外脚手架施工技术方案

'%%%%%办公楼工程外脚手架施工技术方案一、工程概况%%%%%办公楼工程位于%%%，本工程设计为C1、C2、C3楼三个单体组成一个连体结构，总建筑面积52946㎡，地下室面积11888㎡。。其中C1楼地下室二层，主楼地上20层，总高度82.00m；C2楼地下室一层，主楼地上18层，总高74.80m；C3楼地下室一层，地上3层，总高度15.3m。C1、C2两幢大楼由C3楼裙房连接，一层层高6.5m，二层层高4.2m，三层及裙房以上层高均为3.6m。二、搭设形式由于本工程平面形式比较复杂，且搭设高度较大，因此拟采用φ48×3.5扣件式双排落地脚手架与悬挑架相结合的形式搭设。裙房、C1楼十层及C2楼八层以下部分采用双排落地式脚手架，搭设在地下室顶板和裙房屋面上；C1楼十层及C2楼八层以上采用悬挑架，写字楼层高3.6m按六层一挑设置。落地架及悬挑架立杆纵距均采用1.5m，立杆横距为0.8m，步距为1.8m，内立杆距外墙皮距离b1=0.45m。竹笆脚手板层层满铺，连墙件按二步三跨设置。采用2000目密目式安全网，安全网沿全高封闭。外架底部100-300设置纵横向扫地杆。立杆平面及立面布置详见附图。三、计算参数 1、管截面积A=489mm2，回转半径i=15.78mm，截面抵抗矩W=5080mm32、钢管自重g=37.67N/m3、钢材抗压强度设计值[σ]=205N/mm24、竹笆板脚手板自重标准值为0.15KN/m25、扣件自重：直角12.95N/个，对接18.04N/个6、装修施工均布活荷载标准值为2KN/m2，作业层数2层7、宁波地区风荷载标准值w0=0.5KN/m28、2000目密目式安全网自重标准值为2N/m2（qk32）9、安全网挡风系数为0.5四、双排落地脚手架计算立杆横距lb=0.8m，纵距la=1.5m，步距h=1.8m，连墙件二步三跨。裙房双排单立杆脚手架搭设高度16.5m，主楼双排单立杆脚手架从裙房屋面搭25m，主楼局部双排双立杆脚手架从地下室顶板搭39.3m，双立杆搭设高度18m。现以39.3m高落地架为例进行计算。1、荷载计算（1）恒载标准值NGK查脚手架规范：双排单立杆结构单位自重gk=0.1248KN/m（2）活载作用∑NQK1）作业层施工荷载作用NQK1装修时，作业层荷载2.0KN/m2，施工作业层数n1=2。S内=la(0.5lb+b1)=1.5(0.5×0.8+0.45)=1.275m2S外=0.5la.lb=0.5×1.5×0.8=0.6m2 NQK1内=2×2×1.275=5.1KNNQK外=2×2×0.6=2.4KN2）铺板层构造荷载作用NQK2铺板层数取n2=22，铺板层构造包括竹笆脚手片和纵向水平杆及其连接扣件。材料自重qk2取0.15KN/m2则：NQK2内=n2S内qk2=22×1.275×0.15=4.21KNNQK2外=n2S外qk2=22×0.6×0.15=1.98KN3）围挡防护材料作用NQK3仅外立杆有此荷载作用，其中Hs=39.3m，n3为每一步距中因固定围挡材料增加的横杆数，取n3=2则：NQK3=la(Hs.qk32+Hsn3qk33/h)=1.5(39.3×0.002+39.3×2×0.051/1.8)=3.458KN内立杆所受活载ΣNQK内=NQK1内+NQk2内=5.1+4.21=9.31KN外立杆所受活载ΣNQK外=NQK1外+NQK2外+NQK3=2.4+1.98+3.458=7.838KN（3）风载作用Nwk计算1）风载标准值按脚手架规范JGJ130-2001式4.2.3计算wk=0.7μsμzwo工程地处闹市区，地面粗糙度取C类 查荷载规范(GB50099-2001)：μz=0.74(5m高处)μz=0.84(20m高处)μz=1.13(39.5m高处)查《脚手架规范》表4.2.4得μs=1.3φ则μs=1.3×0.5=0.65不同高度处立杆风荷载标准值wk计算列入表1中wk的取值（KN/㎡）表1杆件计算高度（m）52039.5立杆0.1680.1910.2572）计算风线荷载qwkqwk为立杆所受到的均布风载qwk=la.wk=1.6wk(KN/m)3）计算风载弯矩Mwk按受均布荷载qwk作用的三跨连续梁计算Mwk=qwk.h2/10=1.5wk×1.82/10=0.486wk(KN.m)=486wk(KN.mm)2、计算可搭设高度因外立杆风载值均大于内立杆，搭设高度由外立杆控制，查《脚手架规范》表5.3.3得立杆计算长度系数μ=1.5立杆计算长度lo=Kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m=3119mm 计算长细比：λ=lo/i=3119/15.78=197.66查《脚手架规范》附表C，得：φ=0.185可搭设高度Hs按《脚手架规范》式5.3.6.2计算Hs=φAf-[1.2NG2k+0.85×1.4×(ΣNQK+MwkφA/W)]/1.2gk其中：脚手架无其他构配件设置，NG2k=0则Hs=[φAf-1.19×(ΣNQK+MwkφA/W)]/1.2gk=[0.185×489×0.205-1.19×(7.838+486×0.168×0.185×489/5080)]/1.2gk=41.61m＞39.5m可搭设高度满足实际搭设要求。3、立杆稳定性计算外立杆受力较大，结构稳定由外立杆控制轴向力：N=1.2NGk+0.85×1.4×ΣNQk=1.2×0.1248×39.3/2+1.19×7.838=12.27KNσ=N/ψ.A+Mw/W=12.27×103/0.185×489+1.4×486×0.168×103/5080=158.97N/mm2<[σ]=205N/mm2满足要求4、连墙件计算以39.3m高处进行验算（1）连墙件轴力设计值N1wk=0.257KN/m2N1w=1.4wk.Aw =1.4×0.257×(2×1.8×3×1.5)=5.829KNN1=N1w+No=5.829+5=10.829KN>Rc=8KN（2）连墙件稳定承载力验算l=0.45m=450mmλ=l/i=450/15.78=28.52查《脚手架规范》附表C得：φ=0.924则σ=N1/φA=10.829×103/0.924×489=23.975N/mm2<205N/mm2满足要求（3）连墙件与墙体连接处螺栓抗拨力计算采用4枚M8膨胀螺栓与墙体连接螺栓承载力Nc=4.315×4=17.26KN>N1满足要求（4）扣件抗滑移承载力计算H=39.3m处，N1=10.829KN>Rc=8KNH=20m处，wk=0.191KN/m2N1w=1.4×0.191×(2×1.8×3×1.5)=4.33KNN1=N1w+No=9.33KN因此落地外架连墙件均采用两只直角扣件与脚手架立杆连接。裙房一层局部高度及长度方向无法做到二步三跨设一连墙件时，考虑在外架内侧增加一根立杆，搭三排立杆外架，以增加架体局部整体稳定性。5、板面承载力计算 由以上计算知，39.3m外架搭设于地下室顶板面，立杆轴力N=1.2×39.3×0.1248/2+0.85×1.4×7.838=12.27kN主楼自裙房屋面搭设最大高度为25m，立杆轴力N=1.2×25×0.1248/2+0.85×1.4×[2.4+14×0.6×0.15+1.5×（25×0.002+25×2×0.051/1.8）=8.52kN立杆布设在裙房屋面的外架，近似按等效荷载进行验算。建筑轴距7.8m，两轴线之间最多共搭设六排落地架，12根立杆总轴力：F=12×8.52=102.24kN化为相应的等效荷载为102.24/7.8×8.2=1.68kN/m2屋顶设计活荷载标准值为2.0kN/m2，屋面铺装层荷载取1.0kN/m2，则屋面荷载设计值为：1.2×1.0+1.4×2.0=4kN/m2>1.68kN/m2满足要求立杆布设在地下室顶板的外架，裙房部分搭设高度16.5m，主楼局部双排双立杆脚手架从地下室顶板搭39.3m，采用双立杆，且外脚手架立杆底部均垫设10#槽钢，地下室顶板结构能承受外架立杆传递荷载。6、结论由以上计算知双排单立杆外脚手架能满足承载力要求，但是考虑到该落地式外架搭设高度较大达39m，因此搭设高度大于24m的落地架拟采用双排双立杆措施，双立杆搭设高度取18m。裙房部分立杆纵距为1.5m，其搭设高度最大仅为16.5m，采用双排单立杆落地架，经计算能满足承载力要求。 五、悬挑架计算悬挑架立杆横距lb=0.8m，纵距la=1.5m，步距h=1.7～1.8m，采用16号工字钢底座，Φ16钢丝绳拉于上层。C1楼自十层、C2楼自八层开始向上搭设，高3.6m按六层一挑设置，共搭设两挑，连墙件两步三跨。各段挑架搭设高度列表如下：编号C1C1C2C2层数10～1516～208～1314～18高度(m)21.619.921.619.9现以C1楼最高一挑为例进行计算。1、荷载计算（1）恒载标准值NGK查脚手架规范：双排单立杆结构单位自重gk=0.1248KN/mNGK=Hgk=19.9×0.1248=2.48KN（2）活载作用∑NQK1）作业层施工荷载作用NQK1装修时，作业层荷载2.0KN/m2，施工作业层数n1=2。S内=la(0.5lb+b1)=1.5(0.5×0.8+0.45)=1.275m2S外=0.5la.lb=0.5×1.5×0.8=0.6m2NQK1内=2×2×1.275=5.1KNNQK外=2×2×0.6=2.4KN2）铺板层构造荷载作用NQK2铺板层数取n2=12，铺板层构造包括竹笆脚手片和纵向水平杆及其连接扣件。材料自重qk2取0.15KN/m2 则：NQK2内=n2S内qk2=12×1.275×0.15=3.395KNNQK2外=n2S外qk2=12×0.6×0.15=1.08KN3）围挡防护材料作用NQK3仅外立杆有此荷载作用，其中Hs=19.9mn3为每一步距中因固定围挡材料增加的横杆数，取n3=2则：NQK3=la(Hs.qk32+Hsn3qk33/h)=1.5(19.9×0.002+19.9×2×0.051/1.8)=1.75KN内立杆所受活载ΣNQK内=NQK1内+NQk2内=5.1+2.295=7.395KN外立杆所受活载ΣNQK外=NQK1外+NQK2外+NQK3=2.4+1.08+1.75=5.237KN（3）风载作用Nwk计算立杆受风荷载作用产生Nwk=A/W·Mwk=489/5080Mwk=0.0963(mm-1)Mwk将Nwk分步计算如下：风载标准值按脚手架规范JGJ130-2001式4.2.3计算wk=0.7μsμzwo地面粗糙度取C类，查荷载规范（GB50099-2001）μz=1.56(150m高处)风荷载对立杆产生的弯矩计算如下：ωk=0.7μsμzω0qwk=la·ωk=1.5ωk Mwk=qwkh2/10=0.7μsμzω0×1.5h2/10其中：ω0=0.5KN/m2查荷载规范：μs=1.3×0.5=0.65则：Mwk=0.7μsμzω0×1.5h2/10=0.7×1.5×0.65×1.56×0.5×1.82/10=0.172KN·mσ=N/φA+Mwk/W=7.71×103/0.185×489+0.172×106/5080=119.1N/mm2<[σ]=215N/mm2满足要求（4）计算荷载N内=1.2×2.48/2+0.85×1.4×7.395=10.29KNN外=1.2×2.48/2+0.85×1.4×5.23=7.71KN2、构件设计计算因型钢外伸距离较大，为了保证受力合理性及节约型钢，现采用①钢绞线上拉措施；②在悬挑支点及最后端设置两道套环，保证当钢绞线失效时，工字钢仍能正常工作，并提供外架安全。具体搭设简图如下（图中单位：米）。 其中：α=tg-1[（3.6-0.2-0.2）/（0.7+0.45）]=70.13°根据上述工程情况，现需计算确定工字钢型号，钢丝绳及予埋套环、吊环等型号。（1）受力简图1其中：N1=7.71KN，N2=10.29KN（2）强度计算采用16#热轧轻型工字钢：Ix=873cm4，Wx=109.2cm3先求支座反力，再进行弯矩迭加，计算结果如下： 剪力图弯矩图挠度图则Rc=12.41KN，RE=5.59KNMmax=2.52KN·m，fmax=0.2mmσ=Mmax/W=2.52×106/109.2×103=22.89N/mm2fmax=0.2mmF1=3.74×5.2×2.6/4.7sin33.6°=19.41KNM=1/8×3.74×4.72=10.33KN.m（2）钢丝绳1失效以B点为中心力矩平衡（qo×5.2）×2.6=F2×2.7sinα2=>F2=3.74×5.2×2.6/2.7sin49.22°=24.74KNM=1/2×3.74×2.52=11.69KN.m综上两种情况取各力最大值 Fmax=24.74KNMmax=11.69KN.m3、构件型号选择查简明结构设计手册，确定各型材规格（1）钢丝绳，选用φ16钢丝绳，破断力133KN，133/24.74=5.4>[K]=5安全（2）吊环，选用φ2549.1/24.74=1.98安全（3）主梁槽钢：20[σ=M/W=11.69×103/61.7=189N/mm2