工字钢悬挑双排脚手架专项施工方案.doc

工字钢悬挑双排脚手架专项施工方案一、 工程概况：本工程位于郑州市航海路与紫荆山路交叉口西北角。剪力墙结构，结构设计使用年限为50年，工程等级为二级，建筑工程分类为一类高层，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，建造物的耐火等级为一级。建筑面积：1#、2#楼各15357.64m；3#楼47846.45m；地下三层，地上三十四层，地基为CFG桩复合地基，基础形式：筏板基础，屋面工程防水等级为一级，地下室防水等级为一级，防水层合理使用年限为15年。二、 安全负责人：常延峰 杨鹏 冯景礼 冯义三、 材料要求：钢管采用3.83.0mm，工字钢采用16号工字钢，卸荷钢丝绳为12.5mm，由四层顶板开始悬挑。工字钢斜拉钢丝绳为14mm。拉环及压环均为20钢筋预埋，同时在混凝土板内压环锚固段沿板跨度埋两根20钢筋以加强现浇板抗拉强度。卸荷钢丝绳每个悬挑段在起步层以上四层位置设置，斜拉在五层拉环或剪力墙上。四、 扣件式钢管悬挑脚手架搭设：1、 工字钢悬挑脚手架从四层顶板开始悬挑，第一和第二悬挑段每次挑八层，第三和第四悬挑段每次挑七层。架体总高度为90米。2、 双排脚手架排距为800mm，立杆纵距为1500mm，架体距离外墙净距为350mm。工字钢外挑1250mm，锚固段为2250mm3、 水平杆步距为1800mm，剪刀撑沿大角连续布置。4、 连墙件采用钢管硬连接方式，布置间距不大于两步三跨。5、 （1）、脚手架搭设人员必须是经过考核合格的专业架子工。上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。（2）脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上两步。纵向水平杆应设置在立杆内侧，其长度不宜小于三跨。（3）纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。纵向水平杆的对接扣件应交错布置；两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨的两个相邻接头水平错开距离不应小于500mm，各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3，搭接长度不应小于1米，搭接部位应采用三个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm。（4）主节点必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处的两个直角扣件的中心距不应大于150mm。在双排脚手架中，离墙一端的外伸长度不应大于400mm被的两节点中心长度，且不应大于500mm。作业层上非主节点处的横向水平杆，最大间距不应大于纵距的1/2。（5）竹串片脚手板应设置在三根横向水平杆上。到脚手板长度小于2米时，可采用两根横向水平支撑，但应将脚手板两端与其可靠固定，严防倾翻。脚手板可采用对接平铺也可搭接铺设。脚手板平铺时，接头处必须设两根横向水平干，脚手板外伸伸长应取130-150mm，两块脚手板外伸长度和不应大于300mm；脚手板搭接铺设时，接头必须支撑在横向水平杆上，搭接长度应大于200mm，其伸出横向水平杆长度不应小于100mm。（6）立杆必须用连墙件与建筑物可靠连接，连墙件布置间距要符合规定。（7）立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接，立杆对接扣件应交错布置两根相邻立杆接头不应设置在同步内，同步内每隔一根立杆两个相邻接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3.搭接长度不应小于1米，搭接部位应采用三个旋转扣件固定。独步扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。（8）剪刀撑应随立杆、纵向、横向水平干同步设置,剪刀撑间距不大于6米。（9）竹笆采用16#铁丝绑扎固定，防止跷头竹架板。（10）每个悬挑段的起步层和第四层钢管或工字钢与主楼避雷接地点使用8以上圆钢焊接。1#、2#楼每个连接楼层4个连接点，3#楼每个连接楼层8个连接点。五、 脚手架的验收：脚手架在下列阶段应进行检查验收：（1） 每搭设完1013米高度后或35步后；（2） 作业层上施加荷载前；（3） 达到设计高度后或遇有六级风及以上雨、雪天气；（4） 停工超过一个月。六、 脚手架的拆除：1、拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。2、连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于两步，若大于两步，应增设连墙件加固。3、各配件严禁抛掷至地面。七、脚手架安全管理：脚手架定期检查的主要内容：（1）杆件的设置与连接，连墙件、支撑、门洞桁架的构造是否符合要求；（2）底座是否松动，立杆是否悬空，扣件螺栓是否松动；（3）架体安全防护是否符合要求；（4）是否有超载使用现象。八、普通型钢悬挑脚手架计算书计算依据：1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)、2、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、3、钢结构设计规范(GB 50017-2003)、4、建筑施工安全检查评分标准(JGJ59-99)、5、建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91) 6、本工程的施工图纸。（一）、参数信息:1.脚手架参数双排脚手架搭设高度为 23.2 m，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为0.8m，立杆的步距为1.8 m；内排架距离墙宽度为0.35 m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；采用的钢管类型为 483.0； 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件布置采取不大于两步三跨，竖向间距 2.9 m，水平间距4.5 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件；（结构层一个扣件，外架两个扣件）。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河南郑州市，基本风压0.45 kN/m2；风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数s 为0.214；4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1248；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:4 层；脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别: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号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.25m，建筑物内锚固段长度 2.25 m。锚固压点压环钢筋直径(mm):20.00；楼板混凝土标号:C35；6.拉绳与支杆参数钢丝绳安全系数为:6.000；钢丝绳与墙距离为(m):3.300；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 1.2 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= 0.033 kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.31.5/3=0.15 kN/m ；活荷载标准值: Q=31.5/3=1.5 kN/m；荷载的计算值: q=1.20.033+1.20.15+1.41.5 = 2.32 kN/m； 小横杆计算简图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: Mqmax = ql2/8最大弯矩 Mqmax =2.320.82/8 = 0.186 kNm；最大应力计算值 = Mqmax/W =41.336 N/mm2；小横杆的最大弯曲应力 =41.336 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=0.033+0.15+1.5 = 1.683 kN/m ； qmax = 5ql4/384EI最大挠度 = 5.01.6838004/(3842.06105107800)=0.404 mm；小横杆的最大挠度 0.404 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 800 / 150=5.333 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= 0.0330.8=0.027 kN；脚手板的荷载标准值: P2= 0.30.81.5/3=0.12 kN；活荷载标准值: Q= 30.81.5/3=1.2 kN；荷载的设计值: P=(1.20.027+1.20.12+1.41.2)/2=0.928 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。 Mmax = 0.08ql2均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.080.0331.51.5=0.006 kNm； 集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax = 0.267Pl集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.2670.9281.5= 0.372 kNm；M = M1max + M2max = 0.006+0.372=0.378 kNm最大应力计算值 = 0.378106/4490=84.109 N/mm2；大横杆的最大应力计算值 = 84.109 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: max = 0.677ql4/100EI大横杆自重均布荷载引起的最大挠度： max= 0.6770.03315004 /(1002.06105107800) = 0.051 mm；集中荷载最大挠度计算公式如下: pmax = 1.883Pl3/100EI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=（0.027+0.12+1.2）/2=0.673kN = 1.8830.67315003/ ( 100 2.06105107800) = 1.927 mm；最大挠度和：= max + pmax = 0.051+1.927=1.978 mm；大横杆的最大挠度 1.978 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，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。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(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 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 = 0.0330.82/2=0.027 kN；大横杆的自重标准值: P2 = 0.0331.5=0.05 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.30.81.5/2=0.18 kN；活荷载标准值: Q = 30.81.5 /2 = 1.8 kN；荷载的设计值: R=1.2(0.027+0.05+0.18)+1.41.8=2.828 kN；R 8.00 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，为0.1248kN/m NG1 = 0.1248+(0.802/2)0.033/1.8023.20 = 3.239kN；(2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.341.5(0.8+0.3)/2 = 1.035 kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m NG3 = 0.1541.5/2 = 0.45 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2 NG4 = 0.0051.523.2 = 0.174 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.898 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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 = 30.81.52/2 = 3.6 kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 1.24.898+ 0.851.43.6= 10.161 kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N=1.2NG+1.4NQ=1.24.898+1.43.6=10.917kN；(六)、立杆的稳定性计算: 风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7zs0其中 0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0 = 0.45 kN/m2； z - 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：z= 0.74； s - 风荷载体型系数：取值为0.214；经计算得到，风荷载标准值为: Wk = 0.7 0.450.740.214 = 0.05 kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为: Mw = 0.85 1.4WkLah2/10 = 0.85 1.40.051.51.82/10 = 0.029 kNm；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) + MW/W f立杆的轴心压力设计值 ：N = 10.161 kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) f立杆的轴心压力设计值 ：N = N= 10.917kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.59 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k = 1.155 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： = 1.5 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.118 m；长细比: L0/i = 196 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.188立杆净截面面积 ： A = 4.24 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/mm2；考虑风荷载时 = 10161.264/(0.188424)+28849.566/4490 = 133.9 N/mm2；立杆稳定性计算 = 133.9 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时 = 10917.264/(0.188424)=136.959 N/mm2；立杆稳定性计算 = 136.959 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连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z0.92，s0.214，00.45，Wk = 0.7zs0=0.7 0.920.2140.45 = 0.062 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.2 m2；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)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 = 1.4WkAw = 1.407 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 6.407 kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 350/15.9的结果查表得到 =0.941，l为内排架距离墙的长度； A = 4.24 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.9414.2410-4205103 = 81.792 kN；Nl = 6.407 Ru13.789KN。经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。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=13.789kN钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为 = N/A f其中 f 为拉环钢筋抗拉强度，按混凝土结构设计规范10.9.8 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(137894/(3.142502) 1/2 =13.3mm；实际拉环选用直径D=14mm 的HPB235的钢筋制作即可。(十二)、锚固段与楼板连接的计算: 水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下：水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=0.175 kN； 压环钢筋的设计直径D=20mm；水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为: = N/2A f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 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；A=D2/4=3.142202/4=314.159mm2=N/2A=175.199/314.1592=0.279N/mm2；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。拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！八、悬挑脚手架阳角型钢计算书（一）、参数信息 :1、荷载参数 脚手架联梁传递支座力F(kN)：9.80;2、阳角型钢构造参数 型钢支撑形式：两根钢丝拉绳; 立杆横向间距或排距La(m)：1.20; 内排架距离墙长度a(m)：0.30; 阳角型钢长度L(m)：2.50; 点M到Q点的距离D1(m): 2.90; 支点P到建筑物角点O的距离D3(m)：2.40; O点到Q点的距离D2(m)：0.20;3、阳角型钢材料参数: 型钢型号：16号工字钢; 钢丝绳规格型号：637;（二）、阳角型钢计算水平阳角型钢采用焊接建筑物埋件连接，计算条件为一端固支的连续梁。型钢截面惯性矩I = 1130.00cm4，截面抵抗矩W =141.00cm3，截面积A =26.10cm2。 阳角型钢示意图 阳角型钢计算简图 1、型钢受力计算脚手架联梁传递支座力F=9.800kN;水平钢梁自重荷载 q=1.220.509.810-3=0.241kN/m经过连续梁的计算得到 阳角型钢支撑梁剪力图（kN）) 阳角型钢支撑梁弯矩图（kNm）) 阳角型钢支撑梁变形图(mm)型钢支点的支撑力为RA=8.773kN;型钢固接处的支撑力为RB=11.430kN;型钢最大弯矩 Mmax=4.642kNm;图中距离|MP|= (2.9002.900+0.2000.200+2.4002.400)1/2=3.770m图中角度 MPQ=arcsin(2.900/3.770)=50.2920图中角度 OPQ=arctan(0.200 / 2.400)=4.7640每根钢丝绳的拉力 T=8.773/2/sin(50.2920)=5.702kN水平型钢的轴向力 N=25.702cos(50.2920)cos(4.7640)=7.259kN型钢最大应力计算值 = M/1.05W+N/A=4.642106/(1.05141103)+7.259103/(26.1102)=34.132N/mm2型钢的最大应力计算值 = 34.132N/mm2 小于型钢的抗弯强度设计值 215.000 N/mm2，满足要求！2、型钢整体稳定性计算水平型钢采用16号工字钢,计算公式如下: = M/bWx f其中b - 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：b=1.72由于b大于0.6，查钢结构设计规范(GB50017-2003)，得到 b=1.07-0.282/b = 1.07-0.282/1.72=0.906。经过计算得到最大应力 = 4.642106 /( 0.906141103)= 36.332 N/mm2型钢的最大应力计算值 = 36.332N/mm2 小于 f = 215 N/mm2 ,满足要求!3、拉绳强度计算钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力为5.702kN；如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力计算公式： Fg = Fg/K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)； 计算中近似取Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)； - 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对619、637、661钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8； K - 钢丝绳使用安全系数，取5.5。计算中Fg取5.702kN，=0.82,K=5.5，得到：d=8.7mm。选择637钢丝绳,最小直径必须大于9mm才能满足要求！钢丝拉绳(斜拉杆)的吊环强度计算公式为 = N/A f其中 f 为吊环抗拉强度，取f = 50.00N/mm2，每个吊环按照两个截面计算; 所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的吊环最小直径:D=（2T /f/）0.5 =(25.702103/50/3.142) 1/2 =9mm；4、型钢与建筑物连接的计算水平钢梁与楼板采用对接焊缝，弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算如下： 对接焊缝在正应力与剪应力作用计算公式为 = N/A f = F/A (2+3f2)1/2 1.1ft其中 N - 对接焊缝轴向力,N=7.259KN; F - 对接焊缝切向力，F=11.43KN； A - 水平钢梁满焊的截面积，A=26.1cm2； fc - 对接焊缝的抗压强度，fc=215N/mm2； ft - 对接焊缝的抗拉强度，ft=185N/mm2； fv - 对接焊缝的抗剪强度，fv=125N/mm2； 经过计算得到焊缝正应力= N/A =7.259103/(26.100102)=2.781N/mm2； 焊缝剪应力f = F/A =11.430103/(26.100102)=4.379N/mm2；对接焊缝的折算应力(2.7812.781+34.3794.379)0.5=8.079N/mm2； 对接焊缝的正应力=2.781 N/mm2小于焊缝的抗压强度215.000 N/mm2，满足要求；对接焊缝的剪应力f =4.379 N/mm2小于焊缝的抗剪强度125.000 N/mm2，满足要求；对接焊缝的折算应力8.079 N/mm2小于1.1ft =203.500 N/mm2，满足要求！综合以上计算，本工程工字钢悬挑脚手架设计满足安全要求。