扣件式钢管脚手架项设计

1、.专项设计方案(扣件式钢管脚手架)工程名称：建宁县残疾人托养中心工程 建设单位： 建宁县残疾人联合会 施工单位： 福建省三明磐石建设工程有限公司 2011年11月5日专项设计方安报审表 共 页 第 页工程名称建宁县残疾人托养中心施工单位福建省三明磐石建设工程有限公司编制单位 现报上建宁县残疾人托养中心工程扣件式钢管脚手架专项设计方案文件，请予以审查主 编王小冬编制人张有强工程项目部/专业分包施工单位 （盖章）技术负责人审核单位总承包单位审核意见： 2011年11月5 日总承包单位 （盖章）审核人审批人审核单位监理审查意见：监理审查结论： 同意实施 修改后报 重新编制监理单位 （盖章）专业监理工

2、程师日期：总监理工程师日期：一、编制依据：1、根据福建省建筑轻纺设计院设计的建宁县残疾人托养中心工程施工图纸及根据本工程施工现场情况。2、建筑施工安全检查标准JGJ59-99；3、建筑施工安全检查标准实施指南；4、建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-91；5、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；6、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001；7、2002年版工程建设标准强制性条文房屋建筑部分（施工安全）；8、钢结构设计规范（GBJ17-2003）；9、建筑工程预防高处坠落事故若干规定；10、冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）；11、混凝土结构设计

3、规范（GB50010-2002）；12、编制建筑施工脚手架安全技术标准统一规定。二、工程概况建宁县残疾人托养中心工程； 工程建设地点:建宁县水南；属于框架结构； 地上5层； 地下0层；建筑高度：18.9m；标准层层高：3.6m ；总建筑面积：3746.55平方米；总工期：270天。本工程由建宁县残疾人联合会投资建设，福建省建筑轻纺设计院设计，泉州泉城勘察有限公司地质勘察，三明市工程建设监理有限公司监理，福建省三明磐石建设工程有限公司组织施工；由王小冬担任项目经理，王佩芳担任技术负责人。根据本工程施工现场情况，各个立面地坪至檐口压顶高度均为18.9米，架体搭设高度为20.4m；2、背立面2-3轴

4、间应设一个安全通道。三、落地双排扣件式钢管脚手架计算：（一）、参数信息:1.脚手架参数双排脚手架搭设高度为 20.4 m，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：横距Lb为 1.05m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.8 m；内排架距离墙长度为0.30m；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 48×3.5（计算取48×3.0）； 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用两步三跨，竖向间距 3.6 m，水平间距4.5 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为单扣件；2.活荷载参数施工均布活荷载标准值:2.000 kN/m2；脚手架用途:装修脚手架；同时施工层

5、数:2 层；3.风荷载参数本工程地处福建建宁县，基本风压0.32 kN/m2；风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数s 为0.214；4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):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/m):0.150；安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:无；每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.033；脚手板铺设总层数:13；5.地基参数地基土类型:夯实素填土上铺C20砼垫层；地基承载力标准值(kPa):120.0

6、0；立杆基础底面面积(m2):0.20；地基承载力调整系数:1.00。 （二）、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=0.033 kN/m ；脚手板的自重标准值:P2=0.3×1.05/(2+1)=0.105 kN/m ；活荷载标准值: Q=2×1.05/(2+1)=0.7 kN/m；静荷载的设计值: q1=1.2×0.033+1.

7、2×0.105=0.166 kN/m；活荷载的设计值: q2=1.4×0.7=0.98 kN/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: M1max = 0.08q1l2 + 0.10q2l2跨中最大弯距为 M1max=0.08×0.166×1.52+0.10×0.98×1.52 =0.25 kN·m；支座最大弯距计算公式如下: M2max = -0.10q1l2 - 0.117q

8、2l2支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.166×1.52-0.117×0.98×1.52 =-0.295 kN·m；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： =Max(0.25×106,0.295×106)/4490=65.702 N/mm2；大横杆的最大弯曲应力为 = 65.702 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 f=205 N/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： max = (0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI其中：

9、静荷载标准值: q1= P1+P2=0.033+0.105=0.138 kN/m； 活荷载标准值: q2= Q =0.7 kN/m； 最大挠度计算值为： = 0.677×0.138×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.7×15004/(100×2.06×105×107800) = 1.793 mm；大横杆的最大挠度 1.793 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500/150 mm与10 mm，满足要求！（三）、小横杆的计算:根据JGJ130-2001第5.

10、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= 0.033×1.5 = 0.05 kN；脚手板的自重标准值：P2=0.3×1.05×1.5/(2+1)=0.158 kN；活荷载标准值：Q=2×1.05×1.5/(2+1) =1.050 kN；集中荷载的设计值: P=1.2×(0.05+0.158)+1.4 ×1.05 = 1.719 kN； 小横杆计算简图2.强度验算

11、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 = ql2/8Mqmax = 1.2×0.033×1.052/8 = 0.006 kN·m；集中荷载最大弯矩计算公式如下:Mpmax = Pl/3Mpmax = 1.719×1.05/3 = 0.602 kN·m ；最大弯矩 M = Mqmax + Mpmax = 0.607 kN·m；最大应力计算值 = M / W = 0.607×106/4490=135.22 N/mm2 ；小横杆的最大弯曲应力 =135

12、.22 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 205 N/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:qmax = 5ql4/384EIqmax=5×0.033×10504/(384×2.06×105×107800) = 0.024 mm ；大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.05+0.158+1.05 = 1.257 kN；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:pmax = Pl(3l2 - 4l2

13、/9)/72EIpmax = 1257.45×1050×(3×10502-4×10502/9 ) /(72×2.06×105×107800) = 2.327 mm；最大挠度和 = qmax + pmax = 0.024+2.327 = 2.35 mm；小横杆的最大挠度为 2.35 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050/150=7与10 mm,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，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

14、的抗滑承载力按照下式计算(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；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 = 0.033×1.5×2/2=0.05 kN；小横杆的自重标准值: P2 = 0.033×1.05/2=0.017 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.3×1.05×1.5/2=0.236 kN；活荷载标准值: Q = 2×1.05×1.5 /2 = 1.575 kN；荷载的设计值: R=1.2&

15、#215;(0.05+0.017+0.236)+1.4×1.575=2.569 kN；R < 8.00 kN，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，为0.1248kN/m NG1 = 0.1248+(1.50×2/2)×0.033/1.80×20.40 = 3.112kN；(2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.3×13×1.5×(1.05

16、+0.3)/2 = 3.949 kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0.15kN/m NG3 = 0.15×13×1.5/2 = 1.462 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2 NG4 = 0.005×1.5×20.4 = 0.153 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 8.676 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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 = 2×1.05×1.5×2/2 =

17、 3.15 kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×8.676+ 0.85×1.4×3.15= 14.16 kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×8.676+1.4×3.15=14.822kN；（六）、立杆的稳定性计算: 风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7z·s·0其中 0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0 = 0.32 kN/m2； z

18、 - 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：z= 0.74； s - 风荷载体型系数：取值为0.214；经计算得到，风荷载标准值为: Wk = 0.7 ×0.32×0.74×0.214 = 0.035 kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为: Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.035×1.5×1.82/10 = 0.021 kN·m；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) + MW/W f立杆的轴心

19、压力设计值 ：N = 14.160 kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) f立杆的轴心压力设计值 ：N = N'= 14.822kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.59 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k = 1.155 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： = 1.5 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.118 m；长细比: L0/i = 196 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的

20、结果查表得到 ：= 0.188立杆净截面面积 ： A = 4.24 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/mm2；考虑风荷载时 = 14160.024/(0.188×424)+20515.247/4490 = 182.209 N/mm2；立杆稳定性计算 = 182.209 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时 = 14821.524/(0.188×424)=185.938 N/mm2；立杆稳定性计算 = 185.938 N/mm2 小于 立杆的抗压强度

21、设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！（七）、最大搭设高度的计算: 按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.3.6条考虑风荷载时,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：Hs = Af - (1.2NG2k + 0.85×1.4(NQk + MwkA/W)/1.2Gk构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为：NG2K = NG2+NG3+NG4 = 5.564 kN；活荷载标准值 ：NQ = 3.15 kN；每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk = 0.125 kN/m；计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：

22、 Mwk=Mw / (1.4×0.85) = 0.021 /(1.4 × 0.85) = 0.017 kN·m；Hs =( 0.188×4.24×10-4×205×103-(1.2×5.564+0.85×1.4×(3.15+0.188×4.24×100×0.017/4.49)/(1.2×0.125)=37.067 m；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.3.6条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米

23、：H = Hs /(1+0.001Hs)H = 37.067 /(1+0.001×37.067)=35.742 m；H= 35.742 和 50 比较取较小值。经计算得到，脚手架搭设高度限值 H =35.742 m。脚手架单立杆搭设高度为20.4m，小于H，满足要求！（八）、连墙件的稳定性计算: 连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl = Nlw + N0连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z0.92，s0.214，00.32，Wk = 0.7z·s·0=0.7 ×0.92×0.214×0.32 = 0.044 kN/m2；每个连

24、墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.2 m2；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)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= 5.000 kN；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 = 1 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 6 kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = ·A·f其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 300/15.9的结果查表得到 =0.949，l为内排架距离墙的长度； A

25、= 4.24 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.949×4.24×10-4×205×103 = 82.487 kN；Nl = 6 < Nf = 82.487,连墙件的设计计算满足要求！连墙件采用单扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl =6小于单扣件的抗滑力 8 kN，满足要求！ 连墙件扣件连接示意图（九）、立杆的地基承载力计算: 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p fg 地基承载力设计值:fg = fgk×kc = 120 kPa； 其中，地基承载力标准值：fgk= 120 kPa ；脚手架地

26、基承载力调整系数：kc = 1 ； 立杆基础底面的平均压力：p = N/A =70.8 kPa ；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N = 14.16 kN；基础底面面积 ：A = 0.2 m2 。p=70.8kPa fg=120 kPa 。地基承载力满足要求！四、脚手架搭设材料要求：1、架体各杆件、连墙杆、及预埋插管均应采用48mm×3.5mm的钢管，并应符合现行国家标准直缝电焊钢管（GB/T13793）或低压流体输送用焊接钢管（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。2、采用可锻铸铁制作的扣件

27、，其材质应符合国家标准钢管脚手架扣件（GB15831）的规定。3、严禁将外径不同的钢管混合使用，钢管严禁打孔。4、底座设可锻铸铁制造标准底座与焊接底座两种，底座为：150mm×150mm×8mm的钢板，上部焊57mm×3.5mm钢管L150mm。五、脚手架搭设安全技术措施：1、搭设人员必须是经过按现行国家标准（GB5036）考核合格的专业架子工，上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。2、搭设时按施工组织设计中进行安全技术交底进行作业。3、搭设人员必须佩戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋。4、进场的钢管，扣件应进行验收，不合格的产品不得使用，且构配件应按品种、规格分类，

28、堆放整齐、平稳、堆放场地不得有积水。5、架体基础地面承载力应达到60KN/m2，并在其上浇注200m厚的C15混凝土垫层。地面承载力达不到60KN/m2时，必须进行夯实，且将混凝土标号提高到C20，并在其中配筋。每根立杆底部设置底座和垫板，垫板采用两块，每块规格为0.5m×0.4m×0.05m松木板的木垫。6、纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接；纵向水平杆的对接扣件应交错布置，两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内；不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3；搭接长度不应小于1m,应

29、等间距设置3个旋转扣件固定,端部扣件部盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm；主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣连接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。7、竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设，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。8、每根立杆底部应设置底座及垫板。立杆接长除顶层步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。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宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；搭接长度不应小于1m，应

30、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小于100mm。立杆顶端高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。9、在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm。10、连墙件应2步3跨设置，宜优先采用菱形布置，也可采用方形、距形布置，连墙杆预埋插管埋深不得小于250m。立杆上的连墙件必须与建筑结构预埋件可靠连接。连墙件的布置应靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm；连墙件的连墙杆宜呈水平设置，当不能水平设置时，与脚手架连接的一端应下斜连接且倾斜角度不得大于10度，不应采用上斜连接。11、当脚手架下部

31、暂不能设连墙件时可搭设抛撑，抛撑应采用通长杆件与架体可靠连接，与地面的倾角在45°60°之间；连接点中心至主节点的距离不应大于300mm。抛撑应在连墙件连接后方可拆除。12、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距底上皮不大于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，高度差不应大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。13、剪刀撑、横向斜撑搭设应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，各底层斜杆下端必须支承在垫块或垫板上。

32、14、第二段挑悬架在立杆转角处及中间每隔6跨设置横向斜撑成“之”字形，防止风涡流，抗上升翻流作用的措施。15、脚手架应在外侧立面沿整个长度和高度上设置连续剪刀撑，每道剪刀撑跨越立杆根数为5-7根，最小距离不得小于6m，剪撑水平夹子角为450-600，将构架与悬挑梁（架）连成一体。16、构架底部与悬挑结构应连接牢靠，不得滑动或窜动。构架底部应设置纵向和横向扫地杆，扫地杆应贴近悬挑梁（架），纵向扫地杆距悬挑梁（架）不得大于20cm；首步架纵向水平杆步距不得大于1.5m。17、沿架体外围必须用密目式安全网全封闭, 密目式安全网设置在脚手架外立杆的内侧,张挂时,密目网上的每个环扣都必须穿入符合规定的纤维绳。18、悬挑架架体底部的脚手板必须铺设牢靠、严实，且用平网及密目式安全网双层兜底。19、在每步架体外立杆内侧应设置上下两道防护拦杆及每一个作业层设挡脚板（挡脚笆），上道栏杆高度为1.2m，下道栏杆高度为0.6m,挡脚板高度为0.18m(挡脚笆高度不小于0.5m)。20、扣件规格必须与钢管外径相符。螺栓拧紧扭力矩不应小于40N·m，且不大于65N·m。21、当有六级及