悬挑外脚手架施工方案

悬挑外脚手架施工方案一、工程概况本工程地下一层，地上十九层，建筑面积为32112m2，层高3.0米，建筑高度58.5m。本工程基础形式为人工挖孔桩基础。地下一层为平战结合6级防空地下室，地上一、二层为商业房，其它为住宅。采用框架剪力墙结构。二、脚手架工程设计及搭设参数本工程外脚手架采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在二层平面设槽钢悬挑并钢丝绳斜拉结构，在九层平面设钢管斜撑并附加钢丝绳斜拉卸荷结构。（见附图1、2）脚手架钢管选用ф48×3.5；外挑槽钢采用16，长度约为2.9米（阳台为4.4m）；固定槽钢在楼面上用2ф16的圆钢，距外墙边为1.3米。立杆纵向间距为1.5米，内立杆距外墙0.35m，外立杆距外墙面为1.4米，大横杆间距为1.8米，小横杆长度为1.5米。脚手架与建筑物的连墙拉结采用拉筋和顶撑配合使用的刚性连接方式:拉筋用ф6.5钢筋，顶撑用ф48×3.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米。卸荷钢丝绳吊点水平间距以2个立杆间距为准，即1.5×2=3.0m；钢丝绳张拉高度为两步架高，即1.8×2=3.6m，吊点距墙面1.4m，斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角α的正切值tanα=3.6/1.4=2.571（见附图2）。悬挑架高11×3.0米=33.0米,再上女儿墙约1.35米及高出女儿墙1米,总计:33.0+1.35+1.0=35.35米,故按35.35米对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。三、悬挑架的荷载取值及水平悬挑梁设计3.1悬挑架荷载的取值与组合3.1.1计算基数：计算高度H=35.35m步距h=1.8m立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2001）：钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距ld=1.40m施工活荷载qk=2KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m3.1.2脚手架结构自重（包括立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2001）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1248KN/mNG1K=H×gk1=35.35×0.1248=4.4117KN3.1.3构配件自重（包括脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）⑴外立杆①竹笆板，按2步设一层计，共11层，单位荷重按0.14kN/m2（按实）计：NG2K-1=（11×la×lb×0.103）/2×103=(11×1.05×1.5×0.14)/2×103=771.75N②栏杆、挡脚板（按11层计，栏杆每步架1根）NG2K-2=（2×11×la×G1+11×G2）×103=（2×11×1.5×0.0384+11×0.0132）×103=1412.4N③安全网NG2K-3=H×la×G3×103=35.35×1.5×0.01×103=530N④合计NG2K=771.75+1412.4+530=2714.15N⑵内立杆①竹笆板NG2K-1=（11×la×lb×0.14）/2×103+（11×la×lc×0.14）/2×103=（11×1.05×1.5×0.14+11×0.35×1.5×0.14）/2×103=1617N②纵向横杆（搁置悬挑部分的竹笆板用）NG2K-2=11×la×G1=11×1.5×0.0384×103=633.6N③合计NG2K=1617+633.6=2250.6N3.1.4施工均布活荷载按规范要求，取最不利情况，按荷载最大的装修脚手架考虑，即同时3层作业层施工：外立杆NQK外=3×la×lb×qk/2=3×1.5×1.05×2/2=4.725kN内立杆NQK内=3×la×lb×qk/2+3×la×lc×qk=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN3.1.5垂直荷载组合⑴外立杆N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外=1.2×(4.4117+2.7142)+1.4×4.725=15.166kN⑵内立杆N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内=1.2×(4.4117+2.2506)+1.4×7.425=18.390kN3.2水平悬挑梁设计本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构，水平悬挑型钢梁采用[18槽钢，长2.9m（局部4.4m），在二层楼面上预埋2ф16的圆钢对槽钢进行背焊固定，距外墙边1.3m。根据《钢结构设计规范》（GB50017—2002）规定进行下列计算与验算：计算模型：计算时不考虑槽钢末端斜拉钢丝绳的作用，钢丝绳的承载力作为安全储备。⑴18槽钢截面特性：Wx=152.2×103mm3,I=1369.9×104mm4,自重q=0.2299kN/m，弹性模量E=206×103N/mm2，翼缘宽度b=70mm，翼缘平均厚度δ=10.5mm，高度h=180mm。⑵最大弯矩Mmax=N1×1.4+N2×0.35+q×1.52/2=15.166×1.4+18.390×0.35+0.2299×1.52/2=27.928kN•m⑶强度验算σ=Mmax/（γx×Wx）γx----截面发展系数，对[形截面，查表得：γx=1.05；Wx----对x轴的净截面抵抗矩，查表得：Wx=152.2×103mm3。f----型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。σ=27.928×106/（1.05×152.2×103）=174.75N/mm2＜f=215N/mm2∴安全。⑷整体稳定验算根据刚结构设计的规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通槽钢受弯要考虑整体稳定问题。按附录一之（二），本悬臂梁跨长1.4米折算成简支梁，其跨度为2×1.4=2.8米，按下列公式计算整体稳定系数ψ：ψ=（570bδ/l1h）•235/σs=[570×70×10.5/（2800×180）]×235/215=0.9086则悬挑梁弯曲应力为：σ=Mmax/（Ψ×Wx）=27.928×106/（0.9086×116.8×103）=210.88N/mm2＜f=215N/mm2∴安全。⑸刚度验算ω=N1l3/3EI+N2a2(3l-a)/6EIN1、N2----作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（KN）；E----弹性模量，E=206×103N/mm2。I----钢材的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。ω=(15.166×103×14003)/(3×2.06×105×1369.9×104)+[18.390×103×3502×(3×1400-350)]/(6×2.06×105×1369.9×104)=5.428mm＜L/250=1400/250=5.6mm，满足要求。⑹[18号槽钢后部锚固钢筋设计①锚固钢筋的承载力验算锚固选用2ф16圆钢预埋在二层平板上，吊环承受的拉力为：N3=Mmax/1.3=27.928/1.3=21.48KN吊环承受的拉应力为：σ=N/A=21.48×103/（2×0.785×162）=53.45N/mm2＜[σ]=215N/mm2∴满足要求。②锚固钢筋的焊缝验算σ=F/（lW•δ）F----作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=F3=17297N；lW----焊缝的计算长度，取lW=160-10=150mm。δ----焊缝的计算厚度，取16mm。σ=21.48×103/（150×16）=8.95N/mm2＜[σ]=160N/mm2∴满足要求。⑺由计算结果可知，当挑梁采用[18号槽钢时，其强度、挠度、稳定性均符合要求，为安全计本工程另设置钢丝绳拉索，作为安全储备。四、立杆稳定性计算4.1无风荷载时，立杆稳定性计算：N/（∮A）≤fN——计算立杆最大垂直力设计值，取N=N2=18.390kN；∮——轴心受压构件的稳定系数，根据长细比λ查（JGJ130—2001）附录C表C取值；根据第5.3.3条规定：立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×180=312cm长细比：λ=l0/i（钢管回转半径）=312/1.58=197.5，查附录C，∮=0.185A——立杆的截面面积，查本规范附录B表B采用：A=489mm2立杆稳定性计算：N/（∮A）=18390/（0.185×489）=203.28N/mm2f=215N/mm2,安全。4.2在风荷载作用下，立杆稳定性计算：N/（∮A）+MW/W≤fMW——由风荷载设计值产生的弯矩，按本规范（5.3.4）式计算；W——钢管立杆的截面模量，查附录B表B：W=5.08cm3；⑴由风荷载产生的弯矩计算①水平风荷载标准值②ωk=0.7μz•μs•ω0③μz——风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》（GBJ9）：④B类地区，脚手架高35.35m，查表得：μz=1.495；⑤μs——脚手架风荷载体型系数，按本规范4.2.4规定采用：⑥查表得：敞开式脚手架的挡风面积为1.8×1.5×0.089=0.2403m2⑦密目网的挡风系数取0.5，则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.8×1.5-0.2403）×0.5+0.2403=1.47015m2其综合挡风系数为∮=1.47015/（1.8×1.5）=0.5455查规范表4.2.4，背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3∮，即：μs=1.3×0.5455=0.7092；ω0——基本风压。根据《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定：ω0=0.45。ωk=0.7×0.45×1.495×0.7092=0.334KN/m②由风荷载产生的弯矩计算MW=0.85×1.4×ωklah2/10=0.85×1.4×0.334×1.5×1.82/10=0.1932KN.m⑵立杆稳定性计算N/（∮A）+MW/W=18390/（0.185×489）+0.1932×106/(5.08×103)=241.31kN/mm2＞f=215kN/mm2,不满足要求。结论：经计算，架体稳定性不能满足要求，不能直接将脚手架搭设到顶，应采取卸荷措施。本工程拟在9层平面设置钢丝绳斜拉并钢管斜撑卸荷结构，卸荷高度：4×3.0＋1.35＋1.0=14.35m。因此，架体稳定性计算时最大垂直力设计值取：N=15.023KN(9层以下荷载)。N/（∮A）+MW/W=15023/（0.185×489）+0.1932×106/(5.08×103)=204.09kN/mm2＞f=215kN/mm2,安全。五、连墙件计算连墙构造对外脚手架的安全至关重要，必须引起高度重视，确保架体稳固。连墙拉筋用Ф6.5钢筋拉到剪力墙上,顶撑用Ф48×3.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米，具体布置详后附图3。5.1作用于脚手架上的水平风荷载标准值：ωk=0.334KN（同脚手架稳定计算数值）由风荷载产生的连墙件轴向力设计值：N1w=1.4ωkAw=1.4×0.334×3.6×4.5=7.575KN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0，对双排脚手架取5.0KN连墙件轴向力设计值Nl=N1w+N0=7.575+5=12.575KN2Ф6拉筋的承载力：N=2[fy]s=2×210×3.14×3.252=13.93KN＞N1w=12.575KN所以连墙件拉筋用2Ф6筋满足要求。5.2连墙设置的注意事项：①确保杆件的连接可靠，扣件必须拧紧，垫木必须夹持稳固，避免脱出。②装设连杆时应保持立杆的垂直度要求，避免拉杆时产生变形。③连墙构造中的连墙杆或拉筋应垂直于墙面设置，并呈水平位置或稍可向脚手架一端倾斜，但不允许向上翘起。六、斜拉钢丝绳并钢管斜撑卸荷计算6.1构造设计及措施⑴钢丝绳吊点水平间距以2个立杆纵距为准，即1.5×2=3.0m。⑵为减少斜拉引起的水平力，避免立杆与小横杆连接扣件发生滑移，而引起立杆向内侧弯曲变形，应使斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角α尽量大，一般tanα≥2.5-4.5为宜。本工程钢丝绳张拉高度3.6m，吊点距墙面1.4m，tanα=3.6/