修改后悬挑外脚手架施工方案

一、工程概况1. 工程名称：阜丰豪庭(一期)商住楼工程2. 工程地点：中山市阜沙镇阜港西路3. 建设单位：中山市广弘房地产开发有限公司4. 设计单位：中山市水利水电勘测设计征询有限公司5. 监理单位：广东达安工程项目管理有限公司6. 施工单位：中山市大宇建筑工程有限公司7. 工程类别及等级：二类8.施工工期：720天 9. 工程质量等级：市优良工程10、由梁卫超担任项目经理，刘建民担任技术负责人。本工程位于中山市阜沙镇阜港西路。现建一期第二段14～16、22、23栋；建筑面积约为18922.27m2，该工程是11+1层框架结构组成的建筑，建筑高度为38.5米；底层为商铺，层高高度为5.5米，以上标准层为3米。二、脚手架工程设计及搭设参数本工程外脚手架采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在二层平面设工字钢悬挑并钢丝绳斜拉结构，在九层平面设钢管斜撑并附加钢丝绳斜拉卸荷结构。（见附图1、2）脚手架钢管选用ф48×3.5；外挑工字钢采用I18，长度约为2.9米（阳台为4.4m）；固定工字钢在楼面上用2ф16的圆钢，距外墙边为1.3米。立杆纵向间距为1.5米，内立杆距外墙0.35m，外立杆距外墙面为1.4米，大横杆间距为1.8米，小横杆长度为1.5米。脚手架与建筑物的连墙拉结采用拉筋和顶撑配合使用的刚性连接方式:拉筋用ф6.5钢筋，顶撑用ф48×3.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米。卸荷钢丝绳吊点水平间距以2个立杆间距为准，即1.5×2=3.0m；钢丝绳张拉高度为两步架高，即1.8×2=3.6m，吊点距墙面1.4m，斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角α的正切值tanα=3.6/1.4=2.571（见附图2）。悬挑架高11×3.0米=33.0米,再上女儿墙约1.35米及高出女儿墙1米,总计:33.0+1.35+1.0=35.35米,故按35.35米对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。三、悬挑架的荷载取值及水平悬挑梁设计3.1悬挑架荷载的取值与组合3.1.1计算基数：计算高度H=35.35m步距h=1.8m立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2023）：钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距ld=1.40m施工活荷载qk=2KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m3.1.2脚手架结构自重（涉及立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2023）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1248KN/mNG1K=H×gk1=35.35×0.1248=4.4117KN3.1.3构配件自重（涉及脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）⑴外立杆①竹笆板，按2步设一层计，共11层，单位荷重按0.14kN/m2（按实）计：NG2K-1=（11×la×lb×0.103）/2×103=(11×1.05×1.5×0.14)/2×103=771.75N②栏杆、挡脚板（按11层计，栏杆每步架1根）NG2K-2=（2×11×la×G1+11×G2）×103=（2×11×1.5×0.0384+11×0.0132）×103=1412.4N③安全网NG2K-3=H×la×G3×103=35.35×1.5×0.01×103=530N④合计NG2K=771.75+1412.4+530=2714.15N⑵内立杆①竹笆板NG2K-1=（11×la×lb×0.14）/2×103+（11×la×lc×0.14）/2×103=（11×1.05×1.5×0.14+11×0.35×1.5×0.14）/2×103=1617N②纵向横杆（搁置悬挑部分的竹笆板用）NG2K-2=11×la×G1=11×1.5×0.0384×103=633.6N③合计NG2K=1617+633.6=2250.6N3.1.4施工均布活荷载按规范规定，取最不利情况，按荷载最大的装修脚手架考虑，即同时3层作业层施工：外立杆NQK外=3×la×lb×qk/2=3×1.5×1.05×2/2=4.725kN内立杆NQK内=3×la×lb×qk/2+3×la×lc×qk=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN3.1.5垂直荷载组合⑴外立杆N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外=1.2×(4.4117+2.7142)+1.4×4.725=15.166kN⑵内立杆N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内=1.2×(4.4117+2.2506)+1.4×7.425=18.390kN3.2水平悬挑梁设计本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构，水平悬挑型钢梁采用I18工字钢，长2.9m（局部4.4m），在二层楼面上预埋2ф16的圆钢对工字钢进行背焊固定，距外墙边1.3m。根据《钢结构设计规范》（GB50017—2023）规定进行下列计算与验算：计算模型：计算时不考虑工字钢末端斜拉钢丝绳的作用，钢丝绳的承载力作为安全储备。⑴I18工字钢截面特性：Wx=152.2×103mm3,I=1369.9×104mm4,自重q=0.2299kN/m，弹性模量E=206×103N/mm2，翼缘宽度b=70mm，翼缘平均厚度δ=10.5mm，高度h=180mm。⑵最大弯矩Mmax=N1×1.4+N2×0.35+q×1.52/2=15.166×1.4+18.390×0.35+0.2299×1.52/2=27.928kN·m⑶强度验算σ=Mmax/（γx×Wx）γx----截面发展系数，对I形截面，查表得：γx=1.05；Wx----对x轴的净截面抵抗矩，查表得：Wx=152.2×103mm3。f----型钢的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。σ=27.928×106/（1.05×152.2×103）=174.75N/mm2＜f=215N/mm2∴安全。⑷整体稳定验算根据刚结构设计的规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通工字钢受弯要考虑整体稳定问题。按附录一之（二），本悬臂梁跨长1.4米折算成简支梁，其跨度为2×1.4=2.8米，按下列公式计算整体稳定系数ψ：ψ=（570bδ/l1h）·235/σs=[570×70×10.5/（2800×180）]×235/215=0.9086则悬挑梁弯曲应力为：σ=Mmax/（Ψ×Wx）=27.928×106/（0.9086×116.8×103）=210.88N/mm2＜f=215N/mm2∴安全。⑸刚度验算ω=N1l3/3EI+N2a2(3l-a)/6EIN1、N2----作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（KN）；E----弹性模量，E=206×103N/mm2。I----钢材的抗弯强度设计值，Q235钢，取f=215N/mm2。ω=(15.166×103×14003)/(3×2.06×105×1369.9×104)+[18.390×10×3502×(3×1400-350)]/(6×2.06×105×1369.9×104)=5.428mm＜L/250=1400/250=5.6mm，满足规定。⑹I18号工字钢后部锚固钢筋设计①锚固钢筋的承载力验算锚固选用2ф16圆钢预埋在二层平板上，吊环承受的拉力为：N3=Mmax/1.3=27.928/1.3=21.48KN吊环承受的拉应力为：σ=N/A=21.48×103/（2×0.785×162）=53.45N/mm2＜[σ]=215N/mm2∴满足规定。②锚固钢筋的焊缝验算σ=F/（lW·δ）F----作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=F3=17297N；lW----焊缝的计算长度，取lW=160-10=150mm。δ----焊缝的计算厚度，取16mm。σ=21.48×103/（150×16）=8.95N/mm2＜[σ]=160N/mm2∴满足规定。⑺由计算结果可知，当挑梁采用I18号工字钢时，其强度、挠度、稳定性均符合规定，为安全计本工程另设立钢丝绳拉索，作为安全储备。四、立杆稳定性计算4.1无风荷载时，立杆稳定性计算：N/（∮A）≤fN——计算立杆最大垂直力设计值，取N=N2=18.390kN；∮——轴心受压构件的稳定系数，根据长细比λ查（JGJ130—2023）附录C表C取值；根据第5.3.3条规定：立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×180=312cm长细比：λ=l0/i（钢管回转半径）=312/1.58=197.5，查附录C，∮=0.185A——立杆的截面面积，查本规范附录B表B采用：A=489mm2立杆稳定性计算：N/（∮A）=18390/（0.185×489）=203.28N/mm2<f=215N/mm2,安全。4.2在风荷载作用下，立杆稳定性计算：N/（∮A）+MW/W≤fMW——由风荷载设计值产生的弯矩，按本规范（5.3.4）式计算；W——钢管立杆的截面模量，查附录B表B：W=5.08cm3；⑴由风荷载产生的弯矩计算①水平风荷载标准值ωk=0.7μz·μs·ω0μz——风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》（GBJ9）：B类地区，脚手架高35.35m，查表得：μz=1.495；μs——脚手架风荷载体型系数，按本规范4.2.4规定采用：查表得：敞开式脚手架的挡风面积为1.8×1.5×0.089=0.2403m2密目网的挡风系数取0.5，则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.8×1.5-0.2403）×0.5+0.2403=1.47015m2其综合挡风系数为∮=1.47015/（1.8×1.5）=0.5455查规范表4.2.4，背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3∮，即：μs=1.3×0.5455=0.7092；ω0——基本风压。根据《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定：ω0=0.45。ωk=0.7×0.45×1.495×0.7092=0.334KN/m②由风荷载产生的弯矩计算MW=0.85×1.4×ωklah2/10=0.85×1.4×0.334×1.5×1.82/10=0.1932KN.m⑵立杆稳定性计算N/（∮A）+MW/W=18390/（0.185×489）+0.1932×106/(5.08×103)=241.31kN/mm2＞f=215kN/mm2,不满足规定。结论：经计算，架体稳定性不能满足规定，不能直接将脚手架搭设到顶，应采用卸荷措施。本工程拟在9层平面设立钢丝绳斜拉并钢管斜撑卸荷结构，卸荷高度：4×3.0＋1.35＋1.0=14.35m。因此，架体稳定性计算时最大垂直力设计值取：N=15.023KN(9层以下荷载)。N/（∮A）+MW/W=15023/（0.185×489）+0.1932×106/(5.08×103)=204.09kN/mm2＞f=215kN/mm2,安全。五、连墙件计算连墙构造对外脚手架的安全至关重要，必须引起高度重视，保证架体稳固。连墙拉筋用Ф6.5钢筋拉到剪力墙上,顶撑用Ф48×3.5钢管，水平距离4.5m，竖向距离为3.6米，具体布置详后附图3。5.1作用于脚手架上的水平风荷载标准值：ωk=0.334KN（同脚手架稳定计算数值）由风荷载产生的连墙件轴向力设计值：N1w=1.4ωkAw=1.4×0.334×3.6×4.5=7.575KN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0，对双排脚手架取5.0KN连墙件轴向力设计值Nl=N1w+N0=7.575+5=12.575KN2Ф6拉筋的承载力：N=2[fy]s=2×210×3.14×3.252=13.93KN＞N1w=12.575KN所以连墙件拉筋用2Ф6筋满足规定。5.2连墙设立的注意事项：①保证杆件的连接可靠，扣件必须拧紧，垫木必须夹持稳固，避免脱出。②装设连杆时应保持立杆的垂直度规定，避免拉杆时产生变形。③连墙构造中的连墙杆或拉筋应垂直于墙面设立，并呈水平位置或稍可向脚手架一端倾斜，但不允许向上翘起。六、斜拉钢丝绳并钢管斜撑卸荷计算6.1构造设计及措施⑴钢丝绳吊点水平间距以2个立杆纵距为准，即1.5×2=3.0m。⑵为减少斜拉引起的水平力，避免立杆与小横杆连接扣件发生滑移，而引起立杆向内侧弯曲变形，应使斜拉钢丝绳与水平短横杆的交角α尽量大，一般tanα≥2.5-4.5为宜。本工程钢丝绳张拉高度3.6m，吊点距墙面1.4m，tanα=3.6/1.4=2.571，见附图2。⑶斜拉钢丝绳用手动葫辘拉紧后再固定，做到所有钢丝绳拉紧限度基本相同，避免钢丝绳受力不均匀。⑷吊点必须在立杆与大横杆、小横杆的交点处，钢丝绳必须由大横杆底部兜紧。⑸在吊点下方及内立杆与小横杆节点下附加斜撑杆，与钢丝绳共同受力。⑹每个斜拉点设水平杆支撑在建筑物水平梁上，抵消斜拉钢丝绳水平方向拉力，防止脚手架水平方向变形。6.2荷载的取值与组合6.2.1计算基数：计算高度H=14.35m步距h=1.8m立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2023）：钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距lc=1.40m施工荷载qk=3KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m6.2.2脚手架结构自重（涉及立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）；查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ30—2023）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1284KN/mNG1K=H×gk1=14.35×0.1284=1.843KN6.2.3构配件自重（涉及脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等）⑴外立杆①竹笆板，按2步设一层计，共四层，单位荷重按0.14kN/m2计；NG2K-1=（4×la×lb×0.14）/2×103=(4×1.05×1.5×0.14)/2×103=441N②栏杆、挡脚板（按4层计）查表4.2.1-2NG2K-2=（2×4×la×G1+4×G2）×103=（2×4×1.5×0.0384+4×0.0132）×103=513.6N③安全网NG2K-3=H×la×G3×103=14.35×1.5×0.01×103=215.25N④合计NG2K=441+513.6+215.25=1169.85N⑵内立杆①竹笆板NG2K-1=（4×la×lb×0.14）/2×103+（4×la×lc×0.14）/2×103=（4×1.05×1.5×0.14+4×0.35×1.5×0.14）/2×103=588N②纵向横杆（搁置悬挑部分的竹笆板用）NG2K-2=4×la×G1=4×1.5×0.0384×103=230.4N③合计NG2K=588+230.4=818.4N6.2.4施工荷载外立杆NQK外=2×la×lb×qk/2=2×1.5×1.05×3/2=4.725kN内立杆NQK内=2×la×lb×qk/2+2×la×lc×qk=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN6.2.5垂直荷载组合⑴外立杆N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外=1.2×(1.843+1.1699)+1.4×4.725=10.230kN⑵内立杆N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内=1.2×(1.843+0.8184)+1.4×7.425=13.589kN6.3卸荷结构计算6.3.1计算模型计算时按脚手架外立杆卸荷点以上的荷载由钢丝绳承担，内立杆卸荷点以上的荷载由内斜撑钢管承担，不考虑外斜撑钢管的作用（作为安全储备）。小横杆支承于砼墙柱上及加上连墙件的拉结，脚手架基本无侧向位移，小横杆支座可按可动铰支座考虑。如下图所示：6.3.2钢丝绳的承载力验算⑴钢丝绳的计算拉力tanα=3.6/1.4=2.571α=68.746°sinα=0.932∑MC=0PX•sinα•1.05-N1•1.05=0PX=10.230×1.05/(1.05×0.932)=10.976KN⑵钢丝绳自身的极限承载力采用ф16（6×19）的钢丝绳，按下式求出其理论承载力：P理=α•Pg/Kα----考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，查表4-4-13得：α=0.85；K----钢丝绳使用安全系数，查表4-4-24得：K=8；Pg----钢丝绳破断拉力总和，查表4-4-14得：Pg=125.0KN。P理=0.85×125.0/8=13.281KN＞PX=10.976KN满足规定。6.3.3内斜撑钢管的承载力计算⑴斜撑钢管的计算拉力∑Y=0Pn•sinα2-N2=0Pn=13.589/sin75.965°=14.007KN⑵斜撑钢管的承载力验算ф48×3.5的钢管截面参数：截面积A=489mm2；回转半径i=15.8mm；自重38.4N/m①强度验算：σ=Pn/A=14.007×103/489=28.6N/mm2＜f=215N/mm2∴满足规定。②刚度验算：λ=l0/i=(2500/sin75.965°)/15.8=163.1＜[λ]=200(一般支撑)∴满足规定。6.4结论∵钢丝绳、斜撑钢管的强度、刚度均满足规范规定规定。∴卸荷结构满足规定，脚手架安全。七、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立在同步内，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，应立即设立连墙件。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，端部扣件盖板的边沿至杆端距离不应少于100mm。立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。⑸纵向水平杆搭设应符合下列规定：①纵向水平杆宜设设立在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。②纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。⑹脚手架必须设立纵、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、横向支撑的设立符合下列规定：①本工程外脚手架高度小于50m，连墙件每3.6m×4.5m设一根。②连墙件宜靠近主节点设立，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立；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立连墙件，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，应采用临时稳定措施，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450—600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)450500600剪刀撑跨越立杆的最多根数(n)765⑥本工程脚手架高度在24m以上，必须在外侧立面上连续设立剪刀撑，并应由底至顶连续设立。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互相距离不应大于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沿的长度不应小于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中栏杆应居中设立。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竹笆脚手板应按其主竹筋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