悬挑架施工方案.docx
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悬挑架施工方案.docx
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悬挑架施工方案
一、编制依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》JGJ130-2001;
2、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99;
3、《建筑安装工程安全技术规程》([56]国议周字第40号);
4、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91;
5、《建筑工程施工安全技术操作规程》;
6、《建筑安装工人安全技术操作规程》(80)建工劳字第24号;
7、《建筑施工计算手册》;
8、国家现行的有关土建、市政、安装的施工规范、规定;
9、半山华庭二期工程施工图纸及施工组织设计。
二、工程概况:
本工程为半山华庭二期工程(1、2、5#楼),位于大英县江西路。
建设单位为四川兆丰地产集团有限公司。
监理单位为四川省兴恒信项目管理咨询有限公司。
半山华庭二期工程1、2#楼为剪力墙结构;5#楼一单元为剪力墙结构,二单元为部分框支剪力墙结构。
建筑面积为42598.19㎡,1、2#楼为二十八层住宅楼,一层地下室;地下室层高为5.4m,其余层高均为3m,建筑檐高88.2m;5#楼为高层商住楼,地上十一层,无地下室,建筑檐高38.54m,1-3层层高为4.5m,其余层高均为3m。
本工程建筑丙类建筑,建筑工程安全等级为二级,主体结构使用设计耐久年限50年,耐火等级为一级,建筑抗震设防列度6度,设计使用年限50年。
为了满足施工过程中立面安全防护和外墙面装饰、装修需要搭设双排金属外挑架施工。
根据现场实际需要,本工程外脚手架搭设按照以下方案进行实施:
1、2#楼1层以下采用落地脚手架,2-28层采用型钢挑架;5#楼6层以下采用落地脚手架,7~11层采用型钢挑架。
计划在4层平面设工字钢悬挑。
故按24算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。
型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
三、参数信息:
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为:
3×1+1.5=4.5米或4.5×3+1.5=15米,立杆采用单立杆;搭设尺寸为:
立杆的纵距为≤1.8米,立杆的横距为1.2米,立杆的步距为≤1.8米;
内排架距离墙长度为0.3-0.6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Q235bΦ48×3.5;
横杆与立杆连接方式为单扣件;取扣件抗滑承载力系数1.00;
连墙件布置取两步三跨,竖向间距3米,水平间距5.4米,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件连接;
2.活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):
2.000;脚手架用途:
装修脚手架;
同时施工层数:
2层;
3.风荷载参数
本工程地处四川省遂宁市,查荷载规范基本风压为0.350,风荷载高度变化系数μz为1.000,风荷载体型系数μs为0.645;
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荷载标准值(kN/m2):
0.1394;
脚手板自重标准值(kN/m2):
0.300;栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):
0.150;
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):
0.005;脚手板铺设层数:
2层;
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;
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用14号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度1.2-1.5米,建筑物内锚固段长度1.6-1.7米。
与楼板连接的圆钢直径(mm):
16;
楼板混凝土标号:
C30;
6.外架搭设示意图:
四、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=0.3×0.9/(2+1)=0.09kN/m;
活荷载标准值:
Q=2×0.9/(2+1)=0.6kN/m;
静荷载的设计值:
q1=1.2×0.038+1.2×0.09=0.154kN/m;
活荷载的设计值:
q2=1.4×0.6=0.84kN/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=0.08×0.154×1.82+0.10×0.84×1.82=0.312kN.m;
支座最大弯距计算公式如下:
支座最大弯距为M2max=-0.10×0.154×1.82-0.117×0.84×1.82=-0.368kN.m;
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
σ=Max(0.312×106,0.368×106)/5080=72.44N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力为σ=72.44N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/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+0.09=0.128kN/m;
活荷载标准值:
q2=Q=0.6kN/m;
最大挠度计算值为:
V=0.677×0.128×18004/(100×2.06×105×121900)+0.990×0.6×18004/(100×2.06×105×121900)=2.845mm;
大横杆的最大挠度2.845mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm,满足要求!
五、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=0.038×1.5=0.058kN;
脚手板的自重标准值:
P2=0.3×0.9×1.5/(2+1)=0.135kN;
活荷载标准值:
Q=2×0.9×1.5/(2+1)=0.900kN;
集中荷载的设计值:
P=1.2×(0.058+0.135)+1.4×0.9=1.491kN;
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=1.2×0.038×0.92/8=0.005kN.m;
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=1.491×0.9/3=0.447kN.m;
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.452kN.m;
最大应力计算值σ=M/W=0.452×106/5080=88.977N/mm2;
小横杆的最大弯曲应力σ=88.977N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/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=5×0.038×9004/(384×2.06×105×121900)=0.013mm;
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.135+0.9=1.093kN;
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=1092.6×900×(3×9002-4×9002/9)/(72×2.06×105
×121900)=1.126mm;
最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.013+1.126=1.139mm;
小横杆的最大挠度为1.139mm小于小横杆的最大容许挠度900/150=6与10mm,满足要求!
六、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1.00,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(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;
大横杆的自重标准值:
P1=0.038×1.8×2/2=0.0684kN;
小横杆的自重标准值:
P2=0.038×0.9/2=0.017kN;
脚手板的自重标准值:
P3=0.3×0.9×1.8/2=0.243kN;
活荷载标准值:
Q=2×0.9×1.8/2=1.62kN;
荷载的设计值:
R=1.2×(0.0684+0.017+0.243)+1.4×1.62=2.662kN;
R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
七、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(kN),为0.1394
NG1=[0.1394+(1.80×2/2)×0.038/1.80]×27.00=4.7898;
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用竹笆片脚手板,标准值为0.3
NG2=0.3×2×1.8×(0.9+0.3)/2=0.648kN;
(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=0.15×2×1.8/2=0.27kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
NG4=0.005×1.8×24=0.216kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.9238kN;
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=2×0.9×1.8×2/2=3.24kN;
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=0.35kN/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;
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=0.7×0.35×1×0.645=0.158kN/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=1.2×5.9238+1.4×3.24=11.645kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.9238+0.85×1.4×3.24=10.964kN;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.158×1.8×
1.82/10=0.1097kN.m;
八、立杆的稳定性计算:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
立杆的轴向压力设计值:
N=11.645kN;
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;当验算杆件长细比时,取块1.0;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
μ=1.5;
计算长度,由公式lo=k×μ×h确定:
l0=2.599m;
长细比Lo/i=164;
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=0.262;
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;
σ=10035/(0.262×489)=78.323N/mm2;
立杆稳定性计算σ=78.323N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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=10.964kN;
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=1.5;
计算长度,由公式l0=kuh确定:
l0=2.599m;
长细比:
L0/i=164;
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=0.262
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;
σ=9467.64/(0.262×489)+54400.106/5080=84.606N/mm2;
立杆稳定性计算σ=84.606N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
九、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=0.158kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=19.44m2;
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=4.30kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=9.30kN;
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=300/15.8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]=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=9.30 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=9.30小于双扣件的抗滑力16kN,满足要求! 十、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。 本方案中,脚手架排距为900mm,内排脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm, 水平支撑梁的截面惯性矩I=712cm4,截面抵抗矩W=102cm3,截面积A=21.5cm2。 受脚手架集中荷载N=1.2×5.3916+1.4×3.24=11.006kN; 水平钢梁自重荷载q=1.2×21.5×0.0001×78.5=0.203kN/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) 悬挑脚手架支撑梁变形图(mm) 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为 R[1]=11.956kN; R[2]=9.063kN; R[3]=-0.343kN。 最大弯矩Mmax=1.628kN.m; 最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.628×106/(1.05×102000)+ 0×103/2150=15.20N/mm2; 水平支撑梁的最大应力计算值15.20N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求! 十一、悬挑梁的整体稳定性计算: 水平钢梁采用14号工字钢,计算公式如下 其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算: φb=570×9.1×80×235/(1200×140×235)=2.47 由于φb大于0.6,查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.956。 经过计算得到最大应力σ=1.628×106/(0.956×102000)=16.703N/mm2; 水平钢梁的稳定性计算σ=16.703小于[f]=215N/mm2,满足要求! 十二、拉绳的受力计算: 水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算 其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。 各支点的支撑力RCi=RUisinθi 按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为: RU1=12.877kN; 十三、拉绳的强度计算: 钢丝拉绳(支杆)的内力计算: 钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算,为 RU=12.877kN 如果上面采用钢丝绳,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), 计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm); α--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。 计算中[Fg]取12.877kN,α=0.82,K=8,得到: 经计算,钢丝绳最小直径必须大于16mm才能满足要求! 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算 钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N,为 N=RU=12.877kN 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为 其中[f]为拉环受力的单肢抗剪强度,取[f]=125N/mm2; 所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(1287.734×4/3.142×125)1/2=12mm; 十四、锚固段与楼板连接的计算: 1.水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环,拉环强度计算如下: 水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.343kN; 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,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f]=50N/mm2; 所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[342.698×4/(3.142×50×2)]1/2=12.089mm; 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。 十五、工字钢梁箍构造 (1)构造图示: 十六、安全措施 ⑴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二步。 ⑵每搭完一步脚手架后,应按下表的规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。 ⑶底座应准确的放在焊在工字钢上的钢筋上。 ⑷立杆搭设应符合下列规定: ①相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内,立杆上的对接扣件应交错布置: 两根相邻立杆的接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不小于500mm;各接头中心至主节点的距离不宜大与步距的1/3。 ②当搭至有连墙件的构造点时,在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后,应立即设置连墙件。 ③顶层立杆的搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定,端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应少于100mm。 立杆顶端宜高出女儿墙上皮1.2m。 ⑸纵向水平杆搭设应符合下列规定: ①纵向水平杆宜设设置在立杆内侧,其长度不宜小于3跨。 ②纵向水平杆接长应采用对接扣件连接。 ⑹脚手架必须设置纵、横向扫地杆。 纵向扫地杆应采用直角扣件固定在底座上皮不大于200mm处的立杆上。 横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。 当立杆基础不在同一高度上时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定,高低差不应大于1m。 ⑺连墙件、剪刀撑、横向支撑的设置符合下列规定: ①本工程外脚手架高度大于50m,连墙件每3m×4.5m设一根。 ②连墙件宜靠近主节点设置,偏离主节点的距离不应大于300mm;连墙件应从第一步纵向水平杆处开始设置;宜优先采用菱形布置,也可采用方形、矩形布置;一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件,连墙件的垂直距离不应大于建筑物的层高,并不应大于4m(2步)。 ③当脚手架下部暂不能设连墙杆时可搭设抛撑。 抛撑应采用通长杆件与脚手架可靠连接,与地面的倾角应在450—600之间;连接点中心至主节点的距离不应大于300mm。 抛撑应在连墙件搭设后拆除。 ④当脚手架施工操作层高出连墙件二步时,应采取临时稳定措施,直到上一层连墙件搭设完后方可根据情况拆除。 ⑤每道剪刀撑宽度不应小于4跨,且不应小于6m,斜杆与地面的倾角宜在45º—60º之间; 剪刀撑跨越立杆的最多根数 剪刀撑斜杆与地面的倾角(a) 450 500 600 剪刀撑跨越立杆的最多根数(n) 7 6 5 ⑥本工程脚手架必须在外侧立面上连续设置剪刀撑,并应由底至顶连续设置。 ⑦剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接,搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定。 ⑧剪刀撑应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。 ⑨剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。 ⑻扣件安装符合下列规定: ①扣件规格必须与钢管外径相同; ②螺栓拧紧扭力矩不应小于40N.m,且不应大于65N.m; ③在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm; ④对接扣件开口应朝上或朝内; ⑤各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100mm。 ⑼作业层、斜道的栏杆和挡脚板的搭设应符合下列规定: ①栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧; ②上栏杆上皮高度应为1.2m; ③挡脚板高度不应小于180mm; ④中栏杆应居中设置。 ⑽脚手板的铺设应符合下列规定: ①脚手板应铺满、铺稳,离开墙面120—150mm; ②脚手板应垂直于纵向水平杆铺设,且采用对接平铺四个角应用直径1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。 ③作业层端部脚手板探头长度应取150mm,其板长两端均应支承杆可靠地固定,脚手板探头应用直径3.2mm的镀锌钢丝固定在支承杆件上。 ④在拐脚、斜道平台处的脚手板,应与横向水平杆可靠连接,防止滑动; ⑤自顶层作业层的脚手板往下计,宜每隔12m满铺一层脚手板。 六、脚手架的拆除 ⑴拆除脚手架时,应符合下列规定: ⑵
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