陕西框剪结构高层机电工业厂房外脚手架施工方案(含计算书)

'中国XX工业第XXX所107#机电厂房外脚手架工程施工方案编制人：审核人：审批人：陕西XXXX工程公司第二分公司20XX年8月18日 XXXXX所107#机电生产厂房外脚手架施工方案一、编制原则及依据1、结构、建筑施工图。2、《建筑施工计算手册》3、《建筑施工手册》4、企业标准HJB004-20075、《建筑结构荷载规范》GB50009-20016、《钢结构设计规范》GB50017-20037、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-998、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001二、工程概况：本工程位于XX市XX路XX号XXXX工业XX研究所院内，建筑面积36156m2,框剪结构，地基为钢筋砼灌注桩，承台筏板基础。地下一层，地上10层，建筑物总高度56.4m。地下室层高为7.6m、一、二层，层高6m、三层至十层为标准层，层高5.4m，现浇板厚为110、180等。三、脚手架方案设计思路1、根据工程结构特点和现场地貌实际情况，地下室至二层顶板（标高11.90m）采用双排落地式脚手架，从二层顶板开始至顶层计划采用普通悬挑式外脚手架分段搭设，具体搭设情况为：3-4层（总高10.8m）、5-6层（总高10.8m）、7-8层（总高10.8m）、9-10层（总高10.8m），计划在搭设7-8层时可将3-4层悬挑架拆除再次搭设；搭设9-10层时可将5-6层悬挑架拆除再次搭设。2、脚手架用Φ48×3.5的钢管，杆距通过计算确定。脚手架内侧挂设密目安全网和小孔安全网，外侧设置挡脚板。连续剪力撑角度控制在45º ~60 º之间。3、双排外架拉杆要做到拉撑结合，保证外架的安全。四、落地式脚手架搭设方案及验算1、搭设构造及方法：地下室至二顶板采用双排落地式脚手架。1）、横向承力结构主要是指立杆和小横杆组成的横向构架为脚手架受力主体。立杆间距：横向1.05m步高h：1.6~1.8m，选择1.8m。小横杆：操作层小横杆间距≤1.5m，取1.2m。小横竿挑向墙面的悬臂长0.3m。立杆应有底座，底座下垫放木板，板厚50㎜。2）、纵向传力结构立杆纵向间距：≤2m，取1.5m。通过大横杆连结横向承力结构。大横杆长度5~6m，步距h：1.8m。立杆的误差控制：当H<30时，立杆的全部垂直偏差不大于50㎜； 3）、支撑系统①剪刀撑：在脚手架两段和转角处设立，中间隔12~15m设一道，每片架子不少于三道。宽度3~5倍立杆纵距，4×1.8m=7.2m。斜杆与地面夹角为45。~60。范围内，根部应落于垫板上。②横向斜撑：从底到顶沿全高之形设置连续的斜撑。在作业层施工时可以临时拆除。设置部位：两端、中间每隔六跨加设一道横向支撑。③连墙拉结构件。为保持脚手架的整体稳定，防止倾覆和抵抗风力。在脚手架上均匀设置牢固的连墙点，保证竖向二跨步距3.6m，横向为一跨柱网间。④扫地杆：在立杆下脚绑扎纵向和横向的水平杆，离地面不大于200mm,以避免脚手架不均匀沉降。⑤脚手板铺设脚手板采用竹架板，沿纵向满铺，作到严密、牢固、铺平、铺稳、铺实，不得有超过50㎜的间隙。装修操作层的脚手板不得少于三块；架子上严禁留单块脚手板。对头脚手板的每块端头均有小横杆，离板端距离不小于150，在小横杆上应放正、绑牢。2、外脚手架的结构计算根据双排脚手架横向构架和纵向构架的受力特点分析，主要是垂直荷载作用下的立杆的受压稳定验算。计算条件：双排外脚手架，步距h=1.8m，立杆纵向间距L=1.5m，排距1.2m，小横竿挑出0.2m，连墙杆间距4.8m，脚手板铺设两层，作业层一层。1）施工荷载施工荷载q1=3.0KN/m2；n1=2P1=[B/2+b]×L×q1×n1=[1.2/2+0.2]×1.5×3×2=7.2KN2）脚手板荷载脚手板荷载q2=0.35KN/m2；n2=11P2=[B/2+b]×L×q2×n2=[1.2/2+0.2]×1.5×0.35×11=4.62KN3）脚手架自重：q3——钢管自重；q3=0.0384KN/MQ——扣件重，按二个直角扣件计算；Q=0.026KNn3——立杆步数，n3=10P3=m3[q3(h+L+B/2+b)+Q]=10×[0.0384(1.8+1.5+1.2/2+0.2)+0.026] =5.572KN4）每根立杆的轴心压力NN=1/2[γG(P2+P3)+γG+P1]=1/2[1.2(1.68+5.572)+1.4×7.2]=1/2[8.7+10.08]=9.36KN立杆的计算长度为连墙杆的间距L0=3.6mλ=L0/iL0=4.8mi=16λ=3600/16=225查表得Ф=0.15γ0N/ФA=0.9×9390/0.15×489=115.2N/mm2＜f=205N/mm2脚手架安全。五、悬挑脚手架搭设方案1.脚手架参数双排脚手架搭设高度为二层标准层，即搭设高度为5.4×2+1.5=12.3米；搭设尺寸为：立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为0.9米，立杆的步距为1.80米；内排架距离墙长度为0.3米；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；脚手架沿墙纵向长度约为150米；采用的钢管类型为Φ48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数0.80；连墙件布置取两步三跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件连接；2.活荷载参数施工均布荷载标准值(kN/m2):3.0；同时施工层数:2层；3.风荷载参数本工程地处陕西省西安市，查荷载规范基本风压为0.350，风荷载高度变化系数μz为0.154，风荷载体型系数μs为0.841；计算中考虑风荷载作用；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):0.150；安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:2层；脚手板类别:竹架板脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板；5.水平悬挑支撑梁悬挑水平钢梁采用16号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.20米，建筑物内锚固段长度3.00米。与楼板连接的螺栓直径(mm):20.00；楼板混凝土标号:C35；6.拉绳与支杆参数悬挑水平钢梁上面采用钢丝绳与建筑物斜向拉结。钢丝绳安全系数取:6.000； 六、悬挑脚手架验算1、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=0.038kN/m；脚手板的自重标准值:P2=0.350×1.050/(2+1)=0.123kN/m；活荷载标准值:Q=3.000×1.050/(2+1)=1.050kN/m；静荷载的设计值:q1=1.2×0.038+1.2×0.123=0.193kN/m；活荷载的设计值:q2=1.4×1.050=1.470kN/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:跨中最大弯距为M1max=0.08×0.193×1.5002+0.10×1.470×1.5002=0.366kN.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=-0.430kN.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=84.646N/mm2；大横杆的最大弯曲应力为σ=84.646N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/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：其中：静荷载标准值:q1=P1+P2=0.038+0.123=0.161kN/m；活荷载标准值:q2=Q=1.050kN/m； 最大挠度计算值为：V=0.677×0.161×1500.04/(100×2.06×105×.0)+0.990×1.050×1500.04/(100×2.06×105×.0)=2.315mm；大横杆的最大挠度2.315mm小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150mm与10mm，满足要求！2、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。（1）荷载值计算大横杆的自重标准值：p1=0.038×1.500=0.058kN；脚手板的自重标准值：P2=0.350×1.050×1.500/(2+1)=0.184kN；活荷载标准值：Q=3.000×1.050×1.500/(2+1)=1.575kN；集中荷载的设计值:P=1.2×(0.058+0.184)+1.4×1.575=2.495kN；小横杆计算简图（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=0.006kN.m；集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax=2.495×1.050/3=0.873kN.m；最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.879kN.m；最大应力计算值σ=M/W=0.879×106/5080.000=173.124N/mm2；小横杆的最大应力计算值σ=173.124N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.000N/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:Vqmax=5×0.038×1050.04/(384×2.060×105×.000)=0.024mm；大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.184+1.575=1.816kN；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×.0)=2.972mm；最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.024+2.972=2.996mm；小横杆的最大挠度和2.996mm小于小横杆的最大容许挠度1050.000/150=7.000与10mm,满足要求！3、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，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。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6.40kN；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=0.058kN；小横杆的自重标准值:P2=0.038×1.050=0.040kN； 脚手板的自重标准值:P3=0.350×1.050×1.500/2=0.276kN；活荷载标准值:Q=3.000×1.050×1.500/2=2.363kN；荷载的设计值:R=1.2×(0.040+0.276)+1.4×2.363=3.687kN；R<6.40kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!4、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0.1248NG1=[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0.35NG2=0.350×4×1.500×(1.050+0.3)/2=1.418kN(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0.11NG3=0.110×4×1.500/2=0.330kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005NG4=0.005×1.500×25.000=0.188kN；经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.039kN；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=4.725kN；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=0.450kN/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0.649；经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×0.840×0.649=0.172kN/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=16.483kN；Nd=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.039+1.4×4.725=10.262kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为Ns=1.2NGL+0.85×1.4NQ=1.2×8.223+0.85×1.4×4.725=15.490kN；Nd=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.039+0.85×1.4×4.725=9.270kN；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=0.099kN.m；5、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=16.483kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.58cm；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=3.119m；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=4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=5.08cm3；钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205.000N/mm2；σ=16483/(0.186×489.000)=181.22N/mm2；立杆稳定性计算σ=181.22N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/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=15.490kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.58cm； 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=3.119m；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=4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=5.08cm3；钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205.000N/mm2；σ=15490/(0.186×489.000)+99000/5080.000=189.79N/mm2；立杆稳定性计算σ=189.79N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！6、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=0.317kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.200m2；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=5.000kN；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=7.19kN；连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=12.19kN；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=200.000/15.800的结果查表得到φ=0.966，l为内排架距离墙的长度；又：A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.966×4.890×10-4×205.000×103=96.837kN；Nl=12.19