外架方案及计算书(改).doc

同和·华彩上湾外架施工方案建设单位：广西同和置业发展有限公司编制单位：广西建工集团有限责任公司编 制： 会 签：审 核： 审 批： 日 期： 二OO六年五月八日目 录一、工程概况2二、悬挑式外脚手架构造2三、悬挑式外脚手架计算书：3四、悬挑外脚手架搭拆技术方案16五、悬挑式高层脚手架搭、拆注意事项17附图1：尚礼阁悬挑式外架布置图附图2：尚义阁悬挑式外架布置图附图3：尚智阁悬挑式外架布置图附图4：尚信阁悬挑式外架布置图一、工程概况  同和·华彩上湾住宅小区，共四栋楼，三栋十八层，一栋十一层，地下室均为一层，框架结构，由地下停车场、底层商铺和上部住宅楼组成的群体建筑，底层商铺层高为4.5m和5.17m，住宅楼层高为3.0m。尚义阁建筑总高度为42.5m，计划在3层楼面（标高为9.000m）开始搭设工字钢悬挑式双排脚手架，并于9层楼面（标高为27.000m）设一道工字钢悬挑梁，每段悬挑外架搭设高度分别为18m和15.5m。尚智阁、尚信阁、尚礼阁建筑总高度为63.5m，计划分别于3层楼面（标高为9.000m）开始搭设工字钢悬挑式双排脚手架，并于9层楼面（标高为27.000m）和15层楼面（标高为45.000m）处各设一道工字钢悬挑梁，每段搭设高度分别为18m、18m和18.5m。二、悬挑式外脚手架构造    采用3m长18号悬挑工字钢横梁，挑出长度为1.5，水平间距为3m，在此横梁上支设双排钢管脚手架。横梁与立体结构的预埋件用螺栓扣牢。在每根横梁上按立杆排距（0.8m），立焊2根60钢管（或20钢筋，长约10cm）作为立杆定位固定。悬挑水平钢梁采用15.5钢丝绳与建筑物拉结，须保证钢丝绳收紧程度基本一致。（详细构造详见附图：悬挑外架布置图）。    立杆排距0.80。柱距1.5，步高1.8，小横杆水平间距1.5，内立杆离墙0.65m，脚手架与主体的连墙杆设置：立面间距约3.6，水平间距约4.5，外侧竖杆每隔57根设竖向剪刀撑一道，在高度中部设大剪刀撑一道，剪刀撑的角度为45度60度。施工层外侧设置1.2m高防护栏杆及18cm高挡脚板。三、悬挑式外脚手架计算书： 钢管脚手架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。 计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为18.5米，立杆采用单立管。 搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.80米。 采用的钢管类型为48×3.5， 连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米。 施工均布荷载为2.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。 悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.50米，建筑物内锚固段长度1.50米。 悬挑水平钢梁采用拉杆与建筑物拉结，最外面支点距离建筑物1.45m。拉杆采用钢丝绳。 （一）、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=0.350×1.500/3=0.175kN/m 活荷载标准值 Q=2.000×1.500/3=1.000kN/m 荷载的计算值 q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1.000=1.656kN/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=1.656×0.8002/8=0.132kN.m =0.132×106/5080.0=26.080N/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=0.038+0.175+1.000=1.213kN/m 简支梁均布荷载作用下的最大挠度 V=5.0×1.213×800.04/(384×2.06×105×121900.0)=0.258mm 小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm,满足要求! （二）、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=0.038×0.800=0.031kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.800×1.500/3=0.140kN 活荷载标准值 Q=2.000×0.800×1.500/3=0.800kN 荷载的计算值 P=(1.2×0.031+1.2×0.140+1.4×0.800)/2=0.662kN 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×(1.2×0.038)×1.5002+0.267×0.662×1.500=0.274kN.m =0.274×106/5080.0=53.858N/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=0.677×0.038×1500.004/(100×2.060×105×121900.000)=0.05mm 集中荷载标准值P=0.031+0.140+0.800=0.971kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V1=1.883×970.720×1500.003/(100×2.060×105×121900.000)=2.46mm 最大挠度和 V=V1+V2=2.509mm 大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求! （三）、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=0.038×1.500=0.058kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN 活荷载标准值 Q=2.000×0.800×1.500/2=1.200kN 荷载的计算值 R=1.2×0.058+1.2×0.210+1.4×1.200=2.001kN 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN； 双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN； （四）、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0.1248 NG1 = 0.125×18.500=2.309kN (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 = 0.350×4×1.500×(0.800+0.650)/2=1.522kN (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0.14 NG3 = 0.140×1.500×4/2=0.420kN (4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.005×1.500×18.500=0.139kN 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.390kN。 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 = 2.000×2×1.500×0.800/2=2.400kN 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：W0 = 0.350 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 = 1.670 Us 风荷载体型系数：Us = 1.200 经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7×0.350×1.670×1.200 = 0.491kN/m2。 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式 MW = 0.85×1.4Wklah2/10 其中 Wk 风荷载基本风压标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 立杆的步距 (m)。 （五）、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=8.63kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.19； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=3.12m； 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=1.50； A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 94.98 f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； 不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < 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=8.12kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.19； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=3.12m； 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 = 1.50 A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.284kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 145.32 f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； 考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < f,满足要求! （六）、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 风荷载基本风压标准值，wk = 0.491kN/m2； Aw 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw = 3.60×4.50 = 16.200m2； No 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No = 5.000 经计算得到 Nlw = 11.135kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 16.135kN 连墙件轴向力设计值 Nf = Af 其中 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l/i=65.00/1.58的结果查表得到=0.88； A = 4.89cm2；f = 205.00N/mm2。 经过计算得到 Nf = 88.472kN Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求! 连墙件采用扣件与墙体连接。 连墙件扣件连接示意图 （七）、悬挑梁的受力计算: 悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。 悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。 本工程中，脚手架排距为800mm，内侧脚手架距离墙体650mm，支拉斜杆的支点距离墙体 = 1450mm， 水平支撑梁的截面惯性矩I = 1660.00cm4，截面抵抗矩W = 185.00cm3，截面积A = 30.60cm2。 受脚手架作用的联梁传递集中力 N=17.62kN 水平钢梁自重荷载 q=1.2×30.60×0.0001×7.85×10=0.29kN/m 悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架计算简图 经过连续梁的计算得到 悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN) 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m) 悬挑脚手架支撑梁变形图(mm) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为 R1=24.026kN,R2=13.521kN,R3=-1.443kN 最大弯矩 Mmax=5.021kN.m 抗弯计算强度 f=M/1.05W+N/A=5.021×106/(1.05×185000.0)+11.613×1000/3060.0=29.642N/mm2 水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! （八）、悬挑梁的整体稳定性计算: 水平钢梁采用18号工字钢,计算公式如下 其中 b 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)附录B得到：b=2.00 ， 由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B其值用b'查表得到其值为0.918 经过计算得到强度 =5.02×106/(0.918×185000.00)=29.58N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算 < f,满足要求!（九）、拉杆的强度计算:不考虑钢丝绳受力时，工字钢承受的最大弯矩为：M1=17.62×（1.450.65）+0.29×1.5×1.5/837.33 kN.m根据算出工字钢极限承载的最大弯矩为：M2=32.122 kN.m则工字钢和钢丝绳联合受力时，钢丝绳必须承受的弯矩为（取安全系数为0.8）：M=37.3332.122×0.811.632 kN.m由M=F×cos×L，算出钢丝绳承受的拉力为：F12.842kN 如果采用6×19+1，直径为15.5mm钢丝绳，其公称抗拉强度1400MPa，最大破断拉力为125 kN，钢丝绳的容许拉力按照下式计算： 其中Fg 钢丝绳的容许拉力(kN)； Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)； 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8； K 钢丝绳使用安全系数，取8.0。 钢丝绳所受的破断拉力8.0×12.842/0.85120.87 kN <Fg=125 kN 所以选用15.5mm的钢丝绳满足要求！ 钢丝拉绳的吊环强度计算： 钢丝拉绳的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N，为 N=12.842kN 钢丝拉绳的吊环强度计算公式为 其中 f 为吊环抗拉强度，取f = 50N/mm2，每个吊环按照两个截面计算； 所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径 D=12842×4/(3.1416×50×2)1/2=18mm （十）、锚固段与楼板连接的计算: 1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下： 水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=13.521kN 水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为 其中f为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照混凝土结构设计规范10.9.8f = 50N/mm2； 所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=13521×4/(3.1416×50×2)1/2=14mm 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。 2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下： 混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式 其中 N 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 13.52kN； d 楼板螺栓的直径，d = 18mm； b 楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=90mm； fcc 混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=11.31N/mm2； 经过计算得到公式右边等于88.7kN 楼板混凝土局部承压计算满足要求!四、悬挑外脚手架搭拆技术方案1、施工工序悬挑层施工预埋穿插工字钢焊接底部定位钢筋搭设架体加抱柱箍铺架板、安装安全网及挡脚板。2、施工注意细节 悬挑梁采用18号工字钢悬挑，工字钢悬挑1.2m，工字钢间距不能大于3m。转角处外架由于无法挑工字钢，则采用简易拉撑体系将荷载传至最外侧工字钢上，搭设方法如附图。工字钢预埋件埋设：在三层板筋绑扎之前，按三楼面埋设悬挑外架用钢筋，包括板面穿插工字钢用钢筋、外架转角处支撑钢筋。预埋工字钢锚筋时，锚筋要安放在板筋下侧。预埋钢筋尺寸为200×300，每边钢筋锚入楼板的锚固长度必须大于30cm。安放工字钢处的剪力墙预留洞口尺寸为200×300。悬挑架搭设须待悬挑层砼到设计强度时（按泵送砼70%强度考虑）方可穿插工字钢搭设上部外架。拉节点设置： 架体、边缘及转角处1m范围内必须设拉接点。架体上的拉节点按2步3跨设置水平方向4.5m及竖直方向3.6m。  纵向水平杆布置在立杆的内侧，其长度不宜小于4跨；接长采用对接扣件连接，接头不宜机设置在同步或同跨内。杆件搭接、钢管脚手架立杆必须采用对接，大横杆可以对接和搭接，剪刀撑和其他杆件采用搭接，搭接长度不小于400，且不少于二只扣件紧固。主接点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。   挑架层及施工作业的2层满铺脚手片，脚手片用18#铁丝双股，并联绑扎不少于4点，交接处平整，无探头板，不留空隙，脚手片应保证完好无损。脚手板采用对接平铺，接头处必须设两根横向水平杆，脚手板外伸应取130150，两块脚手板外伸长度的和不应大于300。 安全网挂在挑架立杆里侧，不得将网围在各杆件外侧 须待悬挑层砼到设计强度时（按泵送砼70%强度考虑）方可穿插工字钢搭设上部外架。脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上两步。每搭完一步脚手架后，应校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。自顶层作业层的脚手板往下计，每隔四步满铺一层脚手板，脚手板应铺满、铺稳、离开墙面120150。脚手板采用对接平铺，接头处必须设两根横向水平杆，脚手板外伸应取130150，两块脚手板外伸长度的和不应大于300。五、悬挑式高层脚手架搭、拆注意事项1、安全要求 悬挑脚手架搭、拆人员应专门培训，必须经过按现行国家标准特种作业人员安全技术考核管理规则（GB5036）考核合格的专业架子工。 凡患高血压、心脏病、贫血证及其他不适于高处作业的人员，不得从事登高搭、拆，酒后人员禁止登高作业。搭、拆悬挑高层脚手架时，事先应有项目技术负责人根据组织设计要求，对搭、拆人员进行安全技术交底。遇有六级以上大风等恶劣天气和夜间采光不足等影响施工安全时，应停止作业。搭、拆人员应衣着灵便，禁止穿硬底和带易滑的鞋，正确使用个人防护用品。作业人员必须分工明确，统一指挥。2、作业前准备  设前作业人员应对各类材料进行检查和选择，所有钢管的外径壁厚、长度应符合设计要求，凡发现有严重锈蚀、弯曲、压扁或裂逢的不能使用，钢管连接件的规格应与钢管匹配，其质量应符合有关规定，严禁使用脆裂、变形的扣件和不合格的工字钢，螺栓采用安全螺栓。 作业人员应严格遵守高空作业操作规程，所用的材料堆放平衡，工具放入工具袋内，上下传递物料严禁抛掷。 在施工中应合理安排施工程序，不要图快、省力而简化或颠倒操作程序。 要减少或避开立体交叉作业，不得在同一垂直面上同时操作，下层作业位置必须处于上层高度可能坠落范围以外，如不符合要求，中间应有安全可靠的隔离层。 作业人员无牢靠立足点时，应系好安全带，搭设作业平台。u 作业人员不得在没有安全防护设施、非固定的构件上行走，严禁在连接体或支撑件上上下攀登。 正确使用梯子，梯子不得缺档，不得垫高使用，梯底必须有防滑措施，直立梯子工作以75°为宜，禁止二人同时在一个梯子作业，人字梯二片应用绳拉牢。3、搭设安全要求 悬挑脚手架及支撑系统应进行分段验收，验收合格后，方可使用使用时严格控制使用荷载，应小于3KN/m2，同一段施工小于二步。 高层脚手架拆除应有技术方案，工程技术负责人签字后方可拆除，拆除作业时，应设置警戒处，设醒目标志牌，专人监护。 拆除顺序自上而下，后装先拆、一步一清，依次进行，不得上下同时拆除，严禁使用分段分立面拆法，拆下构件等材料应用垂直运输设备运送，严禁从高处向下抛掷。脚手架挂牌使用；使用中要严格控制架子上的荷载，尽量使之均匀分布，以免局部超载或整体超载；使用时还特别注意保持架体原有的结构和状态，严禁任意拆卸结构杆件和连墙拉结及防护设施。挑外架防坠棚：在每次悬挑架开始层搭设，采用挑檐的形式，用于防止重物直接坠落。外架上不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。