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惠州市某工程外脚手架施工方案及计算工字钢悬挑

编制说明及编制依据………………………………………………1

工程概况……………………………………………………………1

外脚手架方案的选择……………………………………………..2

脚手架材料及构造要求…………………………………………..4

办公楼施工组织设计方案范本悬挑脚手架构造与计算……………………………………………10

卸料平台及计算……………………………………………………24

脚手架搭设和拆除…………………………………………………26

脚手架防电、避雷及安全防护装置………………………………31

脚手架的验收与保护………………………………………………32

外架现场施工管理…………………………………………………35

安全措施及要求……………………………………………………35

第一章编制说明及编制依据

1.惠州市惠城建筑设计院有限公司的某小户型商住楼施工图纸;

3.高层建筑施工手册;

4.广东省及惠州市其他建筑技术、质量、安全规程和规定;

5.根据本工程特点，施工现场环境、自然条件等。

1.本方案编制范围为某小户型商住楼工程施工的外脚手架分部工程项目。

2.施工现场的外脚手架布置及卸料平台的搭设以及相关计算。

3.施工现场及周围道路安全防护措施。

本工程建筑面积为67250㎡，建筑层数26层，长度150米，宽度74米，高度88.10米，建筑类别为一类高层建筑；耐火等级为一级；设计使用年限50年；屋面防水等级为二级。由一层地下室和裙楼商场、车库组成，建筑用途为商住楼。

建筑物层高情况是：地下室为5.30米，一层5.50米，二、三层4.50米，四层6.30米，五到二十六层为标准层，层高3.0米，

结构类型为框架剪力墙结构，采用天然地基，独立基础为主。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防裂度6度。

第三章外脚手架方案的选择

根据本工程特点、企业的实际情况以及我单位多年的高层建筑施工经验,遵循既安全、满足工程需要又方便使用和投资小的原则,外脚手架采用以下方案施工:

混凝土主体结构施工阶段，本工程裙楼2层以下采用φ48钢管和铸铁扣件搭设双排落地脚手架。裙楼2层采用18号工字钢悬挑裙楼2层以上外架，悬挑的外架高度约17米，工字钢间距3米。在A、B塔楼主体结构施工时（到6层左右）裙楼外架可以拆除，这样就不影响基坑外围土石方回填施工和室外工程等施工，对整个工程施工工期有利，同时节约周转材料的投入。

A、B塔楼在5层、13层、21层采用18号工字钢悬挑，悬挑间距同外架立杆间距（1.5米），并用14号钢丝绳斜拉卸荷。

2层悬挑外架平面示意图

5～屋面悬挑外架平面示意图

第四章脚手架材料及构造要求

脚手架采用材料为扣件式钢管、扣件、钢丝绳、脚手板及阻燃降噪安全网等。

钢管包括立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、附墙杆等。

脚手架钢管每根最大质量不应大于25kg，不宜小于23.04kg。钢管上严禁打孔。

扣件包括直角扣件、旋转扣件、对接扣件及其附件、T型螺栓、螺母、垫圈等。

脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。

钢丝绳选用20号光面钢丝绳。断股、锈蚀严重的钢丝绳不得使用。工字钢选用18号工字钢。

脚手板采用竹排脚手板，材质不低于国家的相关规定，并且符合地方规定的要求。

本工程采用蓝色1.8×6.0m密目安全网，其性能要符合国家规定和冲韧试验规定，并应取得地方安全部门的许可。

采用20cm宽标准红白栏板。每隔二层沿建筑物四周设置一道。

（1）、对于地下室建筑外架，由于基础土质较差，在室外夯实土层，上浇10cm厚C10混凝土为立杆基础，并在混凝土上垫放150×150×18厚垫木，为避免或减少架子不均匀沉降，在立杆底部应加扫地杆，并应有可靠的排水措施。扫地杆纵横两向均需设置，距立杆底部应为10cm～20cm。外做300×150的排水沟。如下图：

（2）、对于裙楼2层以上建筑外架，以工字钢挑梁作为立杆承力基础，立杆应放于钢梁防滑钢桩内。

（3）、在大横杆与立杆的交点处必须设置小横杆并与大横杆卡牢。立杆下应有底座和垫板。整个架子应设置必要的剪刀撑与连墙点，确保脚手架整体结构稳固。

（4）、外脚手架的搭设,应沿建筑物周围连续封闭,如果因条件限制不能封闭时,应设置必要的横向支撑,端部加强设置连墙点。

（5）、脚手架搭设应满足工人操作、材料堆放及运输等使用要求.。

（1）、架体采用Φ48×3.5焊接钢管，作为立杆及大、小横杆：

（2）、受外脚手架外立面观感因素及立杆技术要求决定，立杆纵距1.5m，横距1.0m，步距1.8m，内排立杆与楼板外围梁间距离30～50㎜。立杆顶端高出结构檐口上皮1.5m。

（3）、立杆应错开对接在不同步距内，与相近横杆的距离不大于步距的三分之一；立杆接长采用搭接接长，立杆接头采用对接扣件连接，立杆与大横杆采用直角扣件连接。接头交错布置，两个相邻立柱接头避免出现在同步同跨内，并在高度方向错开的距离不小于50cm；各接头中心距主节点的距离不大于60cm。上部单立杆与下部双立杆交接处，采用单立杆与双立杆之中的一根对接连接。主立杆与辅立杆采用旋转扣件连接，扣件数量不应少于2个。

大横杆步距1800mm，上下横杆的接长位置错开布置，大横杆置于小横杆之下，在立柱的内侧，用直角扣件与立柱扣紧；其长度大于3跨、不小于6m，同一步大横杆四周要交圈。大横杆采用对接扣件连接，其接头交错布置，不在同步、同跨内。相邻接头水平距离不小于50cm，各接头距立柱的距离不大于50cm。剪刀撑的节点应在同一水平和垂直线上，其接长必须采用搭接，搭接长度不小于1000mm，且不少于三个扣件，除在两头与立杆和大横杆连接外，中间还增加2～4个节点。立杆和大横杆交点处一定设小横杆。

每一立杆与大横杆相交处（即主节点），都必须设置一根小横杆，并采用直角扣件扣紧在大横杆上，该杆轴线偏离主节点的距离不大于15cm。小横杆间距应与立杆柱距相同，且根据作业层脚手板搭设的需要，可在两立柱之间再等间距设置1～2根小横杆，其最大间距不大于75cm。小横杆伸出外排大横杆边缘距离不小于10cm；伸出里排大横杆距结构外边缘15cm，且长度不大于44cm。如果超过这一限制，要在作业层采取钢管三角斜撑的方式予以加固。上、下层小横杆应在立杆处错开布置，同层的相临小横杆在立柱处相向布置。

（1）、脚手板采用竹排脚手板。在作业层下部架设一道水平兜网，随作业层上升，同时作业不超过两层。

（2）、首层满铺一层脚手板，以上每隔六层也要满铺一层脚手板，并设置安全网及防护栏杆。脚手板设置在3根横向水平杆上，并在两端8cm处用直径1.2mm的镀锌钢丝箍绕2～3圈固定。

（3）、当脚手板长度小于2m时，可采用两根小横杆，并将板两端与其可靠固定，以防倾翻。脚手板应平铺、满铺、铺稳，接缝中设两根小横杆，各杆距接缝的距离均不大于15cm。

（4）、靠墙一侧的脚手板离墙的距离不应大于15cm。拐角处两个方向的脚手板应重叠放置，避免出现探头及空挡现象。

（1）、脚手架外排立杆设置剪刀撑，竖向连续设置，由转角处向内设置，剪刀撑的斜杆与水平面的交角宜在45º－60°之间，水平投影宽度应不小于2跨或4M，不大于4跨或8M，高度为三步架（详见下图），斜杆应与脚手架基本构架杆加以可靠连接。

（2）扫地杆：以距架体基础200㎜设置一排大、小横杆作为扫地杆,当架体基础在不同平面高度时，高处大横杆应伸出低处搭接一个纵距。详见下图：

（1）、槽钢及钢丝绳卸荷

本工程地上26层，在裙楼2层开始用槽钢悬挑，钢丝绳卸荷；5、13、21层各悬挑一次，共4道。用单根钢丝绳（选用20号光面钢丝绳）在架体的内外排卸荷一次，钢丝绳一端牢固拉结于立杆下的工字钢上，另一端通过M20花篮螺栓与结构上预埋的φ18钢筋环上。钢丝绳两端绕环的搭接长度不小于50cm，不少于3只钢丝绳绳卡固定。工字钢用吊两道预埋钢箍固定在结构上。

1）、连墙件采用刚性连接，连墙杆用φ48×3.5的钢管，连墙件布置竖向间距3.0米，水平间距4.5米，采用扣件连接。它与脚手架、建筑物的连接采用直角扣件。在结构每一外框架柱处设一组双杆箍柱式拉杆与框架柱拉结。在顶板上两框架柱间中点处，距结构外皮1.5m处预埋HRB335φ25钢筋（加工尺寸与悬挑架预埋件相同），用φ48×3.5的钢管与脚手架可靠拉结。

2）、在脚手架的转角处，于框架柱上双向设置上述箍柱式拉杆。在建筑物的首层设置两道连墙件。

3）、连墙件横竖向顺序排列、均匀布置、与架体和结构立面垂直，并尽量靠近主节点（距主节点的距离不大于30cm）。

4）、连墙杆伸出扣件的距离应大于10cm。底部第一根大横杆就开始布置连墙杆，靠近框架柱的小横杆可直接作连墙杆用。连接示意如下图：

8、架体安全围护构造：

脚手架要满挂全封闭式的密目安全网。密目网采用1.8×6.0m的规格，用网绳绑扎在大横杆外立杆里侧。作业层网应高于平台1.2m，并在作业层下步架处设一道水平兜网。在架内高度3.6m处设首层平网，往上每隔五步距设隔层平网，施工层应设随层网。作业层脚手架立杆于0.6m及1.2m处设有两道防护栏杆，底部侧面设18cm高的挡脚板。三、脚手架其他技术要求

（1）允许施工荷载：每平方米负荷不大于200㎏（2KN/㎡）；

（2）施工荷载分布：架体上的荷载应均匀布置，不能集中分布于一侧。

（3）架体严禁作为模板支撑、附设机械设备的受力支撑点。

悬挑板脚手架构造与计算

悬挑脚手架分别在二(5.180m)、五（20.580m）、十三(45.080m)、二十一层（69.080m）楼板面搭设,采用工字钢挑梁悬挑外脚手架。

悬挑双排脚手架悬挑高度为24米，立杆采用单立杆。

搭设尺寸为：立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为1.0米，立杆的步距为1.80米。

内排架距离墙长度为0.35米。

大横杆在下，搭接在小横杆下的大横杆根数为2根。

脚手架沿墙纵向长度为53米。

采用的钢管类型为Φ48×3.5。

横杆与立杆连接方式为双扣件；取扣件抗滑承载力系数0.80。

连墙件布置取两步三跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米，采用扣件连接。

连墙件连接方式为双扣件连接。

施工均布荷载：2.0kN/m2；脚手架用途:装修脚手架。

本工程地处广东省惠州市，查荷载规范基本风压为0.750，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.645；

计算中考虑风荷载作用；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1248；kN/m

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:8层；

脚手板类别:竹串片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、竹串片脚手板挡板；

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2.50米。

与楼板连接的螺栓直径(mm):20.00；

楼板混凝土标号:C30；

钢丝绳安全系数为:8.000；

钢丝绳与墙距离为(m):1.350；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结。

大横杆的自重标准值:P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:P2=0.350×1.0=0.35kN/m；

活荷载标准值:Q=2.0×1.0=2.0kN/m；

静荷载的设计值:q1=1.2×0.038+1.2×0.35=0.47kN/m；

活荷载的设计值:q2=1.4×2.0=2.8kN/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)

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=0.08×0.47×1.5002+0.10×2.8×1.5002=0.715kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max(0.715×106,0.843×106)/5080.0=166N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=166N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

静荷载标准值:q1=P1+P2=0.038+0.35=0.388kN/m；

活荷载标准值:q2=Q=2.0kN/m；

V=0.677×0.388×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×2.0×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)=4.521mm；

大横杆的最大挠度4.521mm小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150mm与10mm，满足要求！

大横杆的自重荷载：p1=0.038×1.500=0.058kN；

脚手板的自重荷载：P2=0.350×1.0×1.500/(2+1)=0.175kN；

活荷载的设计值：Q=2.0×1.0×1.500/(2+1)=1.0kN；

集中荷载的设计值:P=1.2×(0.058+0.175)+1.4×1.0=1.68kN；

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=（0.35+0.038）×1.02/8=0.049kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.68×1.0/3=0.56kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.61kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.61×106/5080.000=120.08N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=120.08N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.000N/mm2，满足要求！

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=5×0.038×1000.04/(384×2.060×105×121900.000)=0.010mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.175+1.0=1.233kN；

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:

×121900.0)=1.743mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.010+1.743=1.753mm；

小横杆的最大挠度为1.753mm小于小横杆的最大容许挠度800.000/150=5.333与10mm,满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2001，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

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):

大横杆的自重标准值:P1=0.038×1.500×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:P2=0.038×1.000/2=0.019kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.350×1.000×1.500/2=0.263kN；

活荷载标准值:Q=2.000×1.000×1.500/2=1.5kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.058+0.019+0.263)+1.4×1.500=2.508kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、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0.1248

NG1=[0.1248+(1.50×2/2+1.50×2)×0.038/1.80]×24.0=5.275kN；

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹串片脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×8×1.500×(1.0+0.3)/2=2.730kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.14

NG3=0.140×8×1.500/2=0.84kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005

NG4=0.005×1.500×24.00=0.18kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=9.025kN；

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=2.000×1.0×1.500×2/2=3.000kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo=0.750kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.750×0.740×0.645=0.251kN/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=1.2×9.025+1.4×3.0=15.03kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×9.025+0.85×1.4×3.0=14.4kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.251×1.500×

1.8002/10=0.145kN.m；

六、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=15.03kN；

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=1.500；

计算长度,由公式lo=kμh确定：l0=3.119m；

长细比Lo/i=197.000；

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=0.186；

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]=205.000N/mm2；

σ=15.03/(0.186×489.000)=165.24N/mm2；

立杆稳定性计算σ=165.24N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/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=14.4kN；

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=1.500；

计算长度,由公式l0=kuh确定：l0=3.119m；

长细比:L0/i=197.000；

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=0.186

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]=205.000N/mm2；

σ=14400/(0.186×489.000)+145000/5080.000=186.863N/mm2；

立杆稳定性计算σ=186.863N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

风荷载标准值Wk=0.251kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.200m2；

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=5.693kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.693kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l0/i=1000/15.800的结果查表得到φ=0.806，l为内排架距离墙的长度；

又：A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；

Nl=10.693kN

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=10.693小于双扣件的抗滑力12.800kN，满足要求！

八、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1000mm，内排脚手架距离墙体350mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1350mm，

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=30.756cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×9.025+1.4×3.0=15.03kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×30.756×0.0001×78.500=0.30kN/m；

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)

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R[1]=17.582kN；

R[2]=12.523kN；

R[3]=0.375kN。

最大弯矩Mmax=1.52kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.52×106/(1.05×185000.0)+

17.582×103/3060.0=13.571N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值13.571N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215.000N/mm2,满足要求！

九、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

φb=570×10.7×94.0×235/(1350.0×180.0×235.0)=2.36

经过计算得到最大应力σ=1.52×106/(0.964×185000.00)=8.523N/mm2；

高处作业施工方案水平钢梁的稳定性计算σ=8.523N/mm2小于[f]=215.000N/mm2,满足要求!

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钢绳拉力为：

RU1=18.022kN；

高墩专项安全施工方案十一、拉绳的强度计算:

钢丝拉绳(支杆)的内力计算：