外脚手架的安全技术及施工管理

1外脚手架的安全技术及施工管理2提纲一、脚手架定义二、相关文件管理规定三、脚手架专项施工方案编制要求四、外脚手架的设计及验算五、外脚手架主要存在问题六、外脚手架的施工安全管理七、外脚手架的安全技术通病治理八、外脚手架事故实例分析3脚手架定义：为建筑施工而搭设的上料、堆料与施工作业用的临时结构架，既为结构、外墙装修施工操作架，同时也作为安全防护架，较为常用的有落地式脚手架、悬挑式脚手架、爬升式脚手架。一、脚手架定义4根据建质【2009】87号文“关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知”要求：对达到下面规模的脚手架需编制专项施工方案：包括搭设高度24m及以上的落地式钢管脚手架工程、附着式整体和分片提升脚手架工程、悬挑式脚手架工程、吊篮脚手架工程、自制卸料平台、移动操作平台工程、新型及异型脚手架工程。对达到下面规模的脚手架需编制专项施工方案并组织专家论证：包括搭设高度50m及以上落地式钢管脚手架工程、提升高度150m及以上附着式整体和分片提升脚手架工程、架体高度20m及以上悬挑式脚手架工程。二、相关文件管理规定53.1方案编制的内容1、工程概况2、编制依据3、脚手架设计4、设计计算5、施工部署6、主要施工方法及技术措施7、脚手架安全管理8、应急预案9、附图（根据计算结果绘制）三、脚手架专项施工方案编制要求63.2专项施工方案审批、评审程序1、外脚手架的方案编制、评审程序：项目部技术负责人、专业搭架队伍、方案编制人共同协商外脚手架搭设方法→项目部外脚手架施工方案编制→公司技术部门组织内部评审→方案整改→公司技术部门审批，总工程师签字→监理审批，总监签字。2、外脚手架的专家评审送审程序为：公司、监理审批，总工、总监签字→向当地建设主管部门（具体可咨询所属安监部门）申请专家评审或自行组织专家库专家评审小组→向专家报送施工方案→召开施工现场专家评审会→方案整改→总工、监理审批同意→实施。评审会应通知建设单位、监理单位以及安监单位共同参加。三、脚手架专项施工方案编制要求74.1外脚手架的设计原则(1)明确脚手架的材料选型，包括钢管、扣件、脚手板及连墙件、卸荷杆件等材料；(2)明确脚手架的结构尺寸（落地式），搭设高度及基础处理方案；悬挑式需明确首次悬挑楼层、型钢设置方法、间距等；(3)明确脚手架立杆横距、纵距、步距；(4)明确卸荷楼层、吊点设置及间距；(5)明确连墙件连接方式、布置间距；(6)明确剪刀撑的搭设位置及要求；(7)确定上、下施工作业面通道设置方式及位置、卸荷设计要求；(8)确定卸料平台、施工电梯（钢井架）位置，并明确该位置的加固处理方法。四、外脚手架的设计及验算894.2外脚手架的荷载计算及荷载组合1、荷载(1)作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。(2)永久荷载（恒荷载）可分为：1)脚手架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；2)构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。(3)可变荷载（活荷载）可分为：1)施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；2)风荷载。以上荷载应按JGJ130-2001规范的4.荷载要求取值。四、外脚手架的设计及验算10四、外脚手架的设计及验算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，荷载效应组合宜按下表2-1采用。表2-1荷载效应组合114.3脚手架设计及计算内容(1)脚手架计算内容1)确定脚手架设计荷载。计算构件的强度、稳定性与连接强度时，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。2)纵向、横向水平杆等受弯构件的强度及连接扣件的抗滑承载力计算。计算纵向、横向水平杆的内力与挠度时，纵向水平杆宜按三跨连续梁计算，横向水平杆宜按简支梁计算。①纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下式计算：σ=M/W≤f式中M——弯矩设计值，M=1.2MGk+1.4∑MQk；W——截面模量，应按规范JGJ130-2001附录B表B采用；f——钢材的抗弯强度设计值，一般取205N/mm2；MGk——脚手板自重标准值产生的弯矩；MQk——施工荷载标准值产生的弯矩。四、外脚手架的设计及验算12②纵向、横向水平杆的挠度应符合下式规定：v≤[v]式中ν——挠度；[ν]——容许挠度，应按下表采用。受弯构件的挠度注：l为受弯构件的跨度。四、外脚手架的设计及验算13③扣件的抗滑承载力计算：R≤Rc式中R——纵向、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；Rc——扣件抗滑承载力设计值，应按下表采用。扣件、底座的承载力设计值（kN）注：扣件螺栓拧紧扭力矩值不应小于40N·m，且不应大于65N·m。四、外脚手架的设计及验算143)取高度最大段（考虑上段卸荷完成前的两层荷载由下段脚手架承担，故计算高度应在原分段高度基础上加两个结构层高高度）进行立杆稳定性及立杆段轴向力计算。①立杆的稳定性应按下列公式计算：不组合风荷载时：N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4ΣNQk组合风荷载时：N=1.2（NG1k+NG2k）+0.85×1.4ΣNQk四、外脚手架的设计及验算15四、外脚手架的设计及验算②立杆计算长度l0应按下式计算：l0=kμh式中k——计算长度附加系数，其值取1.155；μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按下表采用；h——立杆步距。脚手架立杆的计算长度系数μ类别立杆横距（m）连墙件布置二步三跨三步三跨双排架1.051.501.701.301.551.751.551.601.80单排架≤1.501.802.0016③由风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算：MW=0.85×1.4MWk=(0.85×1.4ωklah2)/10式中MWk——风荷载标准值产生的弯矩；ωk——风荷载标准值，wk=0.7μz·μs·w0；la——立杆纵距；wk——风荷载标准值（kN/m2）；μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定采用；μs——脚手架风荷载体型系数，按规范JGJ130-2001表4.2.4的规定采用；w0——基本风压（kN/m2），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用。四、外脚手架的设计及验算17四、外脚手架的设计及验算4)卸荷钢丝绳、吊环的强度验算；钢丝绳的容许拉力：T≤【Fg】式中【Fg】——钢丝绳的容许拉力（KN）【Fg】＝αFg/K。Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN），可从《建筑施工计算手册》中查取。α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6*19、6*37、6*61钢丝绳，α分别取0.85、0.82、0.80；K——钢丝绳使用安全系数，计算脚手架1=arctg[h/(h1+0.25)]一般取7或8。2=arctg[h/0.25]T1=P1/sin1T2＝P2/sin218吊环强度计算公式为=T/A[f]式中[f]——吊环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》规定[f]=50N/mm2；T——吊环拉力（钢丝绳最大拉力）；A——吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算。四、外脚手架的设计及验算195)悬挑脚手架需进行悬挑型钢的强度验算、拉吊钢丝绳或杆件的强度验算、吊环以及楼板锚固件的强度验算。悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。型钢的荷载包括脚手架立杆集中荷载N以及型钢自重荷载q。型钢计算公式：式中M——通过软件或静力计算手册计算的型钢最大弯矩；ψb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到；Wx——型钢的截面惯性矩。【f】——钢材的抗弯强度设计值，一般取205N/mm2。四、外脚手架的设计及验算150105018009.11kN9.11kN0.25kN/mAB20型钢与楼板压点的拉环强度计算：式中[f]——拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，[f]=50N/mm2；N——型钢在拉环支座点的支座反力；A——拉环的截面积。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。四、外脚手架的设计及验算216)连墙件计算N1=Nlw+No式中Nl——连墙件轴向力设计值（kN）；Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值，Nlw=1.4*ωk*AW；N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN），单排架取3，双排架取5；AW——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。四、外脚手架的设计及验算227)立杆基础承载力计算p≤fgp=N/A式中p——立杆基础底面的平均压力；N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值；A——基础底面面积；fg——地基承载力设计值，fg=kc*fgk。kc——脚手架地基承载力调整系数，应按规范JGJ130-2001第5.5.3条的规定采用；fgk——地基承载力标准值，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GBJ7)附录五的规定采用。四、外脚手架的设计及验算23(2)外脚手架设计图纸要求1)脚手架搭设平面图，注明立杆纵向间距、悬挑型钢的锚固、悬挑长度，明确施工电梯、卸料平台、施工斜道位置。2)脚手架全高剖面图（采用设计剖面图画），标注层号、各层标高、层高，标准脚手架横距、离墙距离，标注悬挑型钢、卸荷层、钢丝绳吊环设置层、安全挡板层的位置，明确连墙件设置。3)脚手架立面图，标注脚手架立杆排设纵向间距、剪刀撑的设置要求。4)大样图，包括悬挑大样、卸荷大样、连墙件大样、上下斜道大样、施工出入口大样、卸料平台大样、安全挡板大样、施工电梯位置大样。对阳台、飘板位置还需补充悬挑大样、卸荷大样。4.4外脚手架专项施工方案的实例介绍四、外脚手架的设计及验算241、悬挑脚手架多数未能充分考虑外墙剪力墙、结构柱部位的悬挑工字钢（或槽钢）设置方法，未进行相应的受力验算。2、大多数方案未能明确上下斜道的卸荷方法，尤其是悬挑脚手架的斜道做法。3、高度超过50m的外脚手架为避免分段卸荷产生的累计偏差过大，应采用分段悬挑独立受力的搭设方法，段内再进行常规的吊点卸荷方法。4、阳台部位的悬挑型钢锚固、卸荷吊环不能设置在悬挑结构或封口梁上，应设置在框架结构内，钢丝绳的拉吊角度小于45°时应竖向跨越两层设置吊环。5、层高超过4m时，应加密连墙件的设置，可在层高中间设置水平拉杆与结构柱抱箍拉结，脚手架再通过与水平拉杆扣接形成，以达到规范要求的连墙件受力面积。五、外脚手架主要存在问题256、悬挑槽钢、立杆、卸荷验算时脚手架计算高度应增加上段荷载的30％（至少两个楼层高度），保证上段卸荷完成前的荷载由下段承担。7、对于局部有飘板或檐口位置的脚手架搭设方法未能充分考虑施工操作安全。8、连墙件的计算往往没考虑最高点的风荷载影响。9、卸荷装置层未能设置小横杆顶紧至结构边梁上。10、悬挑型钢横向应采取一定联系措施（如加设钢管联系横梁），确保其横向稳定性。11、内立杆离墙300mm时往往疏忽，没按相关安全规范要求每隔一个结构楼层设置安全兜网或安全平板，大于500mm时应设置斜杆，大于800mm应增加一排内立杆。12、提升式脚手架应按相关文件规定提交同型号脚手架的鉴定证书以及施工单位的安全生产许可证。五、外脚手架主要存在问题266.1外脚手架的危险源辩识外脚手架为高风险专项工程，重视其主要危险源的辨识，有利于现场安全员的警示和交底、检查监督：(1)地基基础应平整、无积水、满足承载力要求；(2)材料本身强度满足受力要求，多次周转的材料尤其是钢管应进行强度检验，避免采用锈蚀、变形材料；(3)脚手架立杆的纵横排设间距及水平拉杆步距严格按施工方案要求；(4)立杆接长必须对接严禁搭接，垂直度偏