脚手架施工方案.docx
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脚手架施工方案.docx
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脚手架施工方案
一、编制依据:
1、《扣件式钢管脚手架技术规程》JGJ130-2001
2、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
3、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ18
4、《钢管脚手架扣件》GB-15831
5、中国电子工程设计院的设计图纸
6、施工组织设计
二、工程概况:
普天大厦位于北京市中关村西区9#地,建筑面积68957M2,其中地上面积为47265M2,地下面积为21692M2,地下四层,地上十七层,建筑物檐高72.95M。
建筑物为一类高层建筑,人防等级为6级,耐火等级一级,抗震等级为一级,主要结构类型为框架-剪力墙结构。
结构施工地下室及首层、二层采用双排施工用外脚手架进行防护,地上三层以上采用外挂脚手架。
施工安全通道、预应力张拉用脚手架及施工马道另行搭设。
三、脚手架的搭设及计算:
1、地下室用双排防护脚手架:
基础底板施工完毕后,随地下室外墙施工,脚手架及时搭设。
由于考虑到地下室回填随着地下室结构施工,分两次即地下三层施工完毕后和地下室结构施工完毕后回填,因此考虑将外墙脚手架分片搭设,6m为一榀。
垂直方向从冠梁处将脚手架分为两个部分,自成体系,中间用节点连接,第一次回填时,拆除冠梁以下部分,冠梁以上脚手架仍可使用。
脚手架横杆间距与竖杆间距均为1.5m。
(见下图)
2、地上结构采用外挂脚手架:
2.1、由于建筑物外墙采用玻璃幕墙围护,因此考虑到施工方便及经济因素,地上结构三层以上采用外挂脚手架,具体形式见下图:
脚手架以6米为一榀,施工时由塔吊吊装。
脚手架使用时与内脚手碗扣架连接,增大脚手架的安全系数。
在二层时,外挂架进行加载试验,经验收合格后方可大面积使用。
2.2、脚手架的计算:
2.2.1、本计算采用中华人民共和国行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》;GJG130-2001J84-2001
2.2.2、符号:
(1)、荷载和荷载效应
M-弯矩设计值;
MGK-脚手板自重标准值产生的弯矩;
MQK-施工荷载标准值产生的弯矩;
Mw-风荷载设计值产生的弯矩;
Mwk-风荷载标准值产生的弯矩;
N-轴向力设计值;
NG1K-脚手架立杆承受的结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K-构配件自重标准值产生的轴向力;
Nl-连墙件轴向力设计值;
Nlw-风荷载产生的连墙件轴向力设计值;
-施工荷载标准值产生的轴向力总和;
R-纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
gk-每米立杆承受的结构自重标准值;
p-立杆基础底面处的平均压力;
v-挠度;
wk-风荷载标准值;
w0-基本风压;
-正应力。
(2)、村料性能和抗力
E-钢材的弹性模量;
Rc-扣件抗滑承载能力设计值;
f-钢材的抗拉、抗压、抗弯强度设计值;
fg-地基承载能力设计值;
fgk-地基承载能力标准值;
[v]-容许挠度。
(3)、几何参数
A-截面面积基础底面积;
An-挡风面积;
Aw-迎风面积;
Hs-按稳定计算的搭设高度;
[H]-脚手架搭设高度限值;
W-截面模量;
a-外伸长度;
a1-计算外伸长度;
-杆件直径,外径;
h-立杆步距;
i-截面回转半径;
l-长度,跨度,搭接长度;
la-立杆纵距;
lb-立杆横距;
l0-计算长度;
s-杆件间距;
t-杆件壁厚;
(4)、计算系数
k-计算长度附加系数;
kc-地基承载力调整系数;
-考虑脚手架整体稳定性因素的单杆计算长度系数;
-脚手架风荷载体型系数;
-按桁架确定的脚手架结构的风荷载体型系数;
-风压高度变化系数;
-轴心受压构件的稳定系数,挡风系数;
-长细比;
容许长细比。
2.2.3、标准取值
(1)、荷载标准值
直角扣件 13.2N/个
旋转扣件 14.6N/个
对接扣件 18.4N/个
木脚手板 0.35KN/m2;
栏杆、木脚手板挡板 0.14KN/m2
施工均布活载标准值
本工程外脚手架只做防护用其施工均布活载按2KN/m2计(200kg/m2)
(2)荷载效应组合:
计算项目
荷载效应组合
纵向、横向水平杆强度与变形
永久荷载+施工均布活载
脚手架立杆稳定
永久荷载+施工均布活载
永久荷载+0.85(施工均布活载+风荷载)
连墙件承载能力
风荷载+5.0KN
2.2.4、设计计算
(1)、按JGJ130-2001,脚手架的承载能力应该按概率极限状态设计法的要求,采用分项系数设计表达式进行设计。
可只进行下列设计计算:
1)纵向、横向水平杆件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算;
2)立杆的稳定性计算;
3)连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;
4)立杆基础的承载能力计算;
钢材的强度设计值与弹性模量(N/mm2)
Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f
205
弹性模量E
2.06×105
扣件底座的承载能力设计值(KN):
项目
承载能力设计值
对接扣件(抗滑)
3.20
直角扣件、旋转扣件(抗滑)
8.00
底座(抗压)
40.00
受弯构件的容许挠度:
构件类别
容许挠度[v]
脚手板,纵向,横向水平杆
L/150与10mm
悬挑受弯杆件
L/400
受压、受拉构件的容许细长比
构件类别
容许细长比[λ]
立杆
双排架
210
单排架
230
横向斜撑、剪刀撑中的压杆
250
拉杆
350
(2)、本脚手架采用Φ48×3.5钢管;
钢管的截面几何特性A=4.899cm2I=12.19cm4W=5.08cm3i=1.58
风压高度变化系数
=1.64
=0.7×1.64×1×0.5=0.574KN
本脚手架4×1.45m为一品架,大横杆为6m,计算时取一节1.45m跨进行单独计算进行强度验算,计算脚手架布置简图如下
除图中注明三个扣件外,其它每个交点均为一个扣件;
每一节中有旋转扣件34个
扣件自重34×0.0146=0.496KN
安全防护网(立网自重取0.01KN/m2)
立网自重:
(5.43+1.35)×1.45×0.01=0.09831KN
钢管:
取15根大横杆每根长1.45M,1根6m长立杆,5根小横杆每根长1.2m,2根斜撑杆每根长4.33m,1根长斜杆长度为8.5m。
钢管自重为:
(15×1.45+6+5×1.2+2×4.33+8.5)×0.0384=1.955KN(取2KN)
脚手板自重:
1.45×1.0×0.35=0.51KN
挡脚板自重:
1.45×0.18×0.14=0.037KN
迎风面积:
Aw=5.433×1.45=7.88m2
风荷载:
7.88×0.574=4.523KN
施工活载:
1.0m×1.45m×2kN/m2=2.9kN
(3)、荷载效应组合:
永久荷载+施工均布活载:
1.2(2+0.51+0.037+0.09831+0.496)+1.4×2.9=7.83KN
永久荷载+0.85(施工均布活载+风荷载)
2+0.51+0.037+0.09831+0.496+0.85(2.9+4.532)=9.46KN
风荷载+5.0KN 4.532+5=9.532KN
(4)、纵向、横向水平杆强度与变形,扣件抗滑承载能力计算:
横杆计算:
(脚手板荷载)
(施工活载)
纵杆计算:
(5)、扣件抗滑承载能力计算:
本设计中最危险的扣件是端支座A处,斜杆与立杆交点处的旋转扣件,验算如下:
组合内力值为:
永久荷载+0.85(施工均布活载+风荷载)=9.46
该结构为静定结构压杆倾角71.16,由力的平衡
,力矩的平衡
解得:
FBX=-9.46×0.7÷4.1=-1.615KN
FAX=1.615KN
由于立杆倾角较小,这里偏安全的认为水平力全部由斜杆所产生的推力分解而得。
斜杆倾角cosα=0.323
此时旋转扣件所承受的剪力为:
R=1.615/0.323=5.0KN 4.6立杆稳定计算: 根据规范,立杆稳定计算应按下列公式; 立杆长度 则: : h取值为 层高,为1.367米; 由λ=126.6查得轴心受压构件的稳定系数为: 不组合风荷载时: N=7.83KN 组合风荷载时: N=10.34KN 由风荷载设计值产生的立杆弯矩值: 综上所述立杆稳定满足要求。 (7)、连墙件计算: 由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值,按规范5.4.2式计算: Nlw=1.4×wk×Aw=1.4×0.574×1.45×5.433=6.33KN Nl=Nlw+N0=6.33+5=11.33KN 本脚手架的连墙杆采用螺纹16丝杆,用三形卡和螺栓固定在预埋件上,预埋钢筋直径14mm,另一端则套在脚手架水平杆上,其抗拉、压强度设计值为43.2KN大于风荷载产生的轴向力11.33KN,也满足连墙件设计值大于扣件抗滑承载能力设计值Rc的规范要求.综上连墙件强度满足要求。 (8)、立杆地基承载能力验算: 由于本脚手架是直接放置在已浇筑完的楼板上,所以验算地基强度只需验算悬挑楼板的强度,悬臂板长度有35cm、40cm、50cm、80cm,这里计算悬臂长度取80cm。 立杆中心距悬臂根部65cm; 在立杆下面支设一个10cm×10cm的垫板,立杆中心距悬臂根部的距离为65cm,悬臂板的有效工作宽度为b1=b+2l0=10+2×65=140cm,根据结构设计图纸,在140cm宽度内,分布筋为9.33根,取9根进行验算; 荷载对悬臂根部产生的内力为: Mg1=7.83×0.65=5.09KN.M 结构自重产生的内力为: 作用在悬臂板根部的内力值为: Mmax=5.09+2.8=7.89KN.M 取此时混凝土受压区高度为 此时混凝土受压强度为Ra,则有: 即混凝土受压区强度只要能达到0.47MPa就可以了! 本结构楼板采用C40混凝土,根据《建筑材料》(第四版,中国建筑工业出版社)普通水泥强度增长情况,强度-时间曲线图,常温下混凝土从0-7天的强度近似为线性增长,7天强度能达到22MPa,一天强度能达到3MPa,实际上此时楼板的模板并未拆除,对楼板还有一定的支承作用,悬挑楼板的强度能够满足要求. (9)脚手架能承载的荷载控制值; 由以上计算可知,脚手架承重控制荷载是支座处的旋转扣件,当旋转扣件达到最大承载能力8KN时,由前述公式反推回去得竖向力为15.135KN,单个三角架承力为15.135KN,一品架子有5个三角架,总承载能力为75.675KN(均布荷载,不是集中荷载).除去脚手架自重17.13KN,一品架还可承受58.55KN,约5.866吨. (10)、脚手架起吊重量计算; 本脚手架,将采用在地面组装,用塔吊起吊后固定在结构上的方法,因此需计算每一品架的重量以确保塔吊是否能起吊;每品架由4节组成,每品架有15根6米的大横杆,6×5=30根小横杆,10根4.5米的斜杆,5根6米长立杆,5根8.5米长立杆,4根6米长杆做剪刀撑,34×5+8=178个旋转扣件,即每品架的重量为: (15×6+30×1.2+10×4.5+30+42.5+24)×0.0384+178×0.0146=12.87KN 在部分架上还要设置马道,因此还要加上马道的重量,马道采取1: 1.5的坡度,长度为7.27米,每米长斜道采用4根1米的斜杆,1根1.0米横杆,木脚手板1.4×1m2,挡脚板1×0.18m2,安全防护网4×1m2旋转扣件2个,总重量为: (4+1.0)×0.0384+1.4×0.35+0.18×0.15+2×0.0145=0.739KN 由于中间还有对接扣件两端还有立杆,最后总重为: 5.37KN 带马道的外挂架重为: 12.87+5.37=18.24KN 不带马道的脚手架若还要增加一排脚手板和一排挡脚板其重量为: 0.35×1.0×6+0.15×0.18×6×2=4.26KN 即不带马道的一品架自重为: 12.87+4.26=17.13KN 从电梯到操作层还有一品外挂架,但该外挂架无脚手板肯定比有脚手板的轻,所以无需再作验算; 塔吊起吊脚手架时,将钢绳绑在扣件结点处,以避免钢管的中点处受弯挠度过大影响使用,在这种情况下用4根钢丝绳起吊脚手架,最重的脚手架,每根钢丝绳受力为4.56KN,此时一个扣件受力约为4.56KN小于旋转扣件的抗滑承载能力8KN,连结件强度能够满足要求不会出现问题。 3、安全通道的搭设: 在建筑物南侧搭设安全通道入口,防护棚长6米,宽于通道口两侧各1米,上面满铺5cm厚脚手板,通道两侧密封密目安全网,见下图: 4、预应力张拉用脚手架: 由于预应力张拉时,外挂架已经提升,所以单独搭设一品脚手架,在张拉时,使用搭吊将脚手架吊装到张拉楼层,与内脚手架上固定在一起,由于张拉用脚手架主要承受施工人员重量及脚手架自身重量,受力较小,不需验算脚手架受力。 脚手架形式见图: 5、施工马道脚手架: 由于建筑物层高较高,建筑物竖向交通采用施工马道和外用电梯结合使用,施工马道搭设在3轴/D~E轴、14轴/D~E轴处,外用电梯搭设在建筑物东西两侧。 6、电梯井筒平台搭设: 6.1、本工程电梯井筒较多,尤其是四个双井筒结构,为了保证电梯井筒模板施工安全,采用穿墙螺栓固定电梯井筒操作平台,单井筒四根螺栓、双井筒八根螺栓,具体形式见下图: 6.2、穿墙螺栓抗剪力验算: 电梯井井道尺寸 2500×2500mm,墙高4.1M, 每块面积 2.5×4.1=10.25m2 每平米大钢模板重量取: 140Kg10.25×140=1435kg 大模板总重为: 4×1435=5740kg 电梯井中木脚手板重量为: 2.5×2.5×0.35=2.19kN 人自重按规范取800-850KN/人,本设计取5人: 人群荷载总重为: 850×5=4.250KN 计算荷载总重: 57.40+2.19+4.25=63.84KN 结构是对称均匀布置的,支承反力由穿墙螺栓平均分担: 单栓承载能力应满足: N=63.84÷4=15.96KN; 1.2N=1.2×15.87=19.05 A=П×D2÷4=3.14×322÷4=803.84mm2 τ=19.05×103÷803.84=23.69MPa 根据规范Q235钢的抗剪强度为125MPa,所以承载力远远小于螺栓的抗剪强度,脚手架承载能力符合要求。 7、结构十四层、十七层有绗架结构施工,暂时考虑从首层搭设双排脚手架,等具体施工时,根据现场情况及设计院意见再作调整。 8、根据安全要求,在首层设置6米宽防护棚,上设水平兜网,二层以上每隔三层设3米宽水平兜网。 三角架间距<20米,具体搭设见下图: 9、外挂架提升后,建筑物临边设置围护栏杆,立杆间距1.5米,横杆两道,首道距地0.7米,第二道距地1.2米。 围护栏杆设踢脚板,外挂安全网。 四、脚手架搭设及吊装技术要求: 4.1、地下四层至二层双排外脚手架搭设要求: 4.1.1、脚手架双排立杆下垫5CM厚200MM宽脚手板并加底座。 4.1.2、脚手架的柱距、排距要求进行放线定位,垫板、底座应准确地放在定位线上;垫板必须放平稳,不得悬空。 4.1.3、立柱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,对接或搭接时,接头应交错布置,相邻接头不得在同步、同跨内,错开距离不得小于1500mm;各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3,纵向水平杆设于横向水平杆之下,在立柱内侧采用直角扣件与立柱扣紧。 纵向水平杆采用对接扣件连接,交错布置,接头不应设在同步同跨内避免在跨中,连墙件设置在主节点附近;脚手架外侧立面沿全高和全长设置剪刀撑;剪刀撑角度为45度。 4.2、外挂架在现场搭设完毕经技术、安全管理人员验收后,方可吊装。 每次吊装前,扣件需重新检查、拧紧,并用力矩扳手抽测是否满足要求,有问题的扣件需及时更换。 五、安全管理 5.1、人员要求 5.1.1、脚手架搭设人员必须是经过国家现行标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》考核合格的专业架子工。 上岗人员应定期体检,体检合格者方可发上岗证。 5.1.2、搭设脚手架人员必须戴安全帽、安全带,穿防滑鞋等。 5.2、搭设阶段 5.2.1、脚手架的构配件质量必须进行检验,合格后方准使用。 5.3、使用阶段 5.3.1、操作层上的施工荷载应符合设计要求≤180kg/m2,不得超载;不得将模板支撑、揽风绳、泵送混凝土及砂浆的输送管等固定在脚手架上,严禁任意悬挂起重设备。 5.3.2、六级及六级以上大风和雾、雨、雪天应停止脚手架作业,雨、雪后上架操作应有防滑措施,应扫除积雪,穿防滑鞋。 5.3.3、应设专人负责对脚手架进行经常检查和保修: (1)、在下列情况下,必须对脚手架进行检查; a、在六级大风与大雨后; b、寒冷地区开冻后; c、停用超过一个月,复工前。 (2)、检查保修项目: a、各主节点处诸杆件的安装,连墙件、支撑、门洞等的构造是否符合要求; b、地基是否积水,底座是否松动、立柱是否悬空; c、扣件螺栓是否松动; d、安全防护措施是否符合要求。 5.3、在脚手架使用期间,严禁任意拆除下列杆件: 5.3.1、主节点处的纵、横向水平杆,纵、横向扫地杆;连墙件;支撑; 5.3.2、栏杆、挡脚板。 要拆除上述任一杆件均应采取安全措施,并报主管部门批准。 5.4、严禁任意在脚手架基础及其临近处进行挖掘作业,否则应采取安全措施,并报主管部门批准。 5.5、临街搭设的脚手架外侧应有防护措施,以防坠物伤人。 5.6、在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看守。 5.7、脚手架外安全网必须铺设严密网片拉紧。 5.8、脚手架要有相应的接地、避雷措施。 5.9、搭设脚手架时地面应设有围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁一切非操作人员入内。 5.10、脚手架搭设应与回填土、防水交叉进行。
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