精工脚 手 架 搭 设 方 案.docx
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精工脚手架搭设方案
江家溇E地块项目(缇香名邸)工程
悬
挑
脚
手
架
专
项
施
工
方
案
浙江精工世纪建设工程有限公司
浙江精工世纪建设工程有限公司
悬挑脚手架搭设方案
一、编制依据
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011);
2、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2006);
3、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
4、施工图纸。
5、国家相关规范、标准等
二、工程概况
由浙江精工世纪建设工程有限公司承建的江家溇E地块项目(缇香名邸)工程位于绍兴市城南,中兴南路与二环南路交叉口的西北侧地块,工程总占地面积18150平方米,总建筑面积70506平方米,其中地下车库建筑面积12038平方米,建筑物由八幢18层高层住宅楼及一幢2层商业配套用房组成,设1层联体地下室。
其中1#、2#楼地下一层,地上十七层,建筑高度为51.0m(室外地坪至屋面女儿墙),最高处为60.3m;3#、5#楼地下一层,地上十八层,建筑高度为54.0m(室外地坪至屋面女儿墙),最高处为63m;4#、6#楼地下一层、地上十八层,建筑高度为58.0m(室外地坪至屋面女儿墙),最高处为63m;7#楼地下一层、地上十六层,建筑高度为48.0m(室外地坪至屋面女儿墙),最高处为57m;8#楼地下一层、地上十八层,建筑高度为53.0m(室外地坪至屋面女儿墙),最高处为60.3m。
脚手架搭设布置情况为:
建筑最高高度(M)
层数(F)
悬挑层数
(F)
悬挑高度(M)
落地架高度
(M)
槽钢型号
64
18
6/1
18/19
27
16a#
本方案以6#楼为例,以悬挑脚手架最高搭设64m为计算,其余楼搭设参照6#楼;
本工程脚手架具体按以下方式进行搭设:
落地脚手架:
1层~9层,搭设高度27m,按照常规搭设,纵距1.5m,横距1.05m,步距1.8m;12米以下采用双立杆,12米以上采用单立杆。
详见工况一:
落地脚手架计算书。
悬挑脚手架搭设纵距1.5m,横距0.9m,步距1.8m。
第一次悬挑:
10层~15层,搭设高度18m。
(27.00-45.00m)
第二次悬挑:
16层~屋面,搭设高度19m。
(45.00-64.00m)(其中7#楼第二次悬挑搭设高度为13m,1#、2#、8#楼第二次悬挑搭设高度为16.3m)
悬挑脚手架搭设参照绍兴市建筑施工标准图集《悬挑脚手架及卸料平台》搭设。
悬挑脚手架分以下几部分计算:
(其中第一次悬挑计算参照工况二至工况八)
1、19m悬挑计算:
工况二:
内固1.7m,外挑1.3m,悬挑高度19m计算;
工况三:
内固2.6m,外挑3.4m,悬挑高度19m计算(飘窗处多排悬挑架主梁);
工况四:
内固2.6m,外挑3.4m,悬挑高度19m计算(阳台处);
工况五:
楼梯处悬挑脚手架联梁计算;
工况六:
内固3.4m,外挑2.6m,悬挑高度19m计算(楼梯处多排悬挑架主梁);
工况七:
悬挑脚手架阳角型钢计算;
工况八:
内固2.8m,外挑2.2,悬挑高度19m计算书
工况九:
内固3.05m,外挑2.95m,悬挑高度19m计算书,挑檐处多排悬挑架主梁验算计算书
(具体搭设详见计算书)
三、脚手架计算书:
计算依椐:
本工程专项方案计算书根据中国建筑科学研究院PKPM施工技术系列设计软件以及品茗公司施工安全计算软件计算生成。
1、落地脚手架计算书,搭设高度27米,12米以下采用双立杆,12米以上采用单立杆
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》(JGJ130-2011)。
计算参数:
双排脚手架,搭设高度27.0米,立杆采用双立管。
立杆的纵距1.50米,立杆的横距1.05米,内排架距离结构0.30米,立杆的步距1.80米。
钢管类型为
48×3.2,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.60米,水平间距4.50米。
施工活荷载为2.0kN/m2,同时考虑2层施工。
脚手板采用竹笆片,荷载为0.10kN/m2,按照铺设4层计算。
栏杆采用竹笆片,荷载为0.17kN/m,安全网荷载取0.0100kN/m2。
脚手板下大横杆在小横杆上面,且主结点间增加一根大横杆。
基本风压0.45kN/m2,高度变化系数1.0000,体型系数0.8500。
一、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,大横杆在小横杆的上面。
按照大横杆上面的脚手板和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
脚手板的荷载标准值P2=0.100×1.050/2=0.052kN/m
活荷载标准值Q=2.000×1.050/2=1.050kN/m
静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m
活荷载的计算值q2=1.4×1.050=1.470kN/m
大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩计算公式如下:
跨中最大弯矩为
M1=(0.08×0.109+0.10×1.470)×1.5002=0.350kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:
支座最大弯矩为
M2=-(0.10×0.109+0.117×1.470)×1.5002=-0.412kN.m
我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
=0.412×106/4729.0=87.021N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
静荷载标准值q1=0.038+0.052=0.091kN/m
活荷载标准值q2=1.050kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=(0.677×0.091+0.990×1.050)×1500.04/(100×2.06×105×113510.0)=2.384mm
大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!
二、小横杆的计算:
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,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
脚手板的荷载标准值P2=0.100×1.050×1.500/2=0.079kN
活荷载标准值Q=2.000×1.050×1.500/2=1.575kN
荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.079+1.4×1.575=2.369kN
小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为小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=(1.2×0.038)×1.0502/8+2.369×1.050/4=0.628kN.m
=0.628×106/4729.0=132.822N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为小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:
小横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×113510.000)=0.03mm
集中荷载标准值P=0.058+0.079+1.575=1.711kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=1711.350×1050.0×1050.0×1050.0/(48×2.06×105×113510.0)=1.765mm
最大挠度和
V=V1+V2=1.791mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150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=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.100×1.050×1.500/2=0.079kN
活荷载标准值Q=2.000×1.050×1.500/2=1.575kN
荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.079+1.4×1.575=2.348kN
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0.1144
NG1=0.114×27.000=3.089kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);本例采用竹笆片脚手板,标准值为0.10
NG2=0.100×4×1.500×(1.050+0.300)/2=0.405kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板,标准值为0.17
NG3=0.170×1.500×4/2=0.510kN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.010
NG4=0.010×1.500×27.000=0.405kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.409kN。
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=2.000×2×1.500×1.050/2=3.150kN
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)附录表D.4的规定采用:
W0=0.450
Uz——风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用:
Uz=1.000
Us——风荷载体型系数:
Us=0.850
经计算得到,风荷载标准值Wk=0.450×1.000×0.850=0.382kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+0.9×1.4NQ
经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力N=1.2×4.409+0.9×1.4×3.150=9.259kN
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
经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力N=1.2×4.409+1.4×3.150=9.700kN
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=0.9×1.4Wklah2/10
其中Wk——风荷载标准值(kN/m2);
la——立杆的纵距(m);
h——立杆的步距(m)。
经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.9×1.4×0.382×1.500×1.800×1.800/10=0.234kN.m
五、立杆的稳定性计算:
卸荷吊点按照构造考虑,不进行计算。
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=9.700kN;
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.59cm;
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=1.500;
l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=1.155×1.500×1.800=3.118m;
A——立杆净截面面积,A=4.501cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.729cm3;
——由长细比,为3118/16=196;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.188;
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到
=9700/(0.19×450)=114.840N/mm2;
[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=9.259kN;
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.59cm;
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=1.500;
l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=1.155×1.500×1.800=3.118m;
A——立杆净截面面积,A=4.501cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.729cm3;
——由长细比,为3118/16=196;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.188;
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW=0.234kN.m;
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到
=9259/(0.19×450)+234000/4729=159.150N/mm2;
[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、最大搭设高度的计算:
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:
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.320kN;
NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;
gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.114kN/m;
经计算得到,不考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度[H]=82.477米。
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:
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.320kN;
NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;
gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.114kN/m;
Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩,Mwk=0.186kN.m;
经计算得到,考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度[H]=55.213米。
七、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——风荷载标准值,wk=0.382kN/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=3.000
经计算得到Nlw=8.675kN,连墙件轴向力计算值Nl=11.675kN
根据连墙件杆件强度要求,轴向力设计值Nf1=0.85Ac[f]
根据连墙件杆件稳定性要求,轴向力设计值Nf2=0.85
A[f]
其中
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.59的结果查表得到
=0.95;
净截面面积Ac=4.50cm2;毛截面面积A=18.10cm2;[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf1=78.430kN
Nf1>Nl,连墙件的设计计算满足强度设计要求!
经过计算得到Nf2=300.110kN
Nf2>Nl,连墙件的设计计算满足稳定性设计要求!
连墙件双扣件连接示意图
八、立杆的地基承载力计算:
计算依据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)
楼板混凝土强度等级C35,板厚180㎜,立杆垫板为100×100㎜铁板,当楼板混凝土强度已达到100%,立杆荷载为9.7KN时:
楼板抗冲切验算:
楼板混凝土抗冲切承载力:
0.7βhftUmh0=0.7×1.0×1.10×880×90=60.98KN>0.97KN。
楼板混凝土局部压力验算:
9700/100×100=0.97MPa (ft—混凝土轴心抗压强度设计值Um—距楼板h/2处冲切临界截面周长 h0—楼板的有效计算高度fc—混凝土抗压强度βh—截面高度影响系数) 地基承载力的计算满足要求! 2、45.00—64.00m内固1.7m,外挑1.3m,悬挑高度19m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》(JGJ130-2011)。 计算参数: 双排脚手架,搭设高度19.0米,立杆采用单立管。 立杆的纵距1.50米,立杆的横距0.90米,内排架距离结构0.30米,立杆的步距1.80米。 采用的钢管类型为 48×3.2, 连墙件采用2步2跨,竖向间距3.60米,水平间距3.00米。 施工活荷载为2.0kN/m2,同时考虑2层施工。 脚手板采用竹笆片,荷载为0.10kN/m2,按照铺设10层计算。 栏杆采用竹笆片,荷载为0.17kN/m,安全网荷载取0.0100kN/m2。 脚手板下大横杆在小横杆上面,且主结点间增加一根大横杆。 基本风压0.45kN/m2,高度变化系数1.4500,体型系数0.8500。 悬挑水平钢梁采用[16a号槽钢U口水平,其中建筑物外悬挑段长度1.30米,建筑物内锚固段长度1.70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1.20m。 拉杆采用钢丝绳。 一、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,大横杆在小横杆的上面。 按照大横杆上面的脚手板和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 脚手板的荷载标准值P2=0.100×0.900/2=0.045kN/m 活荷载标准值Q=2.000×0.900/2=0.900kN/m 静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.045=0.100kN/m 活荷载的计算值q2=1.4×0.900=1.260kN/m 大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度) 大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩) 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 跨中最大弯矩计算公式如下: 跨中最大弯矩为 M1=(0.08×0.100+0.10×1.260)×1.5002=0.302kN.m 支座最大弯矩计算公式如下: 支座最大弯矩为 M2=-(0.10×0.100+0.117×1.260)×1.5002=-0.354kN.m 我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算: =0.354×106/4729.0=74.902N/mm2 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 3.挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 计算公式如下: 静荷载标准值q1=0.038+0.045=0.083kN/m 活荷载标准值q2=0.900kN/m 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 V=(0.677×0.083+0.990×0.900)×1500.04/(100×2.06×105×113510.0)=2.051mm 大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求! 二、小横杆的计算 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,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 脚手板的荷载标准值P2=0.100×0.900×1.500/2=0.068kN 活荷载标准值Q=2.000×0.900×1.500/2=1.350kN 荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.068+1.4×1.350=2.040kN 小横杆计算简图 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为小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=(1.2×0.038)×0.9002/8+2.040×0.900/4=0.464kN.m =0.464×106/4729.0=98.053N/mm2 小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 3.挠度计算 最大挠度考虑为小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: 小横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V1=5.0×0.038×900.004/(384×2.060×105×113510.000)=0.01mm 集中荷载标准值P=0.058+0.068+1.350=1.475kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V2=1475.100×900.0×900.0×900.0/(48×2.06×105×113510.0)=0.958mm 最大挠度和 V=V1+V2=0.972mm 小横杆的最大挠度小于900.0/150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=0.038×0.900=0.035kN 脚手板的荷载标准值P2=0.100×0.900×1.500/2=0.068kN 活荷载标准值Q=2.000×0.900×1.500/2=1.350kN 荷载的计算值R=1.2×0.035
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