万泰 外脚手架施工方案

徐州万泰佳苑安全专项施工方案 本工程位于徐州市铜山区北京南路285号，由徐州万泰置业有限公司投资兴建，徐州市民用建筑设计研究院有限责任公司设计，共有5个单体工程，1#楼与地下人防车库相连，其余4栋楼均围绕着地下室布置，地下1层，地下室面积14368平方米；1楼19层，层高3.3米，地上建筑面积39552平方米，地下1264m2，建筑高度63.45米；2#、3、4#、5#楼均为17层，标准层层高2.9米，建筑高度49.6米。1#楼在2层、8层、14层平面；2#、3#、4#、5#楼在6层、12层平面悬挑16#工字钢梁搭设外脚手架。一、 脚手架（一）、高层建筑悬挑式钢管脚手架 当建筑物高度超过50m时，落地搭设的扣件式钢管脚手架就不能满足要求了。此时，可以用悬挑架分段搭设的办法来解决。悬挑架的种类一般有：三角形钢架、斜撑钢管加吊杆、下撑式挑梁钢架、挑梁加吊杆、挑梁等。本工程采用悬挑工字钢梁搭设外脚手架，各类悬挑架的设计计算分两部分，一部分为架体的设计，第二部分为悬挑架部分的设计。悬挑架的主要构件为钢梁，应按钢结构设计规范（GB50017-2003）进行设计，包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、整体稳定性、挠度和端部锚固连接强度等验算。钢梁的设计计算步骤和公式如下：1、抗弯强度式中 Mx,My-绕x轴和y 轴的弯矩（对于工字形截面，x 轴为强轴，y 轴为弱轴，单位为N.mm4）;Wnx,Wny-对x 轴和y 轴的截面抵抗矩（mm3）;gx, gy-截面塑性发展系数：对于工字形截面，gx=1.05, gy=1.20；对于箱形截面，x=1.05, y=1.05；对其他截面可按钢结构设计规范GB50017-2003f-钢材的抗弯强度设计值（N/mm2）2、抗剪强度式中 V-计算截面沿腹板平面作用的剪力（N）;S-计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩（mm3）；I-毛截面积惯性矩；tw-腹板厚度；fv-钢材抗剪强度设计值（N/mm2）。3、腹板边缘局部强度验算1）局部承压强度式中 F-集中荷载（N）；y-集中荷载增大系数，此处y=1.0；lz-集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度（mm），按下式计算：lz=a+5hy（a-集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，hy-梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离，单位均为mm）。f-钢材的抗压强度设计值（N/mm2）。2）折算应力在某些情况下，比如在梁的同一部位有较大的弯曲应力、剪应力t和局部压应力c时，应按最大形状改变能量强度理论计算折算应力eq满足要求。规范计算公式为：式中、t、c-为腹板计算高度边缘同一点上同时产生的弯曲正应力、剪应力和局部压应力，按材料力学公式计算。b1-b1=1.1(、c同号或有一为零时)b1=1.2（、c异号时）4、整体稳定式中 Mx-绕强轴作用的最大弯矩（N.mm）；Wx-按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩（mm3）；yb-梁的整体稳定性系数。按钢结构设计规范GB50017-2003 附录B 确定。5、挠度式中 v-挠度v-容许挠度，悬挑受弯杆件，v=l/400（按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程JGJ130-2001 规定选用）5、计算【1】、脚手架搭设参数建筑总高H=65m，标准层高3.3m，1#楼在2层平面，2#、3#、4#、5#楼在离地面高度为17.4m （第6层平面）处开始，分段搭设悬挑脚手架，分段高度为19.8m（及17.4米），立杆横距lb=1.05m，内立杆离墙距离0.25m，立杆纵距la=1.5m，步距h=1.8m，每段脚手架11 步，连墙件按二步三跨设置，同时作业层数为1层，活荷载Qk=3.0KN/，竹笆脚手片，每段满铺4 步。脚手架钢管采用483.5mm，悬挑梁采用16 号工字钢，悬挑长度为l=1.40m.（1）483.5 钢管，截面性质如下：截面面积 A=489mm2截面惯性距 I=1.219105mm4截面模量 W=5.08103 mm3弹性模量 E=2.06105N/mm2回转半径 i=15.8mm抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2（2）16 号工字钢，截面性质如下：截面面积 A=2611mm2腹板厚度 tw=6mm截面惯性距 Ix=1.127107mm4截面模量 Wx=1.409105 mm3弹性模量 E=2.06105N/mm2回转半径 ix=65.7mm iy=18.9mm半截面面积矩Sx=8.08104 mm3梁自重 q=0.205KN/m抗压、抗弯强度设计值f=215N/mm2抗剪强度设计值fv= 125N/mm2（3）其他设计参数基本风压值0=0.45 kN/m2。采用密目式安全立网，全封闭。2、荷载标准值计算（1） 结构自重标准值g1k=0.1248kN/m （按双排脚手架查JGJ130-2001）（2） 竹脚手片自重标准值：g2k=0.35kN/m2 （查JGJ130-2001 得到）（3） 施工均布活荷载：qk=3 kN/m2 （查JGJ130-2001 得到）（4） 风荷载标准值：k=0.7zs0式中 z风压高度变化系数，查建筑结构荷载规范，地面粗糙度类别C类，并用插入法得65 米为1.40s脚手架风荷载体型系数，密目式立网的挡风系数计算，目前规范提供的计算依据不足。哈尔滨建筑工程学院研究结果表明：对于网目密度不低于800 目/100cm2 的密目网，挡风面积与迎风面积比值为An/Aw=0.54 （ 含脚手架钢管挡风面积） ， 挡风系数j=1.2An/Aw=1.20.54=0.648。式中：An 为挡风面积；Aw 为迎风面积。因此s =1.0j=0.648 （JGJ130-2001 规范公式）则k=0.71.400.6480.45=0.285kN/m23、内力计算纵向水平杆、横向水平杆、立杆、连墙杆的强度、变形、稳定性验算另见落地式扣件钢管脚手架计算示例。现就悬挑梁的验算过程详述如下：（1） 计算简图简化为悬臂梁结构，如图所示。（2） 内力计算1）每根立杆轴向力设计值N按规范公式计算：式中：NG1k为脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1KH*gK119.8*0.12482.47KNNG2k为构配件自重标准值产生的轴向力(包括竹脚手片、栏杆与挡脚板、安全网)，分别计算如下：竹脚手片自重标准值：0.351.51.34/2=1.365 kN（全高满铺4 层）栏杆与木挡脚板自重标准值：0.141.511/2=1.15 KN（共11 层）安全网自重标准值：0.011.519.8/2=0.149KN（取立网自重0.01KN/m2）所以NG2K1.365+1.15+0.1492.66KNNQk为施工荷载标准值产生的轴向力总和，作业层数n1=1NQk= n1qklalb/2=13.01.051.5/2=2.363 KN从而可得每根立杆轴向力设计值N：N1.2（NG1K+NG2K）+1.4NQK1.2*（2.47+2.66）+1.4*2.3639.463KN2）钢梁自重3）内力计算Qmax9.463*2+0.246*1.419.27KNMmax9.463*1.4+*.463*0.35+0.246*1.4*1.4/216.8KN.M4、钢梁截面验算1）抗弯强度满足要求。2）抗剪强度3）腹板边缘强度验算局部承压强度 在集中荷载或支座处，腹板边缘的局部压应力可能会超过钢材抗压强度，因此应进行验算。对悬臂梁验算支座处局部承压强度。设支座长度a=30mm（有算例取30mm），hy=9.9+8.0=17.9mm(查工字钢截面特性表可得)，则lz=a+5 hy=30+517.9=119.5mm，查规范得=1，则：l 折算应力满足要求。注意：从上面的计算结果来看，对悬臂梁情况，折算应力比局部压应力要大得多。因此，腹板边缘局部强度验算，应验算折算应力满足要求，而不是局部承压强度的验算。本人参考了许多资料，在脚手架设计计算的资料中都未曾看到有折算应力的验算，应该是有问题的。 4）整体稳定性l 先计算整体稳定系数b按钢结构设计规范（GB50017-2003）附录B.4 进行计算。梁的自重荷载很小，跨内有两个集中荷载作用，但自由端的集中荷载对量的整体稳定性起主要作用。由于式中 为两整体稳定计算参数l1为梁的受压翼缘自有长度b1为梁的受压翼缘宽度t1为梁的受压翼缘厚度h梁高代入数据，得因此，查钢结构设计规范（GB50017-2003）附录B.4，得式中的各个符号的含义见规范，其数值计算如下：y=l1/iy=1400/18.9=74.074 A=2611mm2h=160mm t=9.9mmb=0 fy=235N/mm2代入上式，得jb=2.93则l 整体稳定验算5）挠度悬臂梁的挠度可以从有关静力计算手册中查到。集中力作用下挠度：均布荷载作用下挠度：所以满足要求。5、钢梁埋入设计钢梁一端悬挑，另一端为了取得梁的平衡，要进行平衡措施设计。一般实用上采用两种方法解决，一是埋入钢筋混凝土墙或柱（如图所示），二是采用悬挑梁后端部分穿入预埋楼板的钢筋环内（如图所示）。采用埋入法，一般埋入长度为500mm，沿挑梁垂直方向穿2 根25 圆钢作锚筋，锚筋的作用是承担水平方向的作用力（如风荷载）。在杭州，许多悬挑外架的作法是：型钢用16 号槽钢，每4 层一挑，挑梁头部用钢丝索向上斜拉，这时钢丝索的拉力在水平方向的分力，就需要圆钢锚筋来承担，锚筋抗剪，根数要计算确定。抗剪能力的计算只能是近似的，实践和计算表明，2 根25 圆钢锚筋在钢丝索斜拉情况下安全度也是足够的。采用悬挑梁后端穿入预埋楼板的钢筋环内的作法，要验算钢筋环的强度。计算简图如下图所示，根据梁的平衡可以求出梁传给钢筋环垂直作用力R。为简便起见，忽略R，对O取矩，则钢筋环的水平锚固段埋于楼板的下皮钢筋之下，以便可靠锚固。假定锚固不会失效，钢筋环的破坏形式要么被拉断要么被剪断，钢筋的抗强度大于抗剪强度，因此，只要验算抗剪强度。剪切面的剪应力为抗剪强度满足要求。实际施工时，每根钢梁预埋3 个钢筋环，末端2 个，间距一般为250mm左右，以能够在钢梁与钢筋环之间楔入木楔子为准。 （二）、卸料平台1、主要施工方法1)施工前应检查构配件的焊接质量,几何尺寸,并涂刷二道防锈漆。2）构配件运至施工现场后，应在混凝土硬地面上按设计尺寸进行组装，并保持整体平衡不扭曲，桁架与钢管栏杆用扣件扣紧，扣件的拧紧力矩为65N/m。在桁架上布设脚手管。3）铺设脚手板，脚手板厚度为50mm厚松木板。上面用12钢筋压牢。4）安装栏杆，栏杆高度为1500mm。栏杆内侧张设安全密目网。5）安装平台吊索，吊索钢丝绳采用15钢丝绳，计4根。分别布置在料台平面20的吊环上，并用Y5-15绳卡卡牢，每根钢丝绳不少于6只。6）利用塔吊的吊索将M20的卸甲分别从平台的四个角上扣紧，保持基本平衡时，慢慢吊起平台至安装高度，将20#槽钢支腿伸入混凝土结构面，利用结构层平面的予留钢筋环用钢丝绳连接限位。7）先将2根15的钢丝绳分别锚固在上层结构框架柱上，框架柱四角利口围系钢丝绳处应加衬软垫层，再将2根15的钢丝绳分别锚固在上层结构板面的预留钢筋环上，（225钢筋）。钢平台外口应略高于内口150mm。8）接好钢丝绳调整完毕，（其中2根作安全绳）。经过检查验收，方可松卸起重吊钩，上下操作。9）悬挂限载标牌。 2.平台的设计及荷载取值：2.1平台设计1)钢平台主梁采用20cm槽钢（200737）。2)次梁采用483.5焊接钢管桁架，20钢筋。3)木板厚50mm，并与桁架固定牢固。4)吊环采用20的圆钢双面焊接，焊缝高度不小于10mm，宽度不小于8mm，长度大于6d。允许拉应力32000N。5) 钢丝绳采用15钢丝绳，计4根，其中2根作安全绳。卸甲采用M20。6)钢丝绳连接采用Y5-15绳卡，每根钢丝绳不少于6只。7)平台三面作高度为1500mm的围护。用483.5钢管与20焊接,内挂安全密目网。8)结构层平面设予留钢筋环2只,用钢丝绳连接平台支腿,防止平台外倾和外侧受力过大下翻。2.2荷载取值：钢管桁架及剪刀撑220N/m2。木板400 N/m2 ，施工荷载2000N/m2。，槽钢20 260 N/m，栏杆及密目网150 N /m。3.杆件计算：1)桁架计算：每品桁架受荷面积S=0.652.50=1.625m2。每品桁架承载力F=(220+400+2000)1.625=4258N。每只节点受力 P=4258/4=1065N。压杆BC=-1.771065=-1885N, 48钢管A=489 mm2。=575/15.9=36.16,j =0.913，=1885/0.913489 = 4.3 N/mm2215 N/mm2 符合要求。拉杆GH=2.2051065=2157N，=2157/314=6.87 N/mm2215 N/mm2 符合要求。拉杆AF=1.681065=1789N，=1789/314=5.70 N/ mm2215 N/mm2 符合要求。压杆FB=1.681065=1789N，=381/5=76.2，j=0.808215 N/mm2 符合要求。=1789/3140.808 =7.04 N/ mm2215 N/mm2 符合要求。2)主梁计算：主梁均布荷载q=620+2000 10/8+260+150=3685 N/ m。M=1/83.65833502=5169364Nmm。W=1/6200 732003-(73-7) 1853=137873.6mm3。=5169364/137873.6=37.5 N/mm2215 N/mm2 满足要求。3)钢丝绳计算：为安全计，钢丝绳每侧设二道15钢丝绳，单道受力，另一道为安全绳，钢丝绳单道受力验算: T=36852.4/cos4256=12082NK=F/T=1320000.85/12082=9.3 符合要求。4）预埋钢筋计算：K1=1.55; As1= As2=491mm; Vj=12082N; =1； fsv=310/0.7； ar=1K1Vj（As1As2）fsvar1.55120821(491+491) 310/0.71 18727213094 k=213094 /18727=11.3 4. 各项管理措施4.1安全防护措施：1)悬挑式钢平台应按相应的规范进行设计，其结构构造应能防止左右晃动，应编制施工方案。2)悬挑式钢平台的搁支点与上部拉接点必须位于建筑物上，不得设置在脚手架等施工设施上。3)斜拉杆或钢丝绳，构造上宜两边各设二道，每一道均作单道受力计算。4)应设置4个经过验算的吊环，吊运平台时应使用卡环，不得在使吊钩直接钩挂吊环，吊环应用A3钢制作。5)钢平台安装时，钢丝绳应使用专用的挂钩挂牢，采取其他方式时卡头的卡子不得少于3个。建筑物锐角利口围系钢丝绳处应加衬软垫层，钢平台外口应略高于内口。6)钢平台左右两侧必须装置固定的保护栏杆，高1500mm。7)钢平台吊装，需待横梁接好钢丝绳调整完毕，经过检查验收，方可松卸起重吊钩，上下操作。8)钢平台使用时，应有专人进行检查，发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换，焊缝脱焊应及时修复。9)操作平台上应显著地标明容许荷载值，操作人员和材料的总量严禁超过设计的容许荷载，应配备专人加以监督。4.2安全管理措施：1)搭设人员必须持证上岗，必须戴安全帽，系安全带穿防滑鞋。 搭设前按特种作业进行安全技术交底，并做好记录。2)构配件及搭设质量应按规定进行检查。3)严禁超载，必须悬挂限载标牌，明确责任人。4)六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时应停止作业。5)安全检查的次数为每提升一次检查一次。6)搭拆时，地面应设围栏和警戒标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内。7)搭设操作工人严禁酒后作业。三面设置护身栏杆，严禁施工人员翻越。8)搭设完后必须经过项目部安全员验收完毕后方可使用。5.构造附图。