翠微北里旧楼改造抗震加固工程外悬挑脚手架及护头棚专项施工方案.doc

翠微北里旧楼改造抗震加固工程外悬挑脚手架及护头棚专项施工方案

由于本工程一层南外侧有违建小房，外窗护栏距阳台约2.2米，造成外双排脚手架距原外墙及阳台太远，为了使用要求及符合脚手架施工规范要求，将进行悬挑施工。
本工程小区内施工期间，由于业主没有撤出，为了工程安全角度及业主安全与方便生活出发，在所有进户门及门面房处设置通长的护头棚，形成长廊式安全通道。
一、搭设形式
地上结构施工部位：1#、3#楼1至6层采用落地式双排架，从2层顶开始采用悬挑式双排脚手架，住宅层高为3m，悬挑架高度为13.6m，悬挑架采用建筑立面全防护，待工程施工完成后进行架体拆除。
二、材料要求
1、脚手架钢管要求
脚手架钢管采用外径为φ48mm，壁厚为3.5mm的焊接钢管，主要用于立杆、大横杆、小横杆、斜撑、剪刀撑等。表面平整光滑，无锈蚀、裂纹、分层、划道，符合现行国家《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定，并有产品出厂合格证。焊接钢管表面平整光滑，无锈蚀、裂纹、分层、划道。对于有裂纹、开焊、凹凸状、折痕、严重锈蚀和弯曲的严禁使用，进场钢管必须有出厂产品质量证明书及备案证明。
2、扣件要求
采用可锻铸铁做的扣件，其材质符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定，扣件必须有生产许可证，产品必须有出厂合格证，无裂纹、气孔、砂眼等缺陷，贴面平整，活动部位灵活，夹紧钢管时，开口处最小距离不小于5mm，在螺栓拧紧扭矩力达65Nm时，不得发生破坏。分直角扣件（两管交叉90度的连接），回转扣件（两管交叉任意角度连接）和对接扣件（两管一字对接）三种，用于钢管之间的连接。
3、脚手板、安全网要求
脚手板采用木板，凡裂纹、凹陷变形、严重弯曲的不得使用。安全网分安全平网和安全立网（密目网），平网的材质应符合国标《安全网》（GB5725-1997），密目式安全立网的材质应符合GB16909的规定，以及沈阳市建委有关规定。安全网用绿色阻燃密目安全网（沈阳市宏达安全网厂），必须满足2000目/100cm2，做贯穿试验不穿透，6×1.5m的单张重质量不少于3.0kg，安全网必须有生产许可证和质量合格证以及建筑安全监督部门发放的准用证，严禁无证不合格产品。
木脚手板用于操作层平台，平网用于脚手架水平铺设及外架外挑网，密目网用于脚手架外围全封闭。
三、悬挑架搭设材料及相关数据选择
1、脚手架参数
双排脚手架搭设高度为 18 m，立杆采用单立杆；
说明：标准层层高2.8米，最大悬挑5层，为14米，最顶层操作层搭设1.5m高的防护架，累计15.5米，计算按照16米进行验算。
搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为0.80m，大横杆的步距为1.4 m；
内排架距离墙宽度为0.30 m；
大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 2 根；
采用的钢管类型为 Φ48×3.0；（根据市场实际壁厚不均匀现象，选用壁厚3.0的验算）
横杆与立杆连接方式为单扣件；
连墙件布置取两步三跨，竖向间距 2.8 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；
2、活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):2.000；脚手架用途:结构脚手架；
同时施工层数:2 层；
3、风荷载参数
本工程地处东北风力大，基本风压0.6kN/m2；（采用高风压）
风荷载高度变化系数μz，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μs 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):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；
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；（按照四层立体防护进行验算）
脚手板类别:5㎝厚木板；栏杆挡板类别:多层板挡板；
5、拉绳与支杆参数
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径15mm。
钢丝绳安全系数为:6.000；
钢丝绳与墙距离为(m):2.800；
悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面钢丝绳距离建筑物 1.2 m。
四、悬挑式脚手架各组件的验算
1、悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
《建筑施工安全检查评分标准》(JGJ59-99)
《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80-91)
本工程的施工图纸。
2、悬挑脚手架作安全性验算
2.1大横杆的计算
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
（1）均布荷载值计算
大横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m ；
脚手板的自重标准值:P2=0.35×0.95/(2+1)=0.111kN/m ；
活荷载标准值: Q=2×0.95/(2+1)=0.633kN/m；
静荷载的设计值: q1=1.2×0.033+1.2×0.111=0.173kN/m；
活荷载的设计值: q2=1.4×0.633=0.887kN/m；

图1 大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

图2 大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)

（2）强度计算
跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。
跨中最大弯距计算公式如下:
M1max=0.08q1l2 + 0.10q2l2
跨中最大弯距为 M1max=0.08×0.173×1.52+0.10×0.887×1.52 =0.231kN·m；
支座最大弯距计算公式如下:
M2max=-0.10q1l2 - 0.117q2l2
支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.173×1.52-0.117×0.887×1.52 =-0.272kN·m；
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ =Max(0.231×106,0.272×106)/4490=60.579N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为 σ=60.579N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！
（3）挠度计算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。
计算公式如下：
νmax=(0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI
其中：静荷载标准值: q1= P1+P2=0.033+0.111=0.144kN/m；
活荷载标准值: q2= Q =0.633kN/m；
最大挠度计算值为：ν=0.677×0.144×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.633×15004/(100×2.06×105×107800)=1.652 mm；
大横杆的最大挠度 1.652 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500/150 mm与10 mm，满足要求！
2.2小横杆的计算
根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
（1）荷载值计算
大横杆的自重标准值：p1= 0.033×1.5=0.05kN；
脚手板的自重标准值：P2=0.35×0.95×1.5/(2+1)=0.166kN；
活荷载标准值：Q=2×0.95×1.5/(2+1) =0.950kN；
集中荷载的设计值: P=1.2×(0.05+0.166)+1.4 ×0.95=1.589kN；

小横杆计算简图
（2）强度验算
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
Mqmax=ql2/8
Mqmax=1.2×0.033×0.952/8=0.005kN·m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=Pl/3
Mpmax=1.589×0.95/3=0.503kN·m ；
最大弯矩 M=Mqmax + Mpmax=0.508kN·m；
最大应力计算值 σ=M / W=0.508×106/4490=113.103N/mm2 ；
小横杆的最大弯曲应力 σ =113.103N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 205N/mm2，满足要求！
(3）挠度验算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；
小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:
νqmax=5ql4/384EI
νqmax=5×0.033×9504/(384×2.06×105×107800)=0.016 mm ；
大横杆传递荷载 P=p1 + p2 + Q=0.05+0.166+0.95=1.166kN；
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:
νpmax=Pl(3l2 - 4l2/9)/72EI
νpmax=1166.2×950×(3×9502-4×9502/9 ) /(72×2.06×105×107800)=1.598 mm；
最大挠度和 ν=νqmax + νpmax=0.016+1.598=1.614 mm；
小横杆的最大挠度为 1.614 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 950/150=6.333与10 mm,满足要求！
2.3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8.00kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
大横杆的自重标准值: P1=0.033×1.5×2/2=0.05kN；
小横杆的自重标准值: P2=0.033×0.95/2=0.016kN；
脚手板的自重标准值: P3=0.35×0.95×1.5/2=0.249kN；
活荷载标准值: Q=2×0.95×1.5 /2=1.425kN；
荷载的设计值: R=1.2×(0.05+0.016+0.249)+1.4×1.425=2.373kN；
R < 8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！
2.4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+(1.50×2/2)×0.033/1.80]×22.00=3.356kN；
(2)脚手板的自重标准值；采用多层板，标准值为0.35kN/m2
NG2= 0.35×4×1.5×(0.95+0.3)/2=1.312kN；
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用多层挡板，标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×4×1.5/2=0.42kN；
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×22=0.165kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.254kN；
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=2×0.95×1.5×2/2=2.85kN；
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=1.2×5.254+ 0.85×1.4×2.85= 9.696kN；
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.254+1.4×2.85=10.294kN；
2.5立杆的稳定性计算
风荷载标准值按照以下公式计算
Wk=0.7μz·μs·ω0
其中 ω0 -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用ω0=0.6kN/m2；
μz -- 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：μz= 0.74；
μs -- 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 ×0.6×0.74×0.214=0.067kN/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 ×1.4×0.067×1.5×1.82/10=0.038kN·m；
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA) + MW/W ≤ [f]
立杆的轴心压力设计值 ：N=11.123kN；
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤ [f]
立杆的轴心压力设计值 ：N=N'= 12.021kN；
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 ：μ=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φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：φ= 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] =205N/mm2；
考虑风荷载时
σ=9695.82/(0.188×424)+38466.087/4490=130.203N/mm2；
立杆稳定性计算 σ=130.203N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！
不考虑风荷载时
σ=10294.32/(0.188×424)=129.144N/mm2；
立杆稳定性计算 σ=129.144N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！
2.6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μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.6，
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.6=0.083kN/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= 5.000kN；
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=1.875kN；
连墙件的轴向力设计值 Nl=Nlw + N0= 6.875kN；
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 l/i=300/15.9的结果查表得到 φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；
A=4.24 cm2；[f]=205N/mm2；
连墙件轴向承载力设计值为 Nf=0.949×4.24×10-4×205×103=82.487kN；
Nl=6.875 < Nf=82.487,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=6.875小于双扣件的抗滑力 12kN，满足要求！
五、搭设、使用和拆除安全注意事项
脚手架搭设基本要求严格依据国家行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》（JGJ130-2001）
1、搭设施工
（1）钢管脚手架的杆件连接必须使用合格的钢扣件，不得使用铅丝和其他材料绑扎。脚手杆件不得钢木混搭。
（2）在搭设之前，必须对进场的脚手架杆配件进行严格的检查，禁止使用规格和质量不合格的杆配件。
（3）脚手架的搭设作业，必须在统一指挥下，严格按照以下规定程序进行：
1)周边脚手架应从一个角部开始并向两边延伸交圈搭设；“一”字形脚手架应从一端开始并向另一端延伸搭设。
2)脚手架各杆件相交伸出的端头均大于10cm，以防止杆件滑脱。
（4）剪刀撑、斜杆等整体拉结杆件和连墙件应随搭升的架子一起及时设置。
（5）脚手架处于顶层连墙点之上的自由高度不得大于6m。当作业层高出其下连墙件2步或4m以上、且其上尚无连墙件时，应采取适当的临时撑拉措施。
（6）脚手板或其它作业层板铺板要求
1)脚手板或其它铺板应铺平铺稳，应予绑扎固定。
2)脚手板采用对接平铺时，在对接处，与其下两侧支承横杆的距离应控制在100～200mm之间。
3)脚手板采用搭设铺放时，其搭接长度不得小于200mm，且在搭接段的中部应设有支承横杆。铺板严禁出现端头超出支承横杆150mm以上未作固定的探头板。
4)长脚手板采用纵向铺设时，其下支承横杆的间距不得大于：冲压钢脚手板为1.5m。纵铺脚手板应按以下规定部位与其下支承横杆绑扎固定：脚手架的两端和拐角处；沿板长方向每隔15～20m；坡道的两端；其它可能发生滑动和翘起的部位。
5）由于内排立杆距结构30cm，必须在此处的小横杆上满铺脚手板，并且将脚手板用14#铁丝绑扎牢固。脚手架的操作面必须满铺脚手板，不得有空隙、探头板和飞跳板。
（7）装设连墙件或其它撑拉杆件时，应注意掌握撑拉的松紧程度，避免引起杆件和整架的显著变形。
（8）工人在架上进行搭设作业时，作业面上宜铺设必要数量的脚手板并予临时固定。工人必须戴安全帽和佩挂安全带。不得单人进行装设较重杆配件和其它易发生失衡、脱手、碰撞、滑跌等不安全的作业。
（9）在搭设中不得随意改变构架设计、减少杆配件设置和对立杆纵距作≥100mm的构架尺寸放大。确有实际情况，需要对构架作调整和改变时，应提交技术主管人员解决。
（10）脚手板操作面的端头处设1.2米高防护栏杆两道，建筑物顶部脚手架要高出屋面女儿墙顶1.0m，高出部分要绑两道护身栏，并立挂安全网。
2、搭设质量
2.1脚手架的验收标准规定
（l)构架结构符合前述的规定和设计要求，个别部位的尺寸变化应在允许的调整范围之内。
（2)节点的连接可靠，其中扣件的拧紧程度应控制在扭力矩达到<40-60N·m。
（3)钢脚手架立杆垂直度应≤1/300，且应同时控制其最大垂直偏差值：当架高≤20m时为不大于50mm；当架高＞2Om时为不大于75mm。
（4)纵向钢平杆的水平偏差应≤1/250，且全架长的水平偏差值不大于50mm。
（5)作业层铺板、安全防护措施等需符合上述的要求。
2.2脚手架的验收和日常检查按以下规定进行，检查合格后，方允许投入使用或继续使用：
（1)搭设完毕后
（2)施工中途停止使用超过15天，在重新使用之前；
（3)在遭受暴风、大雨、地震等强力因素作用之后；
（4)在使用过程中，发现有显著的变形、沉降、拆除杆件和拉结以及安全隐患存在的情况时。
3、脚手架使用规定
（1）作业层每1m2架面上实用的施工荷载(人员、材料和机具重量)不得超过以下的规定值或施工设计值：施工荷载(作业层上人员、器具、材料的重量)的标准值，结构脚手架取3kN/m2；装修脚手架取2kN/m2。
（2）施工设备单重不得大于1kN，使用人力在架上搬运和安装的构件的自重不得大于2.5kN。
（3）在架面上设置的材料应码放整齐稳固，不影响施工操作和人员通行。按通行手推车要求搭设的脚手架应确保车道畅通。严禁上架人员在架面上奔跑、退行或倒退拉车。
（4）作业人员在架上的最大作业高度应以可进行正常操作为度，禁止在架板上加垫器物或单块脚手板以增加操作高度。
（5）在作业中，禁止随意拆除脚手架的基本构架杆件、整体性杆件、连接紧固件和连墙件。确因操作要求需要临时拆除时，必须经主管人员同意，采取相应弥补措施，并在作业完毕后，及时予以恢复。
（6）工人在架上作业中，应注意自我安全保护和他人的安全，避免发生碰撞、闪失和落物。严禁在架上戏闹和坐在栏杆上等不安全处休息。
（7）人员上下脚手架必须走设安全防护的出入通(梯)道，严禁攀援脚手架上下。
（8）每班工人上架作业时，应先行检查有无影响安全作业的问题存在，在排除和解决后方许开始作业。在作业中发现有不安全的情况和迹象时，应立即停止作业进行检查，解决以后才能恢复正常作业；发现有异常和危险情况时，应立即通知所有架上人员撤离。
（9）在每步架的作业完成之后，必须将架上剩余材料物品移至室内；每日收工前应清理架面，垃圾清运出去；在作业期间，应及时清理落入安全网内的材料和物品。在任何情况下，严禁自架上向下抛掷材料物品和倾倒垃圾。
4、脚手架的拆除规定
（1）脚手架的拆除作业应按确定的拆除程序进行。
（2）连墙件应在位于其上的全部可拆杆件都拆除之后才能拆除。
（3）在拆除过程中，凡已松开连接的杆配件应及时拆除运走，避免误扶和误靠已松脱连接的杆件。拆下的杆配件应以安全的方式运出和吊下，严禁向下抛掷。
（4）在拆除过程中，应作好配合、协调动作。
（5）拆除脚手架前，应将脚手架上的遗留材料、杂物等清除干净。按自上而下，先装者后拆，后装者先拆的顺序进行。
（6）不准上下两步同时拆架，做到一步一清，一杆一清，剪刀撑应先拆除中间后再拆两头扣。
5、安全注意事项
（1）搭设或拆除脚手架时，必须划出安全区，设警戒标志，并应有专人负责，阻止闲人靠近工作区。
（2）搭拆脚手架时，操作人员必须戴好安全帽，使用的工具要放在工具袋内，防止掉落伤人。登高要穿防滑鞋。
（3）严格控制在脚手架上的施工荷载，不准在脚手架上堆放多余的材料，以确保脚手架畅通及安全。
6、管理措施
（1）在搭设过程中应由技术员、安全员组织有关人员及时检查。
（2）在工程施工过程中，应派有经验的架子工负责对脚手架进行检查与保修工作，扣件松动及时拧紧。特别是大风雨后，安全员要及时组织有关人员对架子进行全面检查。
（3）脚手架验收合格后任何人不得擅自拆改，如需做局部拆改时，须经技术负责人及安全员确认后方可进行更改。
八、环境保护措施
（1）在搭拆脚手架时，搭设各种杆件要轻拿轻放，严禁向下抛掷，在外脚手架外侧满挂密目安全网，作封闭围护。
（2）在外脚手架外侧满挂密目安全网，以减小在结构和装修施工阶段由于在一些工序施工过程中粉尘飞扬的现象，降低粉尘向大气中的排放。
（3）遵守北京市相关环保规定。

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