永强中学脚手架工程专项施工方案.docx
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永强中学脚手架工程专项施工方案
温州市龙湾区永强中学迁扩建Ⅱ标段工程
外
脚
手
架
施
工
方
案
编制人:
职务:
审核人:
职务:
批准人:
职务:
施工单位:
2015年4月2日
温州永强中学二标段建设工程
脚手架施工方案
一、编制依据
《建筑地基基础设计规范》;
《钢结构设计规范》(GB50017—2003)中国建筑工业出版社
《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)中国建筑工业出版社
《建筑施工脚手架实用手册(含垂直运输设施)》中国建筑工业出版社
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2011)中国建筑工业出版社
《建筑地基基础设计规范》(GB50007—20012)中国建筑工业出版社
《建筑施工安全检查标准》(JGJ59—2011)中国建筑工业出版社
《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》([建质2009]87号文)
《建筑工程安全生产管理条例》国务院令第393号
本工程设计图纸
本工程施工组织设计
二、工程概况
1、基本概况
本工程为温州市龙湾区永强中学迁扩建项目Ⅱ标段工程,位于温州市龙湾区永中街道联谊村、上湾村。
西临曹龙路、南临金联路,东为金石路,北为滨河路。
工程建筑总面积为40950.00M2,,建筑物高度为13.12~21.08m;1#实验楼、2#实验楼、普通教学楼、3#普通教学楼、4#公共教学楼、5#图书馆、6#专教楼、7#报告厅、8#行政楼、16#教学楼连接体、20#楼组成,本工程由浙江绿城东方建筑设计有限公司提供设计。
建筑设计标高±0.00相当于绝对标高黄海高程5.85m。
本工程抗震设防烈度值六度,建筑工程等级为三类,建筑设计使用年限为50年,建筑高度为21.0m,建筑层数1~4层,全框架结构,火灾危险性为丁类。
耐火等级为二级。
本工程结构形式为框架结构,抗震设防烈度为6度,结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,框架抗震等级为四级,建筑物耐火等级为二级。
建筑层数及建筑高度
楼号
层数
高度M
建筑面积M²
桩型
1#楼-实验楼
3
14.97
4188.01
预应力砼管桩
2#楼-实验楼、普通教学楼
4
17.02
6879.13
预应力砼管桩
3#楼-普通教学楼
4
17.02
7139.20
预应力砼管桩
4#楼-公共教学楼
3
15.064
3071.72
预应力砼管桩
5#楼-图书馆
4
20.08
3832.66
预应力砼管桩
6#楼-专教楼
3
13.12
4290.24
预应力砼管桩
7#楼-报告厅
2
16.00
2119.55
预应力砼管桩
8#楼-行政楼
3
13.12
3194.39
预应力砼管桩、钻孔桩
16#楼-教学楼连接体
3
13.12
191.17
预应力砼管桩
18#楼
1
133.45
预应力砼管桩
三、脚手架选择方案及计算式
本工程建筑外立面比较复杂,在脚手架方案中均应序充分考虑,既在保证施工顺利及安全要求,又要符合有关安全技术和检查标准。
本工程总体采用双排落地钢管扣件式脚手架。
保守计算总高度以22米为例。
(一)参数
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为22.0米,立杆采用单立管;
搭设尺寸为:
立杆的纵距为1.50米,立杆的横距为1.00米,大小横杆的步距为1.80米;
内排架距离墙长度为0.30米;
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Φ48×3.5;
横杆与立杆连接方式为单扣件;取扣件抗滑承载力系数为0.80;
连墙件采用两步两跨,竖向间距3.60米,水平间距3.00米,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件;
2.活荷载参数
施工均布活荷载标准值:
3.000kN/m2;脚手架用途:
结构脚手架;
同时施工层数:
4层;
3.风荷载参数
本工程地处浙江省温州市,基本风压为0.60kN/m2;
风荷载高度变化系数μz为1.42,风荷载体型系数μs为0.65;
脚手架计算中考虑风荷载作用;
4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m2):
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/m2):
0.150;
安全设施与安全网(kN/m2):
0.005;脚手板铺设层数:
4;
脚手板类别:
竹笆片脚手板;栏杆挡板类别:
栏杆、竹笆片脚手板挡板;
每米脚手架钢管自重标准值(kN/m2):
0.038;
5.地基参数
地基土类型:
碎石土;地基承载力标准值(kN/m2):
500.00;
立杆基础底面面积(m2):
0.09;地面广截力调整系数:
0.40。
(二)、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=0.038kN/m;
脚手板的自重标准值:
P2=0.300×1.000/(2+1)=0.100kN/m;
活荷载标准值:
Q=3.000×1.000/(2+1)=1.000kN/m;
静荷载的设计值:
q1=1.2×0.038+1.2×0.100=0.166kN/m;
活荷载的设计值:
q2=1.4×1.000=1.400kN/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.强度验算
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:
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.166×1.5002+0.10×1.400×1.5002=0.345kN.m;支座最大弯距计算公式如下:
支座最大弯距为M2max=-0.10×0.166×1.5002-0.117×1.400×1.5002=-0.406kN.m;选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
σ=Max(0.345×106,0.406×106)/5080.0=79.921N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力为σ=79.921N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度验算:
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:
其中:
静荷载标准值:
q1=P1+P2=0.038+0.100=0.138kN/m;
活荷载标准值:
q2=Q=1.000kN/m;
最大挠度计算值为:
V=0.677×0.138×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×1.000×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)=2.185mm;
大横杆的最大挠度2.185mm小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150mm与10mm,满足要求!
(三)、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=0.038×1.500=0.058kN;
脚手板的自重标准值:
P2=0.300×1.000×1.500/(2+1)=0.150kN;
活荷载标准值:
Q=3.000×1.000×1.500/(2+1)=1.500kN;
集中荷载的设计值:
P=1.2×(0.058+0.150)+1.4×1.500=2.349kN;
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=1.2×0.038×1.0002/8=0.006kN.m;
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=2.349×1.000/3=0.783kN.m;
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.789kN.m;
最大应力计算值σ=M/W=0.789×106/5080.000=155.276N/mm2;
小横杆的最大应力计算值σ=155.276N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.000N/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:
Vqmax=5×0.038×1000.04/(384×2.060×105×121900.000)=0.020mm;
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.150+1.500=1.708kN;
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:
Vpmax=1707.600×1000.0×(3×1000.02-4×1000.02/9)/(72×2.060×105
×121900.0)=2.414mm;
最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.020+2.414=2.434mm;
小横杆的最大挠度和2.434mm小于小横杆的最大容许挠度1000.000/150=6.667与10mm,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,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。
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6.40kN;
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=0.038×1.500×2/2=0.058kN;
小横杆的自重标准值:
P2=0.038×1.000=0.038kN;
脚手板的自重标准值:
P3=0.300×1.000×1.500/2=0.225kN;
活荷载标准值:
Q=3.000×1.000×1.500/2=2.250kN;
荷载的设计值:
R=1.2×(0.038+0.225)+1.4×2.250=3.466kN;
R<6.40kN,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(kN),为0.1248
NG1=[0.1248+(1.50×2/2+1.50×2)×0.038/1.80]×26.00=5.741;
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用竹笆片脚手板,标准值为0.30
NG2=0.300×4×1.500×(1.000+0.3)/2=1.170kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);采用栏杆、竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15
NG3=0.150×4×1.500/2=0.450kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
NG4=0.005×1.500×26.000=0.195kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.556kN;
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=3.000×1.000×1.500×2/2=4.500kN;
风荷载标准值按照以下公式计算
其中Wo--基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Wo=0.600kN/m2;
Uz--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:
Uz=1.420;
Us--风荷载体型系数:
取值为0.645;
经计算得到,风荷载标准值
Wk=0.7×0.600×1.420×0.645=0.385kN/m2;
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=1.2×7.556+1.4×4.500=15.367kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×7.556+0.85×1.4×4.500=14.422kN;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.385×1.500×
1.8002/10=0.222kN.m;
(六)、立杆的稳定性计算:
不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
立杆的轴向压力设计值:
N=15.367kN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.58cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
k=1.155;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
μ=1.500;
计算长度,由公式lo=kμh确定:
l0=3.119m;
长细比Lo/i=197.000;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到:
φ=0.186;
立杆净截面面积:
A=4.89cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=5.08cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
σ=15367.000/(0.186×489.000)=168.953N/mm2;
立杆稳定性计算σ=168.953N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值:
N=14.422kN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.58cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
k=1.155;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
μ=1.500;
计算长度,由公式l0=kuh确定:
l0=3.119m;
长细比:
L0/i=197.000;
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=0.186
立杆净截面面积:
A=4.89cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=5.08cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
σ=14421.960/(0.186×489.000)+222474.675/5080.000=202.357N/mm2;
立杆稳定性计算σ=202.357N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
(七)、最大搭设高度的计算:
按《规范》5.3.6条不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(kN)计算公式为:
NG2K=NG2+NG3+NG4=1.815kN;
活荷载标准值:
NQ=4.500kN;
每米立杆承受的结构自重标准值:
Gk=0.125kN/m;
Hs=[0.186×4.890×10-4×205.000×103-(1.2×1.815
+1.4×4.500)]/(1.2×0.125)=67.892m;
按《规范》5.3.7条脚手架搭设高度Hs等于或大于22米,按照下式调整且不超过50米:
[H]=67.892/(1+0.001×67.892)=63.576m;
[H]=63.576和50比较取较小值。
得到,脚手架搭设高度限值[H]=50.000m,满足要求!
按《规范》5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(kN)计算公式为:
NG2K=NG2+NG3+NG4=1.815kN;
活荷载标准值:
NQ=4.500kN;
每米立杆承受的结构自重标准值:
Gk=0.125kN/m;
计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩:
Mwk=Mw/(1.4×0.85)=0.222/(1.4×0.85)=0.187kN.m;
Hs=(0.186×4.890×10-4×205.000×10-3-(1.2×1.815+0.85×1.4×(4.500+0.186×4.890×0.187/5.080)))/(1.2×0.125)=47.605m;
按《规范》5.3.7条脚手架搭设高度Hs等于或大于22米,按照下式调整且不超过50米:
[H]=47.605/(1+0.001×47.605)=45.442m;
[H]=45.442和50比较取较小值。
经计算得到,脚手架搭设高度限值[H]=45.442m,满足要求!
(八)、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
风荷载标准值Wk=0.385kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.800m2;
按《规范》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=5.816kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.816kN;
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l0/i=300.000/15.800的结果查表得到φ=0.949,l为内排架距离墙的长度;
又:
A=4.89cm2;[f]=205.00N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.890×10-4×205.000×103=95.133kN;
Nl=10.816 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=10.816小于双扣件的抗滑力16.0kN,满足要求! 连墙件扣件连接示意图 (九)、立杆的地基承载力计算: 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p≤fg 地基承载力设计值: fg=fgk×kc=200.000kN/m2; 其中,地基承载力标准值: fgk=500.000kN/m2; 脚手架地基承载力调整系数: kc=0.400; 立杆基础底面的平均压力: p=N/A=160.244kN/m2; 其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值: N=14.422kN; 基础底面面积: A=0.090m2。 p=160.244≤fg=200.000kN/m2。 地基承载力满足要求! 四、脚手架材质 1、钢管选用外径48MM,壁厚为3.5MM的A3钢管,表面平整光滑,平直度允许偏差为管长的1/500;两端面应平整,不得有斜口、毛口;无锈蚀、裂纹、分层、压痕、划道和硬弯。 新用钢管要有出厂合格证搭设架子前应进行保养,除锈并统一涂成黄色防锈漆,栏杆涂成红白相间颜色。 每批钢管进场进,应有出厂合格证,若对质量不明或有怀疑时应抽样检查,大横杆和斜杆长4~6m,小横杆统一长1.5m。 2、钢管脚手架搭设使用的扣件: ①直角扣件②旋转扣件附件,T型螺栓M12,总长为75mm,螺母: M12对边宽为22mm厚度为14mm,螺栓螺母的螺纹均符合GB196-81《普通螺纹的规定》,垫片: 孔径12.5mm符合GB95-76《垫片的规定》,有扣件生产许可证的厂家生产,并有产品合格证,不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷,贴和面应平整,活动部位灵活,夹紧钢管时开口处最小距离不小于5MM。 3、选用1.5m×0.95m竹串片式竹脚手板,对破的、太脆性的和不符规格的,不能用在架子上,用16#铅丝绑扎,绑扎时铅丝必须双股并联绑扎,每块分六点扎牢。 4、安全网采用密目式安全网,满足2000目/10cm×10cm做耐贯穿试验不穿透,6×1.8的单张网重量应在3.0kg以上。 阻燃型颜料为绿色,且必须有产品生产许可证和质量合格证,以及安全监督管理部门发放的准用证等。 五、脚手架的搭设 搭设前向搭设的操作人员、管理人员和检查、监护人员对安全质量有关措施进行交底,必须严格按照施工方案实施: 1、落地架基础立杆 (1)因基础回填土承载力不够,必须对杂填土进行分层夯实,后浇C20砼150厚,外侧设排水沟,硬化后开始搭设。 (2)立杆基础外侧设置截面不小于20×20cm的排水沟。 2、落地架立杆间距 脚手架立杆纵距为1.5m~1.80m,横距为1.05m,步距底部高度2m,其余为1.80m,架子转角处立杆间距为1.30m,内立杆与墙体净距离为25cm,第一根立杆用不同长度的钢管二个断面连接,使垂向搭接错开,并布置在不同的步距内,其接头距大横杆的距离不要大于步距的1/3,且不小于0.5m,立杆的垂直度偏差,架高在30以下时不大于架高的1/200,架高在30m以上时不大于架高的1/400~1/600,立杆与大横杆要用直扣扣紧,不能隔步设置或遗漏。 当架高超过30m时,要从底部开始将相邻两步架的大横杆错开,布置在立杆的内外侧以减少立杆偏心受载情况。 剪刀撑当架高30m以下时,要在两端设置,中间每隔9m~12m设一道,且剪刀撑应连接3~4根立杆,并与地面的夹角为45°~60°,搭接长度0.5m,其他为0.4m均不小于2只扣件。 3、剪刀撑: 脚手架外侧必须设置剪刀撑,由脚手架的端头开始按水平距离不超过9m设置一排剪刀撑,剪刀撑杆件与地面成45°~60°角,自下而上,左右连续设置,设置时撑杆与其它杆件的交叉点应互相连接用活扣卡紧。 4、搭设程序: 摆放扫地杆→逐根竖立立杆并与扫地杆紧扣→装扫地小横杆并与立杆和扫地杆扣紧→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安第一步小横杆→安第二步大横杆→第二步小横杆→加设临时斜撑杆,上端与第二步大横杆扣紧(立装设连墙杆后拆除)→安第三、四步大横杆和小横杆→安连墙杆→安立杆→加设剪刀撑→铺钢脚手板→绑扎防护拦杆及钉安挡脚板,并挂立安全网防护。 5、脚手架的拆除: 脚手架的拆除顺序必须遵循和搭设相反的顺序,即先搭后拆,后搭先拆,每步同时拆除,不允许异步拆除。 6、落地式双排钢管脚手架构造图: 7、脚手架与防护栏杆 a.外架应层层满铺脚手片,规格1.5m×0.95m。 满铺脚手片必须垂直墙面横向铺设,满铺到位,不留
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