电梯井架方案 根据计算修改.doc

湖南省省直机关集中办公区工程文档中心、办证大厅及地下室 电梯井脚手架施工方案

湖南省省直机关集中办公区工程文档中心、办证办证大厅及地下室

电
梯
井
脚
手
架
施
工
方
案

编制人：宗光亮
审核人：浣亮广
湖南顺天建设集团有限公司
2013年8月
湖南顺天建设集团有限公司

目 录
一.编制依据 1
1.1施工图纸 1
1.2主要规范、规程、图集、软件 1
二.工程概况 1
三．施工布置 2
3.1安全防护领导小组 2
3.2设计总体思想 2
四、电梯井脚手架的计算 4
I、脚手架计算： 4
II、槽钢承载力校核 10
五、电梯井脚手架的节点图 15

湖南顺天建设集团有限公司

电梯井脚手架施工方案
一.编制依据
1.1施工图纸
图纸名称
设计单位
湖南省省直机关集中办公区文档中心、办证大厅及地下室工程
湖南省建筑设计院
1.2主要规范、规程、图集、软件
序号
规范、规程名称
规范、规程编号
1
《钢结构设计规范》
GB50017-2003
2
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
3
建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
JGJ130-2011
4
建筑施工安全检查标准
JGJ59-2011
5
电梯井模板安装拆卸操作平台
施工安全管理的通知

长建安监［2012］2号通知

二.工程概况
序号
项目
内容
1
建筑功能
办公楼
2
建筑面积
总建筑面积
86394m2
建筑高度
24.8m
3
结构形式
基础结构形式
筏板基础
主体结构形式
框架结构
4
层数
地上7层
地下2层
5
抗震等级
工程设防烈度
7度

三．施工布置
3.1安全防护领导小组
安全生产、文明施工是企业生存与发展的前提条件，是达到无重大伤亡事故的必然保障，也是我项目部创建“文明现场”，“样板工地”的根本要求。为此经理部成立以生产副经理为组长的安全防护小组，其组织构成、人员编制及责任分工如下：
组长：浣亮广（项目经理）
负责协调工作

副组长：李汉文（执行经理）
现场施工总协调
副组长：宗光亮（技术负责人）
技术总部署

组员：严献国（施工员）技术交底
黄大平（安全员）现场施工指挥、质量检查

3.2设计总体思想
结合本工程各单体结构形式、实际施工特点，电梯井内搭设落地式、全高全封闭的扣件式双排钢管脚手架。此架为一架二用，用于结构施工，同时兼作安全防护。
脚手架搭设采用双排单立杆。立杆距结构外沿0.55m，排距（横距）为1.3m、柱距为1.50m，大横杆步距为1.5m。脚手架采用ø48×2.75mm无缝钢管、直角扣件、旋转扣件、对接扣件、竹串片（脚手板）。
各楼号的电梯井脚手架的搭设高度
序号
楼号
脚手架搭设总高度
1
文档中心
架空层至六层楼面25.65m
六层至屋面
2
办证大厅
架空层至四层楼面17.85m
五层至屋面
3
办证办公楼
架空层至六层楼面25.65m
六层至屋面

1、本工程电梯井脚手架分三次搭设，分别搭设在架空层、二层、四层楼面上设置的［18a槽钢上。槽钢支承在电梯井井壁两边的梁上，槽钢端部伸出井壁400以上。上部架体材料统一采用ø48脚手钢管，壁厚为2.75mm，架空层以下的落地脚手架直接支撑在电梯井底板上。
2、架体的宽度为1.3m（可根据电梯井筒内净尺寸作适当调整）；立杆步距为1.5m；脚手架每隔一个步架，用扣件将短钢管没电梯井壁四周与架体联结，另一端顶紧电梯井井壁的梁上，以确保架体稳定。
3、施工荷载取值：脚手架作业层上的施工均布荷载取3KN/M2，实际施工操作时应按些标准进行控制。
4、架体每隔三步采用安全隔离网一道，每隔6步采用硬隔离一道，以防物料坠落。
5、自顶层作业层的脚手板往下计，每隔6步采用竹笆板满铺作为硬隔离层。除施工作业层的四根小横杆下采用双扣件连接外，其余各层杆件均采用单扣件连接。
6、在搭设或拆架前，应制订出作业计划并进行安全技术交底后，方可实施。
7、每个楼层电梯井四周，必须采用1.8m高钢管架栏杆进行防护，以后防人员随意进入。
8、电梯井作为安全重点进行监控，每周不小于2次检查。
9、脚手架搭设的工艺流程为：定位设置——立杆——横杆（格栅）——铺脚手板
10、拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，即先拆脚手板，而后拆横杆、立杆等，严禁上下同时作业。
11、扣件的紧固程度在40-50N•M，对接扣件的抗拉承载力为3KN。扣件上螺栓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。
12、各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100 MM。
13、钢管有严重锈蚀、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。
14、严禁将外径48MM和51MM的钢管混合使用。
15、搭设或拆除工作均必须由二人或二人以上进行，严禁一人单独作业，同时搭设过程统一指挥、上下呼应、动作协调、严禁在无人指挥下作业。当解开与另一人有关的扣件时必先告诉对方，并得到允许，以防坠落伤人。
16、电梯井架脚手架每支搭一层，须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。
17、应定期检查脚手架，发现问题和隐患，必须在施工作业前及时维修加固，使之坚固稳定，以确保施工安全。
18、操作人员应严格执行高空作业的要求，并戴好安全帽，穿好防滑鞋等。
19、在拆架时，不得随意中途换人，如必须换人时，应将拆除情况交代清楚后方可离开。
20、每天拆架下班时，不应留下隐患部位。
21、所有杆件和扣件在拆除时应分离，不准在杆件上附着扣件或两杆连送到地面。
22、所有的脚手板、钢管、扣件，应向自然楼层搬运，以防脚手板及拆除物件从高处坠落伤人，严禁从高空抛掷。
23、根据电梯井架手架施工的特殊性，施工时必须落实以下安全措施；
（1）进入施工现场的人员必须截好安全帽并扣紧帽扣，悬空作业时系好安全带，穿好防滑鞋等，现场严禁吸烟。
（2）严禁酒后上架作业，施工操作时要集中精力、禁止嬉笑打闹。
（3）脚手架搭设人员必须持证上网，并定期体检，凡患有高血压、贫血病、心脏病及其他不适于高空作业者，一律不得上脚手架操作。
（4）脚手架验收合格后任何人不得擅自拆改，如需做局部拆改，须经项目部同意后由架子工操作。
（5）在架子上的作业人员不行随意拆动脚手架的所有支撑接接点和脚手板，以及扣件绑扎扣等所有架子部件。
（6）拆除架子若使用气焊气割时，必须派专职人员做好防火工作，配备料斗，防止火星和切割物溅落。
（7）使用的工具要放在工具袋内，或以细绳栓住工具的一头，另一端系于腰间，以防掉落伤人；登高要穿防滑鞋，袖口要扎紧。
（8）运至地面的材料应按批定地点随拆随运，分类堆放，当天拆当天清，分类堆入整齐，妥善保管。

四、电梯井脚手架的计算
I、脚手架计算：
（一）计算参数:
钢管强度为205.0 N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。
双排脚手架，搭设高度10.0米，立杆采用单立管。
立杆的纵距1.30米，立杆的横距1.50米，内排架距离结构0.60米，立杆的步距1.50米。
钢管类型为φ48×2.8，连墙件采用3步3跨，竖向间距4.50米，水平间距3.90米。
施工活荷载为3.0kN/m2，同时考虑2层施工。
脚手板采用竹串片，荷载为0.35kN/m2，按照铺设2层计算。
栏杆采用竹串片，荷载为0.17kN/m，安全网荷载取0.0100kN/m2。
脚手板下小横杆在大横杆上面，且主结点间增加一根小横杆。
基本风压0.30kN/m2，高度变化系数1.0000，体型系数0.1260。
钢管惯性矩计算采用 I=π(D4-d4)/64，抵抗距计算采用 W=π(D4-d4)/32D。
（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=0.036kN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.300/2=0.227kN/m
活荷载标准值 Q=3.000×1.300/2=1.950kN/m
荷载的计算值 q=1.2×0.036+1.2×0.227+1.4×1.950=3.046kN/m

小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
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:

M=3.046×1.5002/8=0.857kN.m
σ=0.857×106/4248.0=201.642N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/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
计算公式如下:

荷载标准值 q=0.036+0.227+1.950=2.213kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×2.213×1500.04/(384×2.06×105×101950.0)=6.946mm
小横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,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。
用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值 P1=0.036×1.500=0.053kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.500×1.300/2=0.341kN
活荷载标准值 Q=3.000×1.500×1.300/2=2.925kN
荷载的计算值 P=(1.2×0.053+1.2×0.341+1.4×2.925)/2=2.284kN

大横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
均布荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=0.08×(1.2×0.036)×1.3002+0.175×2.284×1.300=0.525kN.m
σ=0.525×106/4248.0=123.685N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算
最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和
均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中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
V1=0.677×0.036×1300.004/(100×2.060×105×101950.000)=0.033mm
集中荷载标准值 P=(0.053+0.341+2.925)/2=1.660kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V1=1.146×1659.750×1300.003/(100×2.060×105×101950.000)=1.990mm
最大挠度和
V=V1+V2=2.022mm
大横杆的最大挠度小于1300.0/150与10mm,满足要求!
（四）、扣件抗滑力的计算:
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8.0kN；
R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
1.荷载值计算
横杆的自重标准值 P1=0.036×1.300=0.046kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.500×1.300/2=0.341kN
活荷载标准值 Q=3.000×1.500×1.300/2=2.925kN
荷载的计算值 R=1.2×0.046+1.2×0.341+1.4×2.925=4.560kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

（五）、脚手架荷载标准值:
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/m)；本例为0.1033
NG1 = 0.103×10.000=1.033kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35
NG2 = 0.350×2×1.300×(1.500+0.600)/2=0.955kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.17
NG3 = 0.170×1.300×2/2=0.221kN
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010
NG4 = 0.010×1.300×10.000=0.130kN
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 2.339kN。
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 = 3.000×2×1.300×1.500/2=5.850kN
风荷载标准值应按照以下公式计算

其中 W0 —— 基本风压(kN/m2)， W0 = 0.300
Uz —— 风荷载高度变化系数，Uz = 1.000
Us —— 风荷载体型系数： Us = 0.126
经计算得到：Wk = 0.300×1.000×0.126 = 0.038kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 0.9×1.4NQ
经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力：
N=1.2×2.339+0.9×1.4×5.850=10.178kN
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
经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力：
N=1.2×2.339+1.4×5.850=10.997kN
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW = 0.9×1.4Wklah2/10
其中 Wk —— 风荷载标准值(kN/m2)；
la —— 立杆的纵距 (m)；
h —— 立杆的步距 (m)。
经过计算得到风荷载产生的弯矩：
Mw=0.9×1.4×0.038×1.300×1.500×1.500/10=0.014kN.m
（六）、立杆的稳定性计算:
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=10.997kN；
　　 i —— 计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；
　　 k —— 计算长度附加系数，取1.155；
　　 u —— 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.800；
　　 l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.155×1.800×1.500=3.118m；
　　 A —— 立杆净截面面积，A=3.974cm2；
　　 W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；
λ —— 由长细比，为3118/16=195；
φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.191；
　　 σ —— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；
　　[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
经计算得到:
σ=10997/(0.19×397)=144.545N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 σ < [f],满足要求!

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，N=10.178kN；
　　 i —— 计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；
　　 k —— 计算长度附加系数，取1.155；
　　 u —— 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.800；
　　 l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.155×1.800×1.500=3.118m；
　　 A —— 立杆净截面面积，A=3.974cm2；
　　 W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；
λ —— 由长细比，为3118/16=195；
φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.191；
　　 MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.014kN.m；
（七）、连墙件的计算:
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：
Nl = Nlw + No
其中 Nlw —— 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算：
Nlw = 1.4 × wk × Aw
wk —— 风荷载标准值，wk = 0.038kN/m2；
Aw —— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积:
Aw = 4.50×3.90 = 17.550m2；
No —— 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No = 3.000
经计算得到 Nlw = 0.929kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 3.929kN
根据连墙件杆件强度要求，轴向力设计值 Nf1 = 0.85Ac[f]
根据连墙件杆件稳定性要求，轴向力设计值 Nf2 = 0.85φA[f]
其中 φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l/i=60.00/1.60的结果查表得到φ=0.90；
净截面面积 Ac = 3.97cm2；毛截面面积 A = 18.10cm2；[f] = 205.00N/mm2。
经过计算得到 Nf1 = 69.247kN
Nf1>Nl，连墙件的设计计算满足强度设计要求!

经过计算得到 Nf = 282.347kN
Nf2>Nl，连墙件的设计计算满足稳定性设计要求!

连墙件拉结楼板预埋钢管示意图

II、槽钢承载力校核

一、总体信息

1、梁自重放大系数1.20

2、材性：Q235
弹性模量 E = 206000 MPa
剪变模量 G = 79000 MPa
质量密度 ρ = 7850 kg/m3
线膨胀系数 α = 12x10-6 / °c
泊松比 ν = 0.30
屈服强度 fy = 235 MPa
抗拉、压、弯强度设计值 f = 215 MPa
抗剪强度设计值 fv = 125 MPa

3、截面参数：普槽18a

截面上下对称
截面面积 A = 2569 mm2
自重 W = 197.63 kN/m
面积矩 S = 82632 mm3
抗弯模量 I = 12727000 mm4
抗弯刚度 W = 141411 mm3
塑性发展系数 γ = 1.05

二、荷载信息
1、恒荷载
(1)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端0.55m
(2)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端1.85m
(3)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端2.95m
(4)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端4.25m
(5)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端5.35m
(6)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端6.65m
(7)、集中力，10.10kN，荷载位置：距左端7.80m

三、组合信息
1、内力组合、工况
(1)、恒载工况
(2)、1.35恒

2、挠度组合、工况
(1)、恒载工况

四、内力、挠度计算
1、弯矩图（kN.m）
(1)、恒载工况

(2)、1.35恒

(3)、包络图

2、剪力图（kN）
(1)、恒载工况

(2)、1.35恒

(3)、包络图

3、挠度
(1)、恒载工况

4、支座反力（kN）
(1)、恒载工况

(2)、1.35恒

(3)、包络图

五、单元验算
第1跨：
(1)、内力范围、最大挠度
(a)、内力范围：弯矩设计值 -5.95～7.46 kN.m
剪力设计值 -17.13～10.91 kN

(b)、最大挠度：最大挠度0.72mm，最大挠跨比1/3347
（挠度允许值见《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录A.1）

(2)、强度应力
最大剪应力 τ = Vmax * S / I / tw
= 17.13 * 82632 / 12727000 / 7.0 * 1000
= 15.9 MPa ≤ fv = 125 MPa 满足!

最大正应力 σ = Mmax / γ / W
= 7.46 / 1.05 / 141411 * 1e6
= 50.2 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(3)、稳定应力
截面高 h = 180 mm
截面宽 b = 68 mm
翼缘厚 t = 10.5 mm
受压翼缘自由长度 l1 = 1500 mm
按 GB 50017--2003 第127页公式(B.3) 计算：
整体稳定系数 φb = 570bt/l1h * 235/fy
= 570 * 68 * 10.5 / 1500 / 180 * 235 / 235
= 1.51
再按 GB 50017--2003 公式(B.1-2) 修正如下：
修正后 φb = 1.07 - 0.282 / 1.51 = 0.88

最大压应力 σ = Mmax / φb / W
= 7.46 / 0.88 / 141411 * 1e6
= 59.7 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(4)、该跨验算结论：满足!

第2跨：
(1)、内力范围、最大挠度
(a)、内力范围：弯矩设计值 -1.50～7.46 kN.m
剪力设计值 -13.32～14.72 kN

(b)、最大挠度：最大挠度0.12mm，最大挠跨比1/20870
（挠度允许值见《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录A.1）

(2)、强度应力
最大剪应力 τ = Vmax * S / I / tw
= 14.72 * 82632 / 12727000 / 7.0 * 1000
= 13.7 MPa ≤ fv = 125 MPa 满足!

最大正应力 σ = Mmax / γ / W
= 7.46 / 1.05 / 141411 * 1e6
= 50.2 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(3)、稳定应力
整体稳定系数φb = 0.80

最大压应力 σ = Mmax / φb / W
= 7.46 / 0.80 / 141411 * 1e6
= 65.9 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(4)、该跨验算结论：满足!

第3跨：
(1)、内力范围、最大挠度
(a)、内力范围：弯矩设计值 -2.45～5.77 kN.m
剪力设计值 -13.72～14.32 kN

(b)、最大挠度：最大挠度0.36mm，最大挠跨比1/6723
（挠度允许值见《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录A.1）

(2)、强度应力
最大剪应力 τ = Vmax * S / I / tw
= 14.32 * 82632 / 12727000 / 7.0 * 1000
= 13.3 MPa ≤ fv = 125 MPa 满足!

最大正应力 σ = Mmax / γ / W
= 5.77 / 1.05 / 141411 * 1e6
= 38.9 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(3)、稳定应力
整体稳定系数φb = 0.80

最大压应力 σ = Mmax / φb / W
= 5.77 / 0.80 / 141411 * 1e6
= 51.0 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(4)、该跨验算结论：满足!

第4跨：
(1)、内力范围、最大挠度
(a)、内力范围：弯矩设计值 -1.62～5.05 kN.m
剪力设计值 -2.80～11.22 kN

(b)、最大挠度：最大挠度0.02mm，最大挠跨比1/63158
（挠度允许值见《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录A.1）

(2)、强度应力
最大剪应力 τ = Vmax * S / I / tw
= 11.22 * 82632 / 12727000 / 7.0 * 1000
= 10.4 MPa ≤ fv = 125 MPa 满足!

最大正应力 σ = Mmax / γ / W
= 5.05 / 1.05 / 141411 * 1e6
= 34.0 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(3)、稳定应力
整体稳定系数φb = 0.80

最大压应力 σ = Mmax / φb / W
= 5.05 / 0.80 / 141411 * 1e6
= 44.7 MPa ≤ f = 215 MPa 满足!

(4)、该跨验算结论：满足!
连续梁验算结论：满足!

施工现场采用18a的槽钢，每达到10米设置一道。

五、电梯井脚手架的节点图
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湖南省省直机关集中办公区工程文档中心、办证大厅及地下室 电梯井脚手架施工方案

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