悬挑脚手架方案.docx
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悬挑脚手架方案.docx
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悬挑脚手架施工方案
一、工程情况:
因单体工程与车库相衔接,与车库外围交接处须悬挑脚手架,对单体工程来说属于局部悬挑。
二、设计计算书
(一)悬挑脚手架计算
1、参数信息
(1)脚手架参数
双排脚手架搭设高度为叠拼结构19m,联排结构为14m,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1.5m,立杆的步距为1.5m;
内排架距离墙长度为0.50m,小横杆端头距墙0.3米;
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Φ48×3.5;
横杆与立杆连接方式为单扣件;
连墙件布置取三步四跨,竖向间距1.8m,水平间距6m,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):
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
本工程地处河北秦皇岛市,基本风压0.45kN/m2;
风荷载高度变化系数μz,计算连墙件强度时取1.25,计算立杆稳定性时取1,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):
0.1611;
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:
3层;
脚手板类别:
木脚手板;栏杆挡板类别:
竹夹板挡板;
(5)水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用18a号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度1.6m,建筑物内锚固段长度2m。
锚固压点压环钢筋直径(mm):
20.00;
楼板混凝土标号:
C30;
(6)拉绳与支杆参数
悬挑水平钢梁采用悬臂式结构,斜拉绳采用6*14钢丝绳,斜拉绳不参与计算。
2、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=0.038kN/m;
脚手板的荷载标准值:
P2=0.35×1.5/3=0.175kN/m;
活荷载标准值:
Q=3×1.5/3=1.5kN/m;
荷载的计算值:
q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.6×1.5=2.656kN/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=2.356×0.92/8=0.239kN·m;
最大应力计算值σ=Mqmax/W=46.959N/mm2;
小横杆的最大弯曲应力σ=46.959N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
(3)挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
荷载标准值q=0.038+0.175+1.5=1.713kN/m;
νqmax=5ql4/384EI
最大挠度ν=5.0×1.713×9004/(384×2.06×105×121900)=0.583mm;
小横杆的最大挠度0.583mm小于小横杆的最大容许挠度900/150=6与10mm,满足要求!
3、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=0.038×0.9=0.035kN;
脚手板的荷载标准值:
P2=0.35×0.9×1.5/3=0.158kN;
活荷载标准值:
Q=3×0.9×1.5/3=1.35kN;
荷载的设计值:
P=(1.2×0.035+1.2×0.158+1.6×1.35)/2=1.20kN;
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=0.08×0.038×1.5×1.5=0.007kN·m;
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=0.267×1.06×1.5=0.425kN·m;
M=M1max+M2max=0.007+0.425=0.432kN·m
最大应力计算值σ=0.432×106/5080=84.948N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力计算值σ=84.948N/mm2小于大横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/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:
νmax=0.677ql4/100EI
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度:
νmax=0.677×0.038×15004/(100×2.06×105×121900)=0.052mm;
集中荷载最大挠度计算公式如下:
νpmax=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=(0.035+0.158+1.35)/2=0.771kN
ν=1.883×0.771×15003/(100×2.06×105×121900)=1.951mm;
最大挠度和:
ν=νmax+νpmax=0.052+1.951=2.004mm;
大横杆的最大挠度2.004mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm,满足要求!
4、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;
小横杆的自重标准值:
P1=0.038×0.9×2/2=0.035kN;
大横杆的自重标准值:
P2=0.038×1.5=0.058kN;
脚手板的自重标准值:
P3=0.35×0.9×1.5/2=0.236kN;
活荷载标准值:
Q=3×0.9×1.5/2=2.025kN;
荷载的设计值:
R=1.2×(0.035+0.058+0.236)+1.4×2.025=3.229kN;
R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
5、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0.1611kN/m
NG1=[0.1611+(0.90×2/2)×0.038/0.60]×20.00=4.374kN;
(2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×3×1.5×(0.9+0.3)/2=0.945kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用竹夹板挡板,标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×3×1.5/2=0.315kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:
0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×20=0.15kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.784kN;
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=3×0.9×1.5×2/2=4.05kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.784+0.85×1.4×4.05=11.76kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.784+1.4×4.05=12.611kN;
6、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=0.45kN/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=1;
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=0.7×0.45×1×0.214=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=0.85×1.4×0.067×1.5×0.62/10=0.004kN·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=11.760kN;
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'=12.611kN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.58cm;
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=1.7;
计算长度,由公式l0=kuh确定:
l0=1.178m;
长细比:
L0/i=75;
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=0.75
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]=205N/mm2;
考虑风荷载时
σ=11760.3/(0.75×489)+4331.767/5080=32.919N/mm2;
立杆稳定性计算σ=32.919N/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=12610.8/(0.75×489)=34.385N/mm2;
立杆稳定性计算σ=34.385N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
7、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=1.25,μs=0.214,ω0=0.45,
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×1.25×0.214×0.45=0.084kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2;
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=1.274kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.274kN;
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=300/15.8的结果查表得到φ=0.949,l为内排架距离墙的长度;
A=4.89cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN;
Nl=6.274 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=6.274小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求! 连墙件扣件连接示意图 8、悬挑梁的受力计算 悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算 悬出端C受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。 悬臂单跨梁计算简图 支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中k=m/l,k1=m1/l,k2=m2/l。 本方案算例中,m=1.6m,l=2m,m1=0.3m,m2=1.2m; 水平支撑梁的截面惯性矩I=2370cm4,截面模量(抵抗矩)W=237cm3。 受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2NG+1.6NQ=1.2×5.784+1.6×4.05=13.421kN; 水平钢梁自重强度计算荷载q=3.55×10-3×78.5=0.279kN/m; k=1.6/2=0.8 k1=0.3/2=0.15 k2=1.2/2=0.6 代入公式,经过计算得到 支座反力RA=35.095kN 支座反力RB=-9.316kN 最大弯矩MA=19.189kN·m 最大应力σ=19189301.5/(1.05×237000)=77.112N/mm2 水平支撑梁的最大应力计算值77.112N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求! 最大挠度νmax=4.021mm 按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为 悬伸长度的两倍,即2400mm 水平支撑梁的最大挠度4.021mm小于水平支撑梁的最大容许挠度2400/400mm,满足要求! 9、悬挑梁的整体稳定性计算 水平钢梁采用18a号工字钢,计算公式如下 σ=M/φbWx≤[f] 其中φb--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)得,φb=2 由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.93。 经过计算得到最大应力σ=19.189×106/(0.93×237000)=87.156N/mm2; 水平钢梁的稳定性计算σ=87.156小于[f]=215N/mm2,满足要求! 10、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=9.316kN; 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: σ=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=πD2/4=3.142×202/4=314.159mm2 σ=N/2A=9315.976/314.159×2=14.827N/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! (一)悬挑脚手架施工工艺及技术要求 1、脚手架设计 (1)钢管采用Φ48×3.5无缝钢管,扣件采用与钢管管径相匹配的、符合我国现行标准的可锻铸铁扣件,含直角扣件、旋转扣件和对接扣件。 考虑风荷载,所有外脚手架外立面从上到下满挂密目安全绿网进行封闭。 悬挑式脚手架底座采用20#工字钢作为主要悬挑构件。 施工均布活荷载标准值取3.000kN/m2。 (2)悬挑脚手架一次悬挑搭设高度不得超过20m。 (3)脚手架立杆纵距1.5m,立杆横距0.9m,步距0.6m。 悬挑工字钢长度4m,间距1.5m,在结构外悬挑长度为1.4m,固定端长度不小于悬挑长度的1.25倍。 每根工字钢部位埋设3根Φ20圆钢筋加工U型固定型钢,楼板边缘端设1根U型固定型钢,尾端设2根U型固定型钢。 具体尺寸见构造要求。 (4)外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。 剪刀撑跨越宽度不应小于4跨,且不应小于6m,高度为4~5步距,斜杆与地面的倾斜角度宜在45°~60°之间。 搭接长度不小于1m,设置不少于3个旋转扣件,端部扣件盖板的边缘至杆端不应小于100mm。 (5)连墙件采用Φ48×3.5无缝钢管,三步四跨设置连墙件,双扣件连接。 2、施工流程 (1)悬挑式钢管脚手架的搭设施工工艺 水平挑梁→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→斜拉钢丝绳(每根工字钢均拉钢丝绳)→小横杆→大横杆→剪刀撑→连墙杆→挡脚手板扎防护栏杆→扎安全网 定距定位: 根据要求在建筑物一层顶板四周用尺定出悬挑构件位置和预埋件的位置。 在搭设首层脚手架的过程中,沿四周每框架格内设一道斜支撑,拐角处双向增设,待该部位脚手架与主体结构的连墙杆可靠连接后方可拆除。 当脚手架操作层高出连墙件两步时,应采取临时稳定措施,直到连墙件搭设完毕后方可拆除。 每排立杆宜先立两头的,再立中间的一根,互相看齐后,再立中间其他各立杆。 双排架内外排两立杆的连线要与墙面垂直。 立杆内外排一定成线。 (2)脚手架的拆除施工工艺 拆架程序应遵守由上到下,先搭后拆的原则,即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑杆,而后拆小横杆、大横杆、立杆等(一般的拆除顺序为: 安全网→栏杆→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆)。 不准分立面拆除或在上下两步同时进行拆架。 做到一步一清,一杆一清。 拆立杆时,要先抱住立杆后拆最后两个扣。 拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣。 所有连墙杆等必须随脚手架拆除同步下降,严禁先将连墙件数层拆除后再拆脚手架,分段拆除高差不应大于2步,如高差大于2步,应增设连墙件加固。 拆除后架体的稳定性不被破坏,如附墙杆被拆除前,应加设临时支撑防止变形。 3、脚手架搭设质量要求 (1)材料准备: 1)钢管 钢管应为力学性能适中的Q235钢,其力学性质应符合国家现行标准《碳素结构钢》(GB700-2006)中Q235A钢的规定。 钢管的截面尺寸应为外径48mm,壁厚不得小于3.25mm。 用于立杆、纵向水平杆、剪刀撑和斜杆的钢管长度为4~6m。 用于横向水平杆的钢管长度为1.2m,以适应脚手架宽的需要。 钢管质量的检验要求: 表3.4钢管的外观质量检验应按下表 项次 检查项目 验收要求 1 表面质量 表面应平直光滑,不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯,应观感笔直 2 外径,壁厚 外径允许偏差-0.50mm,壁厚不允许有负偏差 3 端面 应平整,端面切斜的偏差<1.70mm 4 防锈处理 必须进行防锈处理,刷防锈漆 2)扣件 应使用与钢管管径相配合的、符合我国现行标准的可锻铸铁扣件。 技术要求: 1>扣件应采用可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831-2006)的规定。 2>铸铁不得有裂纹、气孔;不宜有缩松、砂眼或其它影响使用的铸铁缺陷;并应将影响外观质量的粘砂、披缝、毛刺、氧化皮等清除干净。 3>扣件与钢管的贴合面必须严格整形,应保证与钢管扣紧时接触良好。 4>扣件活动部位应能灵活转动,旋转扣件的两旋转面间隙应不小于1mm。 5>当扣件紧夹钢管时,开口处的最小距离应不小于5mm。 6>脚手架采用扣件,在螺栓拧紧力矩达到65Nm时,不得发生破坏。 3)脚手板 本工程所用脚手板两端使用10~14号镀锌钢丝捆紧。 腐朽的木脚手板不得使用。 (2)构造要求: 悬挑型钢选用18#工字钢,正常悬挑长度1.6米,固定端锚固长度不小于1.25*1.6=2米,锚固端采用2Ф20HPB300钢筋做U形锚环,间距200mm,最外侧距型钢端200mm,型钢距楼板边缘200mm设置1Ф20HPB300钢筋做U形锚环。 锚环与型钢间隙采用木楔塞紧。 脚手架构造,立杆纵距1.5米,立杆横距0.9米,外侧大横杆部距0.6米,内侧大横杆部距1.8米,内排立杆中心线距离外墙30cm,小横杆向外伸10cm,向内伸15cm。 斜拉绳采用6*14,型钢一端拉至外侧10cm处,型钢下含定位钢筋。 主体一端设置Ф20锚环,设置在悬挑层上一层。 悬挑脚手架主要构造参数 悬挑脚手架搭设示意图 说明: 外架两部三跨设置连墙件,采用刚性连接。 主体施工预留主体插钢管,采用扣件连接钢管再连接架体。 3)脚手板 操作层满铺脚手板,立杆间四块挑板。 铺设脚手板层设置踢脚板。 悬挑层设置斜面挡板 4)锚环预埋施工 预埋锚环采用2A20HPB300钢筋,端头套丝扣。 根据型钢型号选用长度,锚环内增加两根1.5米长C18HRB400钢筋。 型钢腹板侧面使用木楔塞紧。 刚压板采用63mmx63mmx6mm角钢 (4)立杆搭设 1)立杆采用6m长钢管搭设,接头除在顶层可采用搭接外,其余各接头必须采用对接扣件对接,搭接长度不应小于1m,端部扣件盖板的边缘至杆端不应小于100mm。 立杆上的对接接头交错布置,两个相邻立杆接头不设在同步同跨内。 两相邻立杆接头在高度方向错开的距离不小于500mm,各接头中心距主接点的距离不大于步距的1/3,并小于600mm。 2)立杆随结构高出建筑物施工作业层1.5m高,顶端高出建筑物檐口上皮1.5m。 3)脚手架里立杆距结构墙面300mm,以避开线条,并利于结构模板的施工。 4)当搭至有连墙件的构造层时,搭设完该处的立杆、大横杆、小横杆后,立即设置连墙件。 连墙件的设置按三步四跨设置,拉结采用Ф48X3.5mm钢管,扣件连接,由于单个直角扣件(抗滑)承载力设计值为8kN,本工程所有连墙件设计为双扣件,紧锁预埋在结构边缘的螺纹Φ25短钢筋或短钢管上,短钢筋或短钢管露出板面的高度不小于200mm。 所有拉结点均应悬挂拉结点标志。 (5)扫地杆设置 1)每层悬挑架最底部必须设置纵、横向扫地杆,纵向扫地杆采用直角扣件固定在距立杆底不大于200mm处的立杆上。 2)横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。 3)当立杆起步处不在同一高度时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定。 (6)大横杆搭设 1)大横杆设在小横杆之下,立杆内侧,
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