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重庆某工字钢悬挑脚手架专项施工方案

建设单位提供的设计施工图纸

空港新城·桂馥家园B1、B2栋《施工组织设计》

《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社；

J12J129 LHB发泡水泥保温构造《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社；

《建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）》中国建筑工业出版社；

建设单位：重庆市空港新城建设投资（集团）有限公司

设计单位：北京世纪中天国际建筑设计有限公司

监理单位：重庆永鑫工程项目管理有限公司

施工单位：重庆市渝北区广厦建筑工程公司

第三节 脚手架方案选择

本工程考虑到施工工期、质量和安全要求，故在选择方案时，应充分考虑以下几点：

1、架体的结构设计，力求做到结构要安全可靠，造价经济合理。

2、在规定的条件下和规定的使用期限内，能够充分满足预期的安全性和耐久性。

3、选用材料时，力求做到常见通用、可周转利用，便于保养维修。

4、结构选型时，力求做到受力明确，构造措施到位，升降搭拆方便，便于检查验收；

6、结合以上脚手架设计原则，同时结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定采用以下脚手架方案：

B1、B2栋首层至八层采用落地式双排钢管脚手架，其中与A1、A2栋地下车库相邻的一面首层至二层采用落地式双排钢管脚手架，三层至八层采用悬挑式双排钢管脚手架。从第八层开始每六层分别在第八层、十四层、二十层楼面采用悬挑式双排钢管脚手架搭设。

第四节脚手架的材质要求

3、搭设架子前应进行保养，除锈并统一涂色，颜色力求环境美观。脚手架立杆、大小横杆、防护栏杆、踢脚杆统一漆红白相间两种颜色。

4、脚手板、脚手片采用符合有关要求。

5、安全网采用密目式安全网，网目应满足2000目／100cm2，做耐贯穿试验不穿透，1.6×1.8m的单张网重量在3kg以上，颜色应满足环境效果要求，选用绿色。要求阻燃，使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证。

6、连墙件采用钢管，其材质应符合现行国家标准《碳素钢结构》（GB/T700）中Q235A钢的要求。

7、型钢水平悬挑杆采用16a号工字钢

8、预埋锚环的直径为￠16的圆钢。

第五节 脚手架的搭设流程及要求

对地基进行平整夯实后用100厚C20砼硬化。

按脚手架的柱距、排距要求进行放线、定位。

铺设垫板（块）和安放底座应准确地放在定位线上，垫板必须铺放平稳，不得悬空。

脚手架的搭设顺序如下：放置纵向扫地杆→立柱→横向扫地杆→第一步纵向扫地杆→第一步横向水平杆→连墙件（或加抛撑）→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……

3、其它各杆件的设置、脚手板的铺设、安全网挂设、架体内封闭等同悬挑式脚手架。

悬挑脚手架搭设的工艺流程为：水平悬挑→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆（搁栅）→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。

先制作工字钢悬挑梁，将工字钢上表面的脚手架底座采用￠25钢筋焊牢。在悬挑层将￠16悬挑梁锚固筋预埋到梁板内，然后浇筑梁板混凝土，待混凝土强度达到10MP后，再进行工字钢悬挑梁安装，在混凝土强度达到15MP后才能逐步施加脚手架荷载。

开始搭设时应按拉结要求设置临时拉结杆，直至拉结件安放稳定后，方可根据情况拆除。当脚手架搭设到拉结件的构造点时，在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后，应立即设置拉结杆。

纵向水平杆的搭设应四周交圈，用直角扣件与内外立杆固定。

双排脚手架横向水平杆靠墙一端的外伸长度不大于杆件总长的0.4倍，且不大于500mm.

悬挑脚手架计算时，立杆的横距按1.05米考虑，实际搭设时立杆的横距按800施工（严禁超过1.05米）。

工字钢悬挑梁的制作见下图

为了砼强度满足悬挑脚手架抗压抗拨的需要，楼板砼强度等级必须满足设计要求后搭设（具体计算数据参阅脚手架计算书）。

(1)脚手架立杆纵距1.5m，横距1.05m，步距1.8m；连墙杆间距竖直3.6m，水平4.5m(即二步三跨)：里立杆距建筑物0.3m。

(2)脚手架的底部立杆采用不同长度的钢管参差布置，使钢管立杆的对接接头交错布置，高度方向相互错开500mm以上，且要求相邻接头不应在同步同跨内，以保证脚手架的整体性。

(3)立杆应设置垫木，并设置纵横方向扫地杆，连接于立脚点杆上，离底座20cm左右。

(4)立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1／400。

3、大横杆、小横杆设置

(1)大横杆在脚手架高度方向的间距1.8m，以便立网挂设，大横杆置于立杆里面，每侧外伸长度为150mm。

(2)外架子按立杆与大横杆交点处设置小横杆，两端固定在立杆，以形成空间结构整体受力。

脚手架外测立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距离不应大于15m。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定。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，旋转扣件中心线离主节点的距离不宜大于150mm。

5、脚手板、脚手片的铺设要求

(1)脚手架里排立杆与结构层之间均应铺设木板：板宽为200mm，里外立杆应满铺脚手板，无探头板。

(2)满铺层脚手片必须垂直墙面横向铺设，满铺到位，不留空位，不能满铺处必须采取有效的防护措施。

(3)脚手片须用18铅丝双股并联绑扎，不少于4点，要求绑扎牢固，交接处平整，铺设时要选用完好无损的脚手片，发现有破损的要及时更换。

(1)脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式安全网封闭，且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。

(2)选用18铅丝张挂安全网，要求严密、平整。

(3)脚手架外侧必须设1.2m高的防护栏杆和30cm高踢脚杆，顶排防护栏杆不少于2道，高度分别为0.9m和1.3m。

(4)脚手架内侧形成临边的(如遇大开间门窗洞等)，在脚手架内侧设1.2m的防护栏杆和30cm高踢脚杆。

(1)脚手架与建筑物按水平方向4.5m，垂直方向3.6m，设一拉结点。楼层高度超过4m，则在水平方向加密，如楼层高度超过6m时，则按水平方向每6m设置一道斜拉钢丝绳。

(2)拉结点在转角范围内和顶部处加密，即在转角l米以内范围按垂直方向每3.6米设一拉结点。

(3)拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在外架大小横杆接点处。

(4)外墙装饰阶段拉结点，也须满足上述要求，确因施工需要除去原拉结点时，必须重新补设可靠，有效的临时拉结，以确保外架安全可靠。

(1)脚手架的架体里立杆距墙体净距为300mm，如因结构设计的限制大于300mm的必须铺设站人片，站人片设置平整牢固。

(2)脚手架施工层里立杆与建筑物之间应采用脚手片或木板进行封闭。

(3)施工层以下外架每隔3步以及底部用密目网或其他措施进行封闭。

双排脚手架搭设高度为19.5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0.80米，立杆的步距为1.80米；

内排架距离墙长度为0.30米；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

脚手架沿墙纵向周长为164米；

采用的钢管类型为Φ48×2.8；

横杆与立杆连接方式为单扣件；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；

施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；

本工程地处重庆市渝北区，查荷载规范基本风压为0.450，风荷载高度变化系数μz为0.840，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/m2):0.1248；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2):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:4层；

脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、竹串片脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用16a号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.2米，建筑物内锚固段长度1.8米。

与楼板连接的锚环直径(mm):￠16钢筋

楼板混凝土标号:C30；

钢丝绳安全系数为:3.500；

钢丝绳与墙距离为(m):2.800；

悬挑水平钢梁在建筑物大转角处采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面钢丝绳距离建筑物1.00m。

大横杆的自重标准值:P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:P2=0.300×0.800/(2+1)=0.080kN/m；

活荷载标准值:Q=3.000×0.800/(2+1)=0.800kN/m；

静荷载的设计值:q1=1.2×0.038+1.2×0.080=0.142kN/m；

活荷载的设计值:q2=1.4×0.800=1.120kN/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=0.08×0.142×1.5002+0.10×1.120×1.5002=0.278kN.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(0.278×106,0.327×106)/5080.0=64.370N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=64.370N/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+0.080=0.118kN/m；

活荷载标准值:q2=Q=0.800kN/m；

V=0.677×0.118×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×0.800×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)=1.758mm；

大横杆的最大挠度1.758mm小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150mm与10mm，满足要求！

大横杆的自重标准值：p1=0.038×1.500=0.058kN；

脚手板的自重标准值：P2=0.300×0.800×1.500/(2+1)=0.120kN；

活荷载标准值：Q=3.000×0.800×1.500/(2+1)=1.200kN；

集中荷载的设计值:P=1.2×(0.058+0.120)+1.4×1.200=1.893kN；

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=1.2×0.038×0.8002/8=0.004kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.893×0.800/3=0.505kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.509kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.509×106/5080.000=100.102N/mm2；

小横杆的最大应力计算值σ=100.102N/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=5×0.038×800.04/(384×2.060×105×121900.000)=0.008mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.120+1.200=1.378kN；

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)=0.997mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.008+0.997=1.005mm；

小横杆的最大挠度和1.005mm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0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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=0.038×0.800=0.031kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.300×0.800×1.500/2=0.180kN；

活荷载标准值:Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.031+0.180)+1.4×1.800=2.773kN；

R<6.40kN，单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]×19.60=4.328；

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹笆片脚手板，标准值为0.30

NG2=0.300×4×1.500×(0.800+0.2)/2=0.900kN；

(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=0.140×4×1.500/2=0.420kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005

NG4=0.005×1.500×19.600=0.147kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.795kN；

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=3.000×0.800×1.500×2/2=3.600kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo=0.450kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.450×0.840×0.645=0.171kN/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=1.2×5.795+1.4×3.600=11.994kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.795+0.85×1.4×3.600=11.238kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.171×1.500×

1.8002/10=0.099kN.m；

六、立杆的稳定性计算:

不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：N=11.994kN；

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=11994.000/(0.186×489.000)=131.865N/mm2；

立杆稳定性计算σ=131.865N/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=11.238kN；

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=11237.616/(0.186×489.000)+98703.553/5080.000=142.983N/mm2；

立杆稳定性计算σ=142.983N/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=0.171kN/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=3.871kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.871kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l0/i=200.000/15.800的结果查表得到φ=0.966，l为内排架距离墙的长度；

又：A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；

Nl=8.871

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=8.871小于双扣件的抗滑力16.0kN，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800mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1000mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=866.20cm4，截面抵抗矩W=108.30cm3，截面积A=21.95cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×5.795+1.4×3.600=11.994kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.950×0.0001×78.500=0.207kN/m；

悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)

悬挑脚手架支撑梁变形图(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]=13.864kN；

R[2]=10.884kN；

最大弯矩Mmax=1.413kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.413×106/(1.05×108300.0)+

0.000×103/2195.0=12.425N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值12.425N/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16a号工字钢钢,计算公式如下

φb=570×10.0×63.0×235/(1000.0×160.0×235.0)=2.24

经过计算得到最大应力σ=1.413×106/(0.944×108300.00)=13.815N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=13.815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由左至右各钢绳拉力分别为：

某某大型公园工程施工组织设计方案【精品施组】.docRU1=14.722kN；

十一、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=14.722kN

如果上面采用钢丝绳苏J／T18-2007(二) 建筑防水构造图集（二） AU3－自粘橡胶改性沥青防水卷材，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：