综合楼工程施工主要分项工程-脚手架工程

脚手架工程

14.1脚手架设计

本工程中需要搭设脚手架的施工内容包括：基础、主体混凝土结构施工、装修装饰施工、机电安装工程施工等。根据工程特点选用不同类型的脚手架。

14.2悬挑脚手架结构

14.2.1悬挑架构造

本工程主体结构施工在肥槽回填土未完成之前采用悬挑脚手架结构，该悬挑脚手架支挑方式采用双排钢管脚手架架设于由专用悬挑梁构成的支挑结构上，在4层和8层顶板处各设一道。

14.2.2架设于支挑结构上的双排钢管脚手架

脚手架参数如下：

双排脚手架搭设高度最高为45米，立杆采用一至四层高范围采用双立杆，四层以上采用单立杆；

搭设尺寸为：立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为1.05米，立杆的步距为1.80米；

钢管：脚手架钢管应用外径48mm，壁厚3.5mm。钢管使用前应进行检查，对于有明显弯曲、压扁、开裂、脱焊、焊头断裂变形及严重锈蚀的杆件不得投入使用。

扣件：

应符合《可锻铸铁分类及技术条件》（GB978-67）的规定。机械性能不低于KTH330-08的可锻铸铁制作；

而扣件的附件（T形螺栓、螺母、垫圈）所采用的材料应符合《普通碳素钢技术条件》（GB700-79）中的规定；

螺纹均符合《普通螺纹》（GB196-81）的规定；垫圈则要符合《垫圈》（GB96-76）的规定。

14.2.3水平悬挑支撑结构

悬挑水平钢梁采用20a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。

悬挑脚手架支挑结构示意图

连墙件扣件连接示意图

14.3悬挑脚手架计算

14.3.1计算参数

14.3.1.1构造参数

双排脚手架搭设高度为 16米，悬挑梁采用20a工字钢；

搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.50米，立杆的横距为1.05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；

脚手架沿墙纵向长度为 120 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；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3.60 米，水平间距3.00 米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件连接；

14.3.1.2活荷载参数

施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000；

同时施工层数:2 层；

14.3.1.3风荷载参数

本工程地处北京市区，查荷载规范基本风压为0.450，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.9；计算中考虑风荷载作用；

14.3.1.4静荷载参数

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):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2):0.110；

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:木脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、冲压钢脚手板挡板。

14.3.1.5水平悬挑支撑梁参数

悬挑水平钢梁采用20a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:C35。

14.3.1.6拉绳与支杆参数

支撑数量为:1；

钢丝绳安全系数为:6.000；

钢丝绳与墙距离为(m):1.200；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物 1.20 m。

14.3.2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。

14.3.2.1均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:P1=0.038 kN/m ；

脚手板的自重标准值:P2=0.350×1.050/(2+1)=0.123 kN/m ；

活荷载标准值: Q=3.000×1.050/(2+1)=1.050 kN/m；

静荷载的设计值: q1=1.2×0.038+1.2×0.123=0.193 kN/m；

活荷载的设计值: q2=1.4×1.050=1.470 kN/m；

14.3.2.2强度验算

跨中和支座最大弯距分别按最不利组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.193×1.5002+0.10×1.470×1.5002 =0.366 kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为 M2max=-0.10×0.193×1.5002-0.117×1.470×1.5002 =-0.430 kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max(0.366×106,0.430×106)/5080.0=84.6 N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为 σ= 84.6 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205.0 N/mm2，满足要求。

14.3.2.3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：

其中：

   静荷载标准值: q1= P1+P2=0.038+0.123=0.161 kN/m；

   活荷载标准值: q2= Q =1.050 kN/m；

最大挠度计算值为：

V=0.677×0.161×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×1.050×1500.04/(100×2.06×105×121900.0) = 2.315 mm；

大横杆的最大挠度 2.315 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500.0/150 mm与10 mm，满足要求。

14.3.3小横杆的计算

根据JGJ130-2001第5.2.4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。

14.3.3.1荷载值计算

大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.500 = 0.058 kN；

脚手板的自重标准值：P2=0.350×1.050×1.500/(2+1)=0.184 kN；

活荷载标准值：Q=3.000×1.050×1.500/(2+1) =1.575 kN；

集中荷载的设计值: P=1.2×(0.058+0.184)+1.4 ×1.575 = 2.495 kN。

14.3.3.2强度验算

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 = 1.2×0.038×1.0502/8 = 0.006 kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax = 2.495×1.050/3 = 0.873 kN.m ；

最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax =0.879 kN.m；

最大应力计算值 σ = M / W = 0.879×106/5080.000=173.124 N/mm2 ；

小横杆的最大应力计算值 σ =173.124 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 205.000 N/mm2，满足要求。

14.3.3.3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:

Vqmax=5×0.038×1050.04/(384×2.060×105×121900.000)=0.024 mm ；

大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.184+1.575 = 1.816 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:

Vpmax=1816.350×1050.0×(3×1050.02-4×1050.02/9)/(72×2.060×105×121900.0) = 2.972 mm；

最大挠度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.024+2.972 = 2.996 mm；

小横杆的最大挠度和 2.996 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050.000/150=7.000与10 mm,满足要求。

14.3.3.4扣件抗滑力的计算

按照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):

                         R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取12.80 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 = 0.038×1.500×2/2=0.058 kN；

小横杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.050=0.040 kN；

脚手板的自重标准值: P3 = 0.350×1.050×1.500/2=0.276 kN；

活荷载标准值: Q = 3.000×1.050×1.500 /2 = 2.363 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.040+0.276)+1.4×2.363=3.687 kN；

R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。 

14.3.3.5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]×(25.00-20.00)= 1.104；

  NGL1 =[0.1248+0.038+(1.50×2/2+1.50×2)×0.038/1.80]×20.00 = 5.184；

(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= 0.350×4×1.500×(1.050+0.3)/2 = 1.418 kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.11

  NG3 = 0.110×4×1.500/2 = 0.330 kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005

  NG4 = 0.005×1.500×25.000 = 0.188 kN；

经计算得到，静荷载标准值

  NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 3.039 kN；

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= 3.000×1.050×1.500×2/2 = 4.725 kN；

风荷载标准值按照以下公式计算 

其中  Wo -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：

    Wo = 0.450 kN/m2；

    Uz -- 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：

    Uz= 0.840；

    Us -- 风荷载体型系数：取值为0.9；

经计算得到，风荷载标准值

   Wk = 0.7 ×0.450×0.840×0.9 = 0.172 kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

   Ns = 1.2NGL+1.4NQ= 1.2×8.223+ 1.4×4.725= 16.483 kN；

   Nd = 1.2NG+1.4NQ= 1.2×3.039+ 1.4×4.725= 10.262 kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

   Ns = 1.2 NGL+0.85×1.4NQ = 1.2×8.223+ 0.85×1.4×4.725= 15.490 kN；

   Nd = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×3.039+ 0.85×1.4×4.725= 9.270 kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为

  Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10

 =0.850 ×1.4×0.172×1.500×1.8002/10  = 0.099 kN.m；

14.3.3.6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 =0.000 kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

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 = 3.119 m；

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. cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2；

σ = 0.000/(0.186×4.000)=0.000 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 0.000 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/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 =0.000 kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

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 = 3.119 m；

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. cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2；

σ = 0.000/(0.186×4.000)+0.000/5080.000 = 0.000 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 0.000 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/mm2，满足要求。

14.3.3.7连墙件的计算

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

      Nl = Nlw + N0

风荷载标准值 Wk = 0.000 kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 10.800 m2；

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= 5.000 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 = 0.000 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 5.000 kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

     Nf = φ·A·[f]

其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比 l0/i = 300.000/15.800的结果查表得到 φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：  A = 4. cm2；[f]=205.00 N/mm2；

14.3.3.8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1050mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为 1200mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I = 2370.00 cm4，截面抵抗矩W = 237.00 cm3，截面积A = 35.50 cm2。

受脚手架集中荷载 N=1.2×0.000 +1.4×0.000 = 0.000 kN；

水平钢梁自重荷载 q=1.2×35.500×0.0001×78.500 = 0.334 kN/m；

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

14.3.3.9悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用20a号工字钢,计算公式如下

其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb = 570 ×11.4×100.0× 235  /( 1200.0×200.0×235.0) = 2.71

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表B，得到 φb值为0.966。

经过计算得到最大应力 σ = 0.124×106 /( 0.966×237000.00 )= 0.543 N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算 σ = 0.543 小于 [f] = 215.000 N/mm2 ,满足要求。

14.3.3.10拉绳的受力计算

⑴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：

RU1=0.297 kN；

⑵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=0.297 kN 

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：                

其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN)；

Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)，

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8；

     K-- 钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取0.297kN，α=0.820，K=6.000，得到：

经计算，钢丝绳最小直径必须大于3.000mm才能满足要求。 

⑶钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为N=RU=0.297kN

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为

其中 [f] 为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f] = 125N/mm2；

所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(29.693×4/3.142×125.000) 1/2 =2.000mm；

10.3.3.11锚固段与楼板连接的计算

⑴水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=0.272 kN； 

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.[f] = 50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[272.283×4/(3.142×50×2)]1/2 =1.862 mm；

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

⑵水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

锚固深度计算公式：

其中 N -- 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 0.272kN；

d -- 楼板螺栓的直径，d = 20.000mm

fb-- 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.570N/mm2；

h -- 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到 h 要大于272.283/(3.142×20.000×1.570)=2.760mm。

⑶水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

经过计算得到公式右边等于161.75 kN，大于锚固力 N=0.69 kN ，楼板混凝土局部承压计算满足要求。

14.4满堂红脚手架结构

本工程大部分顶板为现浇混凝土板、梁支撑系统均采用碗扣式满堂红脚手架。碗扣式满堂红脚手架均采用钢管应用外径48mm，壁厚3.5mm，立杆纵距0.9米、排距1.2米，横杆竖向间距（步距）0.9米。

14.5倒料平台架

本工程主体结构达到六层后，为方便各层建筑材料的倒运（顶板模板、碗扣支撑），在施工层以下三层搭设倒料平台架。

14.5.1倒料平台架的安装及使用

倒料平台宽2.5m，长5.0m，用15#槽钢焊成，平台两侧各焊一排不小于1.5m高护身栏，护身栏采用Φ48钢管，并满封密目安全网，平台两侧槽钢上各焊两个Φ25钢筋吊环，间距2.0m。

平台架两边各两根Φ18.5mm钢丝绳分别固定于上一层窗口与上二层窗口两边吊环，吊环采用Φ25钢筋热煨成型，圆环端头焊死，焊接不合格禁止使用，吊环穿过墙体原有螺栓孔，螺栓孔位于本层墙体钢模上排以及窗口两侧螺栓预留孔，吊环背衬垫片和木方，用双螺母拧满，钢丝绳穿过吊环；钢丝绳连接吊环和导料平台均应采用3个钢丝卡子锁牢。每根钢丝绳应受力均匀，松紧适度。

倒料平台架最大承载力为1000kg（1.0吨），严禁超载，同时码放材料时应均匀分布，禁止在某一区域集中堆料；吊放材料时应注意尽量减小对平台架的冲击荷载。

14.5.2安全要求

在平台架上指挥、工作的人员应配戴安全带。

倒料过程中应注意物料码放整齐，不得乱扔，防止伤人。

14.6其它形式脚手架

框架柱施工时采用四方斗架子，待混凝土浇筑完成后拆除，搭设顶板架子。

二次结构和装修施工时，还需搭设局部施工操作架。

主楼彩钢瓦屋面施工时需在屋面板上搭设落地式双排脚手架。

14.7脚手架的使用

作业层每1m2架面上实用的施工荷载（人员、材料和机具重量）不得超过以下规定值或施工设计值；施工荷载（作业层上人员、器具、材料的重量）的标准值，装修脚手架采取2kN/㎡；

在架面上严禁使用集中载荷，作业层应及时清理，不得影响施工操作和人员通行。

人员上下脚手架必须走设安全防护的出入通（梯）道，严禁攀援脚手架上下。

每班工人上架作业时，就先行检查有无影响安全作业问题存在，在排除和解决后方许开始作业，在作业中发现有不安全情况和迹象时，应立即停止作业进行检查，解决以后才能恢复正常作业；发现异常和危险情况时，应立即通知所有架上人员撤离。

架上作业时就注意随时清理落到架面上的材料，保持架面上规整清洁，不要乱放材料工具，以免影响自己作业的安全和发生掉物伤人。

在进行撬、拉、推、拔等操作时，要注意采取正确的姿势，站稳脚跟，或一手把持在稳固的结构或支持物上，以免用力过猛时身体失去平衡或把东西甩出。

在脚手架上应配备防火器具。一旦有火情时，及时予以扑灭。

14.8

14.9

14.10

14.11脚手架的拆除

脚手架的拆除作业应按自上而下的顺序逐层拆除，每层先拆除与结构拉结的杆件，再拆除本层架体。

每层拆除前应先将此层外架上的材料、垃圾等物品清除干净，并将封闭外架用的安全网拆除。

拆除过程中应将已松开连接的杆配件及时拆除运走，避免误扶和误靠已松脱连接的杆件。

拆下的杆配件，短于3米的先转入楼层，长于3米的人工传递至地面，严禁向下抛掷。

在拆除过程中，应作好配合、协调动作，禁止单人进行拆除重杆件等危险性的作业。

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