬挑脚手架,选用架设钢管外径48mm,壁厚3.50mm,钢材强度等级Q235-A,钢管表面应平直光滑,不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯,新用的钢管要有出厂合格证。脚手架施工前必须将入场钢管取样,送有相关国家资质的试验单位,进行钢管抗弯、抗拉等力学试验,试验结果满足设计要求后,方可在施工中使用。
    2、本工程钢管脚手架的搭设使用可锻铸造扣件,应符合建设部《钢管脚手扣件标准》JGJ22-85的要求,由有扣件生产许可证的生产厂家提供,不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷,扣件的规格应与钢管相匹配,贴和面应干整,活动部位灵活,夹紧钢管时开口处最小距离不小于5mm。钢管螺栓拧紧力矩达70N.m时不得破坏。如使用旧扣件时,扣件必须取样送有相关国家资质的试验单位,进行扣件抗滑力等试验,试验结果满足设计要求后方可在施工中使用。
    3、搭设架子前应进行保养,除锈并统一涂色,颜色力求环境美观。脚手架立杆、防护栏杆、踢脚杆统一漆黄色,剪力撑统一漆桔红色。底排立杆、扫地杆均漆红白相间 色。
    4、脚手板、脚手片采用符合有关要求。
    5、安全网采用密目式安全网,网目应满足2000目/100cm2,做耐贯穿试验不穿透,1.6×1.8m的单张网重量在3kg以上,颜色应满足环境效果要求,选用绿色。要求阻燃,使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证,以及由济宁建筑安全监督管理部门发放的准用证。
    6、连墙件采用钢管,其材质应符合现行国家标准《碳素钢结构》(GB/T 700)中Q235A钢的要求。
    7、型钢水平悬挑杆采用16号槽钢,斜杆采用支杆采用12.6号槽钢。
    8、预埋螺栓的直径为18.0 mm。
 

   第五节  脚手架搭设流程及要求

 
     悬挑脚手架搭设的工艺流程为:水平悬挑→纵向扫地杆→立杆 →横向扫地杆→小横杆→大横杆(搁栅)→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。
    定距定位。根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、外立杆离墙距离,并做好标记;用钢卷尺拉直,分出立杆位置,并用小竹片点出立杆标记;垫板、底座应准确地放在定位线上,垫板必须铺放平整,不得悬空。
    在搭设首层脚手架过程中,沿四周每框架格内设一道斜支撑,拐角除双向增设,待该部位脚手架与主体结构的连墙件可靠拉接后方可拆除。当脚手架操作层高出连墙件两步时,宜先立外排,后立内排。其余按一下构造要求搭设。
    1、立杆间距
    (1)脚手架立杆纵距1.500m,横距1.050m,步距1.500m;连墙杆间距竖直3.000m,水平4.500m(即两步三跨):里立杆距建筑物20cmm。
    (2)脚手架的底部立杆采用不同长度的钢管参差布置,使钢管立杆的对接接头交错布置,高度方向相互错开500mm以上,且要求相邻接头不应在同步同跨内,以保证脚手架的整体性。
    (3)立杆应设置垫木,并设置纵横方向扫地杆,连接于立脚点杆上,离底座20cm左右。
    (4)立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1/400。
    2、大横杆、小横杆设置
    (1)大横杆在脚手架高度方向的间距1.500m,以便立网挂设,大横杆置于立杆里面,每侧外伸长度为150mm。
    (2)外架子按立杆与大横杆交点处设置小横杆,两端固定在立杆,以形成空间结构整体受力。
    3、剪刀撑
    脚手架外测立面的两端各设置一道剪刀撑,并应由底至顶连续设置;中间各道剪刀撑之间的净距离不应大于15m。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接,搭接长度不小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定。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,旋转扣件中心线离主节点的距离不宜大于150mm。
    4、脚手板、脚手片的铺设要求
    (1)脚手架里排立杆与结构层之间均应铺设木板:板宽为200mm,里外立杆应满铺脚手板,无探头板。
    (2)满铺层脚手片必须垂直墙面横向铺设,满铺到位,不留空位,不能满铺处必须采取有效的防护措施。
    (3)脚手片须用18铅丝双股并联绑扎,不少于4点,要求绑扎牢固,交接处平整,铺设时要选用完好无损的脚手片,发现有破损的要及时更换。
    5、防护栏杆
    (1)脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式安全网封闭,且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。
    (2)选用18铅丝张挂安全网,要求严密、平整。
    (3)脚手架外侧必须设1.2m高的防护栏杆和30cm高踢脚杆,顶排防护栏杆不少于2道,高度分别为0.9m和1.3m。
    (4)脚手架内侧形成临边的(如遇大开间门窗洞等),在脚手架内侧设1.2m的防护栏杆和30cm高踢脚杆。
    6、连墙件
    (1)脚手架与建筑物按水平方向4.5m,垂直方向3.6m,设一拉结点。楼层高度超过4m,则在水平方向加密,如楼层高度超过6m时,则按水平方向每6m设置一道斜拉钢丝绳。
    (2)拉结点在转角范围内和顶部处加密,即在转角l米以内范围按垂直方向每3.6米设一拉结点。
    (3)拉结点应保证牢固,防止其移动变形,且尽量设置在外架大小横杆接点处。
    (4)外墙装饰阶段拉结点,也须满足上述要求,确因施工需要除去原拉结点时,必须重新补设可靠,有效的临时拉结,以确保外架安全可靠。
    7、架体内封闭
    (1)脚手架的架体里立杆距墙体净距为200mm,如因结构设计的限制大于200mm的必须铺设站人片,站人片设置平整牢固。
    (2)脚手架施工层里立杆与建筑物之间应采用脚手片或木板进行封闭。
    (3)施工层以下外架每隔3步以及底部用密目网或其他措施进行封闭。
支承结构型钢的纵向间距与上部脚手架立杆的纵向间距相同,立杆直接支承在悬挑的支承结构上。上部脚手架立杆与支承结构应有可靠的定位连接措施,以确保上部架体的稳定。通常采用在挑梁或纵向钢粱上焊接150-200mm、外径φ40mm的钢管,立杆套座其外,并同时在立杆下部设置扫地杆。
 

第六节  脚手架的劳动力安排

 
    1、为确保工程进度的需要,同时根据本工程的结构特征和外脚手架的工程量,确定本工程外脚手架搭设人员需要15~20人,均有上岗作业证书。
    2、建立由项目经理、施工员、安全员、搭设技术员组成的管理机构,搭设负责人负有指挥、调配、检查的直接责任。
    3、外脚手架的搭设和拆除,均应有项目技术负责人的认可,方可进行施工作业,并必须配备有足够的辅助人员和必要的工具。
 

第七节  脚手架的检查与验收

 
    普通型钢悬挑脚手架
    1、脚手架必须由持有效上岗证的专业技术人员搭设;
    2、进行分段验收和检查,发现有不符合要求的应迅速整改,并追究责任;
    3、外脚手架分段验收严格按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001第八节及JGJ59-99中"外脚手架检查评分表",所列项目和施工方案要求的内容进行检查。填写验收记录单,并由搭设人员、安全员、施工员、项目经理签证,方能交付使用。
    4、架体内必须做到每层封闭(即进行隔离),且不能大于4步。
 

第八节  脚手架搭设安全技术措施

 
1、技术保障措施
    (1)架子搭设完毕,用合格密目安全网铺于架子的外围及底部。
    (2)钢管与扣件进场前应经过检查挑选(选择标准见本设计表3),所用扣件在使用前应清理加油一次,扣件一定要上紧,不得松动。每个螺栓的预紧力在40N·m~65 N·m之间。^
    (3)架子搭设到10m高度时由架子搭设单位进行自检;架子搭设完毕后由搭设会同使用单位对整个脚手架进行验收检查,验收合格后方可投入使用。
    (4)该脚手架作为建筑物装饰作业时安全防护屏障及装修时作业平台,严禁将模板支架、揽风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管道等固定在脚手架上;脚手架严禁悬挂起重设备。
    (5)脚手架的安全性是由架子的整体性和架子结构完整性来保证的,未经允许严禁他人破坏架子结构或在架子上擅自拆除与搭设脚手架各构件。其中在脚手架使用期间,下列杆件严禁拆除:主节点处横、纵向水平杆,连墙件。
    2、质量保障措施
    (1)操作人员作业前必须进行岗位技术培训与安全教育。
    (2)技术人员在脚手架搭设、拆除前必须给作业人员下达安全技术交底,并传达至所有操作人员。
(3)脚手架必须严格依据本施工组织设计进行搭设,搭设时,技术人员必须在现场监督搭设情况,保证搭设质量达到设计要求。
    (4)脚手架搭设完备,依据施工组织设计与单项作业验收表对脚手架进行验收,发现不符合要求处,必须限时或立即整改。
    3、安全保障措施
    (1)操作人员必须持有登高作业操作证方可上岗。
    (2)架子在搭设(拆卸)过程要做到文明作业,不得从架子上掉落工具、物品;同时必须保证自身安全,高空作业需穿防滑鞋,佩戴安全帽、安全带,未佩戴安全防护用品不得上架子。
    (3)在架子上施工的各工种作业人中应注意自身安全(尤其是在卸料平台上的工作人员),不得随意向下、向外抛、掉物品,不得随意拆除安全防护装置。
    (4)雨、雪及六级以上大风等天气严禁进行脚手架搭设、拆除工作。
    (5)应设专人负责对脚手架进行经常检查和保修。
    A 在下列情况下,必须对脚手架进行检查|
    a 在六级大风和大雨后
    b 停用超过二个月,复工前。
    B 检查保修项目
    a  各主节点处各杆件的安装、连墙件等构造是否符合施工组织设计的  要求;
     b  扣件螺丝是否松动;
     c  安全防护措施是否符合要求。
    (6)在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看护。
    (7)脚手架临街面必须有防止坠物伤人的防护措施。
    (8)搭拆脚手架期间,地面应设置围栏和警戒标志,严禁非操作人员入内。
    

   第九节  脚手架拆除安全技术措施

 
    普通型钢悬挑脚手架
    1、拆架前,全面检查拟拆脚手架,根据检查结果,拟订出作业计划,报请批准,进行技术交底后才准工作。作业计划一般包括:拆架的步骤和方法、安全措施、材料堆放地点、劳动组织安排等。
    2、拆架时应划分作业区,周围设绳绑围栏或竖立警戒标志,地面应设专人指挥,禁止非作业人员进入。
    3、拆架的高处作业人员应戴安全帽、系安全带、扎裹腿、穿软底防滑鞋。
    4、拆架程序应遵守由上而下,先搭后拆的原则,即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑,而后拆小横杆、大横杆、立杆等,并按一步一清原则依次进行。严禁上下同时进行拆架作业。
    5、拆立杆时,要先抱住立杆再拆开最后两个扣,拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣。
    6、连墙杆(拉结点)应随拆除进度逐层拆除,拆抛撑时,应用临时撑支住,然后才能拆除。
    7、拆除时要统一指挥,上下呼应,动作协调,当解开与另一人有关的结扣时,应先通知对方,以防坠落。
    8、拆架时严禁碰撞脚手架附近电源线,以防触电事故。
    9、在拆架时,不得中途换人,如必须换人时,应将拆除情况交代清楚后方可离开。
    10、拆下的材料要徐徐下运,严禁抛掷。运至地面的材料应按指定地点随拆随运,分类堆放,当天拆当天清,拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。
    11、高层建筑脚手架拆除,应配备各良好的通讯装置。
    12、输送至地面的杆件,应及时按类堆放,整理保养。
    13、当天离岗时,应及时加固尚未拆除部分,防止存留隐患造成复岗后的人为事故。
    14、如遇强风、雨、雪等特殊气候,不应进行脚手架的拆除,严禁夜间拆除。
    15、翻掀垫铺竹笆应注意站立位置,并应自外向里翻起竖立,防止外翻将竹笆内未清除的残留物从高处坠落伤人。
 

    第十节  脚手架计算书

 
    普通型钢悬挑脚手架
 一、参数信息:
 
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为 18 米,立杆采用单立杆;
搭设尺寸为:立杆的纵距为 1.5米,立杆的横距为1.05米,立杆的步距为1.5 米;
内排架距离墙长度为2.00米;
小横杆在上,搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根;
脚手架沿墙纵向长度为 150 米;
采用的钢管类型为 Φ48×3.5; 
横杆与立杆连接方式为单扣件;取扣件抗滑承载力系数 0.80;
连墙件布置取两步三跨,竖向间距 3 米,水平间距4.5 米,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件连接;
 
2.活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):3.000;脚手架用途:结构脚手架;
同时施工层数:2 层;
 
3.风荷载参数
本工程地处山东省济宁,查荷载规范基本风压为0.450,风荷载高度变化系数μz为0.740,风荷载体型系数μs为0.645;
计算中考虑风荷载作用;
 
4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m2):0.1394;
脚手板自重标准值(kN/m2):0.300;栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.150;
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005;脚手板铺设层数:3 层;
脚手板类别:竹笆片脚手板;栏杆挡板类别:栏杆、竹笆片脚手板挡板;
 
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用16号槽钢,其中建筑物外悬挑段长度3.25米,建筑物内锚固段长度 2.75 米。
与楼板连接的螺栓直径(mm):18.00;
楼板混凝土标号:C30;
 
6.拉绳与支杆参数
支撑数量为:1;
钢丝绳安全系数为:8.000;
钢丝绳与梁夹角为(度):60;
悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结,最里面面钢丝绳距离建筑物 2.5 m。       
 
 二、小横杆的计算:
 
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
         按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
 
1.均布荷载值计算
小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ;
脚手板的荷载标准值: P2= 0.3×1.5/3=0.15 kN/m ;
活荷载标准值: Q=3×1.5/3=1.5 kN/m;
荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.15+1.4×1.5 = 2.326 kN/m;
2.强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩,
计算公式如下:
                
最大弯矩 Mqmax =2.326×1.052/8 = 0.321 kN.m;
 
最大应力计算值 σ = Mqmax/W =63.103 N/mm2
 
小横杆的最大弯曲应力 σ =63.103 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2,满足要求!
 
3.挠度计算:
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
荷载标准值q=0.038+0.15+1.5 = 1.688 kN/m ;
 
                
最大挠度 V = 5.0×1.688×10504/(384×2.06×105×121900)=1.064 mm;
 
小横杆的最大挠度 1.064 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050 / 150=7 与10 mm,满足要求!
 
 三、大横杆的计算:
 
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
 
1.荷载值计算
 
小横杆的自重标准值: P1= 0.038×1.05=0.04 kN;
脚手板的荷载标准值: P2= 0.3×1.05×1.5/3=0.158 kN;
活荷载标准值: Q= 3×1.05×1.5/3=1.575 kN;
 
荷载的设计值: P=(1.2×0.04+1.2×0.158+1.4×1.575)/2=1.221 kN;
 
 
                  大横杆计算简图
2.强度验算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。
 
                
均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007 kN.m;
 
 集中荷载最大弯矩计算公式如下:
 
                
集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×1.221×1.5= 0.489 kN.m;
 
M = M1max + M2max = 0.007+0.489=0.496 kN.m
 
最大应力计算值 σ = 0.496×106/5080=97.638 N/mm2
 
大横杆的最大应力计算值 σ = 97.638 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2,满足要求!
 
3.挠度验算
 
最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm
 
均布荷载最大挠度计算公式如下:
             
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度:
        Vmax= 0.677×0.038×15004 /(100×2.06×105×121900) = 0.052 mm;
 
集中荷载最大挠度计算公式如下:
                
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度:
小横杆传递荷载 P=(0.04+0.158+1.575)/2=0.886kN
V= 1.883×0.886×15003/ ( 100 ×2.06×105×121900) = 2.243 mm;
 
最大挠度和:V= Vmax + Vpmax = 0.052+2.243=2.296 mm;
 
大横杆的最大挠度 2.296 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500 / 150=10与10 mm,满足要求!
 
 四、扣件抗滑力的计算:
 
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。
 
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6.40 kN;
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
 
小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.05×2/2=0.04 kN;
 
大横杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.5=0.058 kN;
 
脚手板的自重标准值: P3 = 0.3×1.05×1.5/2=0.236 kN;
 
活荷载标准值: Q = 3×1.05×1.5 /2 = 2.362 kN;
 
荷载的设计值: R=1.2×(0.04+0.058+0.236)+1.4×2.362=3.709 kN;
 
R < 6.40 kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!  
 
 五、脚手架立杆荷载的计算:
 
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容:    
(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN),为0.1394
  NG1 = [0.1394+(1.05×2/2)×0.038/1.50]×18.00 = 2.993;
 
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用竹笆片脚手板,标准值为0.3
  NG2= 0.3×3×1.5×(1.05+0.3)/2 = 0.911 kN;
 
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);采用栏杆、竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15
  NG3 = 0.15×3×1.5/2 = 0.337 kN;
 
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
  NG4 = 0.005×1.5×18 = 0.135 kN;
 
经计算得到,静荷载标准值
  NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.377 kN;
 
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值
  NQ= 3×1.05×1.5×2/2 = 4.725 kN;
 
风荷载标准值按照以下公式计算 
            
其中  Wo -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
    Wo = 0.45 kN/m2
    Uz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
    Uz= 0.74 ;
    Us -- 风荷载体型系数:取值为0.645;
 
经计算得到,风荷载标准值
   Wk = 0.7 ×0.45×0.74×0.645 = 0.15 kN/m2
 
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= 1.2×4.377+ 1.4×4.725= 11.867 kN;
 
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
   N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.377+ 0.85×1.4×4.725= 10.875 kN;
 
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为
  Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.15×1.5×
      1.52/10  = 0.06 kN.m;
 
 六、立杆的稳定性计算:
 
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
                
立杆的轴向压力设计值 :N = 11.867 kN;
计算立杆的截面回转半径 :i = 1.58 cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :k = 1.155 ;当验算杆件长细比时,取块1.0;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :μ = 1.5 ;
计算长度 ,由公式 lo = k×μ×h 确定 :l0 = 2.599 m;
长细比 Lo/i = 164 ;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 :φ= 0.262 ;
立杆净截面面积 : A = 4.89 cm2
立杆净截面模量(抵抗矩) :W = 5.08 cm3
钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205 N/mm2
 
σ = 11867/(0.262×489)=92.627 N/mm2
 
立杆稳定性计算 σ = 92.627 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
 
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
                
立杆的轴心压力设计值 :N = 10.875 kN;
计算立杆的截面回转半径 :i = 1.58 cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 : k = 1.155 ;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :μ = 1.5 ;
计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定:l0 = 2.599 m;
长细比: L0/i = 164 ;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 :φ= 0.262
立杆净截面面积 : A = 4.89 cm2
立杆净截面模量(抵抗矩) :W = 5.08 cm3
钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205 N/mm2
 
σ = 10874.898/(0.262×489)+60384.118/5080 = 96.769 N/mm2
 
立杆稳定性计算 σ = 96.769 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
 
 七、连墙件的计算:
 
 连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
 
      Nl = Nlw + N0
 
风荷载标准值 Wk = 0.15 kN/m2
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 13.5 m2
按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000 kN;
 
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw = 1.4×Wk×Aw = 2.842 kN;
 
连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 7.842 kN;
 
连墙件承载力设计值按下式计算:
 
     Nf = φ·A·[f]
 
其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数;
        由长细比 l0/i = 2000/15.8的结果查表得到 φ=0.412,l为内排架距离墙的长度;
又:  A = 4.89 cm2;[f]=205 N/mm2
 
连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.412×4.89×10-4×205×103 = 41.301 kN;
 
Nl = 7.842 < Nf = 41.301,连墙件的设计计算满足要求!
 
连墙件采用双扣件与墙体连接。
 
由以上计算得到 Nl = 7.842小于双扣件的抗滑力 12.8 kN,满足要求!
                
                        连墙件扣件连接示意图
 八、悬挑梁的受力计算:
 
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。
悬臂部分受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。 
 
本方案中,脚手架排距为1050mm,内排脚手架距离墙体2000mm,支拉斜杆的支点距离墙体为 2500mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I = 934.5 cm4,截面抵抗矩W = 116.8 cm3,截面积A = 25.15 cm2
 
受脚手架集中荷载 N=1.2×4.377 +1.4×4.725 = 11.867 kN;
水平钢梁自重荷载 q=1.2×25.15×0.0001×78.5 = 0.237 kN/m;
 
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为
R[1] = 24.475 kN; 
R[2] = 0.352 kN; 
R[3] = 0.329 kN。 
最大弯矩 Mmax= 6.594 kN.m;
最大应力  σ =M/1.05W+N/A= 6.594×106 /( 1.05 ×116800 )+
           0×103 / 2515 = 53.764 N/mm2
 
水平支撑梁的最大应力计算值 53.764 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求!
 
 九、悬挑梁的整体稳定性计算:
 
水平钢梁采用16号槽钢,计算公式如下
                
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
                
            φb = 570 ×10×65× 235  /( 2500×160×235) = 0.93
 
由于φb大于0.6,查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到 φb值为0.766。
经过计算得到最大应力 σ = 6.594×106 /( 0.766×116800 )= 73.74 N/mm2
 
水平钢梁的稳定性计算 σ = 73.74 小于 [f] = 215 N/mm2 ,满足要求!
 
 十、拉绳的受力计算:
 
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
        
其中RUicosθi为钢绳的 拉力对水平杆产生的轴压力。
 
各支点的支撑力  RCi=RUisinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为:
RU1=28.262 kN;
 
 十一、拉绳的强度计算:
 
   钢丝拉绳(支杆)的内力计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算,为
RU=28.262 kN
如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:
                
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN);
     Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN),
           计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);
     α --     钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8;
     K  -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取28.262kN,α=0.82,K=8,得到:
 
经计算,钢丝绳最小直径必须大于24mm才能满足要求! 
 
   钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N,为
N=RU=28.262kN
 
钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为
                
其中 [f] 为拉环受力的单肢抗剪强度,取[f] = 125N/mm2
 
所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(2826.176×4/3.142×125) 1/2 =17mm;
 
 十二、锚固段与楼板连接的计算:
 
1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:
水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=0.329 kN; 
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:
                
其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f] = 50N/mm2
 
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[328.738×4/(3.142×50×2)]1/2 =2.046 mm;
 
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度。
 
2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下:
锚固深度计算公式:
                
其中 N -- 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力,N = 0.329kN;
     d -- 楼板螺栓的直径,d = 18mm;
     [fb] -- 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度,计算中取1.43N/mm2
     [f]-- 钢材强度设计值,取215N/mm2
     h -- 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度,经过计算得到 h 要大于
                  328.738/(3.142×18×1.43)=4.065mm。
螺栓所能承受的最大拉力 F=1/4×3.14×182×215×10-3=54.68kN
螺栓的轴向拉力N=0.329kN 小于螺栓所能承受的最大拉力 F=54.683kN,满足要求!
3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,混凝土局部承压计算如下:
混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:
                
其中 N -- 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向压力,N = 0.352kN;
     d -- 楼板螺栓的直径,d = 18mm;
     b -- 楼板内的螺栓锚板边长,b=5×d=90mm;
     fcc -- 混凝土的局部挤压强度设计值,计算中取0.95fc=14.3N/mm2
 
经过计算得到公式右边等于112.19 kN,大于锚固力 N=0.35 kN ,楼板混凝土局部承压计算满足要求!
 
十三、脚手架配件数量匡算:
 
扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量,以适应构架时变化需要,
因此按匡算方式来计算;根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算:
 
   L --长杆总长度(m);               N1 --小横杆数(根);           
   N2 --直角扣件数(个);             N3 --对接扣件数(个);         
   N4 --旋转扣件数(个);             S --脚手板面积(m2);       
   n --立杆总数(根) n=101;          H --搭设高度(m) H=18;       
   h --步距(m) h=1.5;              la--立杆纵距(m) la=1.5;   
   lb --立杆横距(m) lb=1.05;  
 
长杆总长度(m)  L =1.1 ×18.00 ×(101 + 1.50 ×101/1.50 - 2 ×1.50/1.50)=3960.00;
小横杆数(根)  N1 =1.1 ×(18.00 /1.50 ×1/2 + 1) ×101 = 778;
直角扣件数(个)  N2 =2.2 ×(18.00 / 1.50 + 1) ×101 = 2889;
对接扣件数(个)  N3 =3960.00 / 6.00 = 660;
旋转扣件数(个)  N4 =0.3 ×3960.00 / 6.00 = 198;
脚手板面积(m2)  S = 1.1 × ( 101-2) × 1.50 / 1.05=155.57。
 
根据以上公式计算得长杆总长3960.00m;小横杆778根;直角扣件2889个;对接扣件660个;旋转扣件198个;脚手板155.57m2
 

第十一节  安全文明施工保证措施

  
(一)、材质及其使用的安全技术措施
   扣减的紧固程度不应小于40N.m,且不应大于65N.m。对接扣件的抗拉承载力为3KN,扣件上螺栓应保持适当的拧紧程度。
  对接扣件安装时其开口应向内,以防进雨水,直角扣件安装时开口不得向下,以保证安全。
 各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100mm。
 钢管严重腐蚀、压扁或裂纹的不得使用。禁止使用有脆裂、变形、滑丝等现象的扣件。
 严禁外径48mm与51mm的钢管混合使用。
(二)、脚手架上施工作业的安全技术及日常维护保养措施
   结构施工阶段外脚手架每支撘一层完毕后,经项目部安全员验收合格后方可使用。任何班组长和个人未经同意不得任意拆除脚手架部件。
   严格控制施工荷载,脚手板不得集中堆料,施工荷载不得大于2KN/m,确保较大安全储备。
   施工时不允许多层同时作业,同时作业层数不得超过二层。
(三)、钢脚手架的防电避雷措施
   1、防电措施
   钢脚手架在架设和使用期间,要严防与带电体接触。钢脚手架需要穿过或靠近380V以内的电力线路,距离在2m以内的,应采用可靠的绝缘措施。对电线盒钢脚手架等进行包扎隔绝。钢脚手架采取接地处理。
   2、避雷措施
   设置避雷针,采用直径30mm,壁厚3mm的镀锌钢管。
   接地极:采用直径为10mm的镀锌圆钢,按照建筑物的每个转角设置一根。
   接地线:与建筑物避雷设施相连接保证接触可靠。
 

第十二节  脚手架施工应急预案

 
(一)、目的
对外脚手架施工时外架发生倒塌事故后进行紧急处理,最大限度地保护职工生命和减少国家财产的损失,制订本应急预案。
(二)、适用范围
外脚手架搭设及拆除施工过程中,发生外架倒塌事故时。
(三)、职责
1、项目经理:应急事故总指挥,全面负责应急指挥工作;采取一切可能手段,控制和减少事故危害;授予相关人员相应的应急处理权。
2、分包责任人:事故现场指挥,督促有关部门和人员进行现场防护抢险工作。
3、技术主管:组织编制、修订、评审应急预案;督促相关部门做好事故抢险过程记录。
4、技术组:负责编制、修订、评审应急预案。
5、质安组:协助技术组编制、修订、评审应急预案。督促检查相关部门落实应急准备工作。
6、施工组:协助技术组编制、修订、评审应急预案。组织进行应急预案的演习,并提出改进建议。发生事故时,组织抢险队进行抢险、营救、减损防护工作。
  (四)、应急物资准备
  1、警戒隔离物资:警戒桩、警戒线、警戒小红旗。存放地点:材料仓库。
  2、人员急救设备:急救箱、急救药品、简易担架。存放地点:质安组。
  3、减损防护物资:钢管、钢丝绳等。存放地点:材料仓库。
  (五)、应急抢险程序
  1、应急联络
  (1)、险情发生后,事故现场第一目击者可采用呼喊、口信、电话、对讲机等一切可能的方式迅速向应急指挥中心发出求救信号。
  (2)、应急指挥中心接到险情信息后,立即作出下述应急反应:
   A、对内组织抢险队,立即进行现场抢救工作。
   B、通过通讯工具,立即与外部机构联络,向相关的公安、医院、消防、环保等部门联络,请求支援。
  2、事故现场应急处理
  (1)、警戒隔离:抢险队员在事故现场周围用警戒桩、警戒线、警戒小红旗等物资在现场设置警戒隔离区,非抢险队员不得进入警戒区,以防止发生连锁事故,为更好地进行抢险(救)工作创造条件。
  (2)、人员疏散:抢险队员将事故现场被困人员,及时组织转移到安全地带,并将现场非抢险人员转移出事故现场。
  (3)、人员抢救:抢险队员将受伤人员从事故现场解救出来,并进行现场急救处理。
  (4)、记录:事故发生后,由质安组有关人员对事故的发生、发展以及抢险救护等过程情况进行记录,为事后的调查、分析提供资料。
  (六)、善后处理
  现场抢险工作完成后,由技术主管组织项目部有关部门和人员,配合上级部门对事故的发生、发展等方面的情况进行调查,形成相关的调查记录。
 

参考文献:

1. 《建筑施工计算手册》江正荣著 中国建筑工业出版社;
2. 《建筑施工手册》第四版 中国建筑工业出版社;
3. 《钢结构设计规范》(GB50017-2003) 中国建筑工业出版社;
4. 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中国建筑工业出版社;
5. 《建筑施工脚手架实用手册(含垂直运输设施)》中国建筑工业出版社;
6. 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)中国建筑工业出版社;
7. 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中国建筑工业出版社;
《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)中国建筑工业出版社;

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