外脚手架施工方案1.docx

目 录
一、工程概况 - 1 -
二、设计依据及构造要求 - 1 -
三、施工要求 - 2 -
3.1构造和设置要求 - 2 -
3.2施工工艺 - 2 -
四、脚手架稳定性验算 - 2 -
1、满堂支架稳定性 - 3 -
2、双排脚手架稳定性 - 5 -
五、脚手架的拆除 - 15 -
六、脚手架的安全防范措施 - 16 -

一、工程概况
本工程为滨海旅游科技产业园地块一、二工程，建筑面积：153000平方米，地上2-5层，钢结构与框架结构。单体最大面积：19900平方米，建筑高度33米，最大跨度99米。
该工程位于天津市滨海新区汉沽区旅游区内，东南侧为城市绿化带及海滨大道，西北侧隔中央大道与中心生态城遥相呼应，地块东北方向与产业大道比邻，本工程涉及建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业。工程包括14幢标准厂房，层数为二到五层，其中二栋二层厂房（多层）,十栋三层厂房（多层），二栋五层厂房（高层），各栋厂房（除厂房一外）绿色光庭一侧框架结构部分各设有一层夹层。最大单体（厂房一）占地面积8272m2，厂房的建筑高度为13.3-27.3米，厂房中间部分为轻钢结构，两端为钢筋混凝土框架结构。
二、设计依据及构造要求
1、本计算根据中国建筑出版社《建筑施工脚手架实用手册》；
2、现场施工的条件和要求
3、结构施工图纸
4、《建筑施工手册》第二版
5、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》。
6、国家及行业现行规范规程及标准
7、施工中不允许超过设计荷载。
8、小横杆、大横杆和立杆是传递垂直荷载的主要构件。而剪力撑、斜撑和连墙件主要保证脚手架整体刚度和稳定性的。并且加强抵抗垂直和水平作用的能力。扣件则是架子组成整体的联结件和传力件。
9、搭设要求：扣件式满堂脚手架支撑。
三、施工要求
本工程内支撑采用扣件式满堂钢管脚手架。使用Ф48mm、壁厚3.5mm钢管,加密立杆的间距,模板为14mm的竹胶板, 松木材料（50×100、100×100）,使其达到承载力要求,顶板砼板厚100mm/110mm厚。
3.1构造和设置要求
（1）扣件式钢管脚手架主要由立杆、纵横水平杆、斜杆等组成，各种杆件采用Ф48mm、壁厚3.5mm钢管，立杆采用3m，2.4m,横杆长度采用4.5m，6m扣件式钢管。
（3）扣件与钢管的接触面要保证严密，确保扣件与钢管连接紧固。
（4）扣件和钢管的质量要合格，满足施工要求，对发现脆裂、变形、滑丝的后禁止使用。
3.2施工工艺
根据结构受力分析，脚手架立杆纵横距为0.9m，步距1.5m,框梁下立杆纵距为0.3m。纵横方向每隔3m—5m布设一道剪刀撑，并与水平杆连接牢固。
施工流程:①树立杆→②摆放扫地杆,并与立杆连接→③纵横向水平横杆,并与相应立杆连接(加设剪刀撑及斜撑)→④搭设剪刀撑
四、脚手架稳定性验算
1、满堂支架稳定性
支架采用立杆横距90cm，立杆纵距90cm，步距1.5m进行布置

计算过程如下：
荷载参数：
混凝土与钢筋自重：25KN/ m3；
施工人员设备均布荷载标准值：1KN/ ㎡；
浇筑和振捣均布荷载标准值：1KN/ ㎡；
模板自重标准值：0.5KN/ ㎡；
10m以下支架不需要计算架体自重，风荷载不计算
模板支架立杆荷载标准值：
作用于支架上的荷载分为永久静荷载和活荷载
静荷载：NG1=0（忽略不计）
模板自重：NG2=0.5×0.9×0.9=0.41KN
钢筋砼自重：NG3=25×0.6×0.9×0.9=12.15KN
活荷载（施工人员设备和浇筑、振捣）：NQ=（1+1）×0.9×0.9=1.62KN NG= NG2+ NG3=0.41+12.15=12.56KN
立杆轴向力：N=1.2NG+1.4NQ=15.672+2.268=17.94KN（不组合风荷载）
立杆的轴向承载力计算公式：N≤φAf（查JGJ130-2001建筑施工扣件式脚手架安全技术规范）
其中：N—立杆轴心压力设计值（KN）：17.94KN（由以上计算得出）
φ —轴心受压立杆的稳定系数，由长细比L0/i查表得到。
i—计算立杆的截面回转半径（cm）：由规范（5.1.7）查表得：i=1.58cm。
A—立杆的净截面积（mm2）:A=489 mm2；
f—钢管立杆抗压强度设计值：f=205.0 N/mm2(采用规范表5.1.6)
L0—计算长度（m）
参照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》，按下式计算：
L0=h+2a
a—立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度：a=0.3m；
h—横杆步距：1.5m
上式计算结果：
立杆计算长度L0=h+2a=1.5+0.3×2=2.1m
L0/i=210/1.58=132.9
由长细比L0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数：φ=0.381；
立杆的轴向承载力：φAf =0.381×489×205=38.193KN；
N=17.94KN＜φAf=38.193KN,满足要求。
考虑到架体的抗倾覆及整体承载力效果，剪刀撑横向每5m一道，纵向设置三道，扫地杆距底30cm，上下两道，搭设时按照本规范要求执行，故此模板支撑架能够满足要求。
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
其中 p —— 立杆基础底面的平均压力 (N/mm2)，p = N/A；p = 34.39
N —— 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 8.60
A —— 基础底面面积 (m2)；A = 0.25
fg —— 地基承载力设计值 (N/mm2)；fg = 40.00
地基承载力设计值应按下式计算
fg = kc × fgk
其中 kc —— 脚手架地基承载力调整系数；kc = 0.40（查规范）
fgk —— 地基承载力标准值；fgk = 100.00（查规范）
地基承载力的计算满足要求!
2、外脚手架稳定性
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。
计算的外脚手架为双排脚手架，搭设高度为17～23米，立杆采用单立管。
搭设尺寸为：立杆的纵距1.20米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.80米。
采用的钢管类型为48×3.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距3.60米。
施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2-3层，脚手板共铺设2-3层。
1、大横杆的计算:
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。
按照大横杆上面的脚手板和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=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.050/3=0.122kN/m
活荷载标准值 Q=3.000×1.050/3=1.050kN/m
静荷载的计算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.122=0.193kN/m
活荷载的计算值 q2=1.4×1.050=1.470kN/m

大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
2）.强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为
M1=(0.08×0.193+0.10×1.470)×1.2002=0.234kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为
M2=-(0.10×0.193+0.117×1.470)×1.2002=-0.275kN.m
我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
=0.275×106/5080.0=54.226N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3）.挠度计算
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:

静荷载标准值q1=0.038+0.122=0.161kN/m
活荷载标准值q2=1.050kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=(0.677×0.161+0.990×1.050)×1200.04/(100×2.06×105×121900.0)=0.948mm
大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求
2、小横杆的计算:
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，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=0.038×1.200=0.046kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.050×1.200/3=0.147kN
活荷载标准值 Q=3.000×1.050×1.200/3=1.260kN
荷载的计算值 P=1.2×0.046+1.2×0.147+1.4×1.260=1.996kN

小横杆计算简图
2）.强度计算
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
均布荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=(1.2×0.038)×1.0502/8+1.996×1.050/3=0.705kN.m
=0.705×106/5080.0=138.749N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3).挠度计算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和
均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×121900.000)=0.02mm
集中荷载标准值P=0.046+0.147+1.260=1.453kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V2=1453.080×1050.0×(3×1050.02-4×1050.02/9)/(72×2.06×105×121900.0)=2.378mm
最大挠度和
V=V1+V2=2.402mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
3、扣件抗滑力的计算:
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):
R ≤ Rc
其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；
R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
1).荷载值计算
横杆的自重标准值 P1=0.038×1.050=0.046kN
脚手板的荷载标准值 P2=0.350×1.050×1.200/2=0.220kN
活荷载标准值 Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN
荷载的计算值 R=1.2×0.046+1.2×0.220+1.4×1.890=2.966kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；
双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。
4、脚手架荷载标准值:
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/m)；本例为0.1161
NG1 = 0.116×19.0=2.160kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35
NG2 = 0.350×2×1.200×1.050/2=0.441kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.14
NG3 = 0.140×1.050×2/2=0.147kN
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010
NG4 = 0.010×1.200×1.050/2=0.006kN
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 2.754kN。
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 = 3.000×2×1.200×1.050/2=3.780kN
风荷载标准值应按照以下公式计算

其中 W0 —— 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：W0 = 0.550
Uz —— 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用：Uz = 1.250
Us —— 风荷载体型系数：Us = 1.200
经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7×0.550×1.250×1.200 = 0.578kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW = 0.85×1.4Wklah2/10
其中 Wk —— 风荷载基本风压值(kN/m2)；
la —— 立杆的纵距 (m)；
h —— 立杆的步距 (m)。
5、立杆的稳定性计算:
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值 (kN)；N = 8.60
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.19；
i —— 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58
l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定；l0 = 3.12
k —— 计算长度附加系数，取1.155；
u —— 计算长度系数，由脚手架的高度确定；u = 1.50
A —— 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.89
W —— 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)；W = 5.08
MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 (kN.m)；MW = 0.314
—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 156.51
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2；
立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
6、最大搭设高度的计算:
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：

其中 NG2K —— 构配件自重标准值产生的轴向力(kN)；NG2K = 0.594
NQ —— 活荷载标准值(kN)；NQ = 3.780
gk —— 每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；kk = 0.116
Mwk —— 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩(kN.m)；Mwk = 0.225
经计算得到，按照稳定性计算的搭设高度 Hs = 50.221米。
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：

经计算得到，脚手架搭设高度限值 [H] = 47.819米。
7、连墙件的计算
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：
Nl = Nlw + No
其中 Nlw —— 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算：
Nlw = 1.4 × wk × Aw
wk —— 风荷载基本风压值，wk = 0.578kN/m2；
Aw —— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw = 3.60×3.60 = 12.960cm2；
No —— 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No = 5.000
经计算得到 Nlw = 10.478kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 15.478kN
连墙件轴向力设计值 Nf = A[f]
其中 —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l/i=30.00/1.58的结果查表得到=0.95；
A = 4.89cm2；[f] = 205.00N/mm2。
经过计算得到 Nf = 95.411kN
Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用扣件与墙体连接。
经过计算得到 Nl = 15.478kN大于扣件的抗滑力8.0kN，不满足要求!

连墙件扣件连接示意图
8、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
其中 p —— 立杆基础底面的平均压力 (N/mm2)，p = N/A；p = 34.39
N —— 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 8.60
A —— 基础底面面积 (m2)；A = 0.25
fg —— 地基承载力设计值 (N/mm2)；fg = 40.00
地基承载力设计值应按下式计算
fg = kc × fgk
其中 kc —— 脚手架地基承载力调整系数；kc = 0.40
fgk —— 地基承载力标准值；fgk = 100.00
地基承载力的计算满足要求!
五、脚手架的拆除
（1）拆除前应报审批准，进行必要的安全技术交底后方可开始工作。拆除时，周围设围栏或警戒标识，划出工作禁区禁止非拆卸人员进入，并设专人看管。
（2）拆除顺序应从上而下，一步一清，不允许上下同时作业，本着先搭后拆，按层次由上而下进行，脚手架逐层拆除。
（3）拆下来的架料、扣件要分类堆放，进行保养，检修。
六、脚手架的安全防范措施
（1）作业中，禁止随意拆除脚手架的构架杆件、整体性构建、连接紧固件。却因操作要求需要临时拆除时，必须经主管人员同意，采取相应弥补措施，并在作业完毕后及时予以恢复。
（2）人在架设作业时，应注意自我安全保护和他人的安全，避免发生碰撞、闪失和落物，严禁在架杆上等不安全处休息。
（3）每班工人上架工作时，应现行检查有无影响安全作业的问题，在排除和能解决后方可开始作业。在作业中发现有不安全的情况和迹象时，应立即停止作业进行检查，直到安全后方可正常作业。