脚手架专项施工方案

中物院成都科技创新基地工作性周转住房工

程

外 脚 手 架 专 项 施 工 方 案

编 制 人：

审 核 人： 审 批 人：

编制单位：四川海天建设工程有限公司

四川省海天建设工程有限公司 外脚手架施工方案

编制时间：2013年9月11日

目 录

1.工程概况 2 2.编制依据 2 3.脚架选型与布置 2 4.脚手架用途 3 5.脚手架设材料与要求 4 6.第一种外架方式：双排钢管落地脚手架 4 7.第二种外架方式：普通型钢悬挑脚手架 10 8.悬挑脚手架搭设注意事项 24 9.脚手架安全管理 26

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1. 工程概况

1.1 工程位于成都市双流县银河路596#。

1.2 本工程为住宅楼，结构设计为框架剪力墙结构, 我项目部承建的高层区及其附楼地下一层。

高层区地下负1层5.2m，地上18层，1F层高为4.2 m，2F～18F层高为3 m,建筑高度55.35m。施工脚手架搭设高度为57.95m。

其余部分均为地下室层高3.9m。 2. 编制依据

2.1 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001) 2.2 《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001) 2.3 《钢管脚手架扣件标准》（GB15831） 2.4 《建筑结构静力计算手册》

2.5 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003) 2.6 《碳素结构钢》（GB/T700）

2.7 《中物院成都基地周转性住房工程施工图》 3. 脚手架选形与布置

本工程脚手架根据建筑物设计特征、结构布置、高度及外墙施工要求，分别选择双排落地脚手架、普通型钢悬挑脚手架两种种形式，分三段搭设，以满足建筑物施工过程中模板支撑、操作和安全防护的需要，其布置形式如下： 3.1地下室区：

地下室层区标高-5.2 ～-1.3m，采用双排钢管落地脚手架，搭设高度5.4m。 3.2高层区:

9#、10#楼标高-5.2 ～+19.2m（1F~6F），采用双排钢管落地脚手架，搭设高24.4m。有地下室部分直接在地下室面板上（即地下室结构板上，标高-1.3m）搭设外架至+19.2m，搭设高度20.5m；第一步悬挑架：标高+19.2m ～+37.2 m(7F~12F)，搭设高度18m，第二步悬挑架：标高+37.2m～+57.95m(13F~18F)，搭设高度20.75m， 3.3 A栋电梯井和管道井在标高+19.2m以下采用落地脚手架，由底至顶连续搭设；

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在标高+19.2 m和+37.2 m分别采用16号工字钢支撑在井（管）道墙上分段搭设操作脚手架。

3.4脚手架立面布置如下示意图5-1、

示意图5-1、

4. 脚手架用途

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本工程外脚手架主要用于主体施工阶段的安全防护和结构边缘施工部位操作，按结构脚手架的搭设标准执行。 5. 脚手架搭设材料与要求

5.1 搭设脚手架的主要材料采用：Φ48×3.25钢管、连墙杆的质量应符合国标《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢规定、扣件的材质应符合国标《钢管脚手架扣件》（GB15831）中的规定、钢笆脚手板、绿色密目安全网、型钢（工字钢、槽钢、钢筋）、钢丝绳以及配套构配件应符合《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）中的规定。

5.2 所有脚手架外侧立杆设置防护栏杆，并满挂密目式安全绿网，剪刀撑应涂刷蓝色油漆(或者黄白相间颜色)，以保证脚手架外观颜色一致。

5.3 人行斜道应选择外墙比较规则的部位设置，采用落地脚手架搭设的建筑物人行斜道由地（楼）面至操作层连续设置，人行斜道为“之”字型形式，人行斜道搭设高度不得超过25m，并与建筑物或外架连接牢固；人行斜道停止搭设后，在建筑物内部设置安全通道，利用建筑物内部楼梯解决施工人员上下楼层，待结构施工至十层时，开始安装人货两用施工电梯，开始进入十层以下墙体砌筑。 6. 第一种外架方式：双排钢管落地脚手架 6.1 搭设参数

6.1.1本工程地下室区均采用落地式外架从地下室外地面-5.2m开始搭设，搭设高度5.4m；（个别栋部分外架采用悬挑脚手架，不在本次方案之例）。

高层区各栋采用落地式外架从地下室顶板-1.5m开始搭设，搭设最大高度20.5 m。 6.1.2 落地脚手架搭设构造尺寸如下：立杆纵距La=1.50～1.60m，立杆横距Lb=0.85m，步距h=1.80m脚手架内立杆离墙最大距离1250mm，连墙杆件水平间距L1=3.0m，竖向间距H1=4 m，连墙杆件使用Φ48×3.25钢管，一端用直角扣件与脚手架内外立杆连接，另一端与建筑物预埋的钢管用扣件连接（见下图）；脚手架外侧满挂绿色密目安全立网，允许搭设高度H≤50m。

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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 T = 18.874 kN，α=0.82，K=8，

经计算，钢丝绳最小直径必须大于19.19 mm才能满足要求！ 钢丝拉绳吊环强度计算：

取钢丝拉绳轴力T = 18.874 kN作为吊环的拉力N： 则 N=T = 18.874 kN； 钢丝拉绳吊环强度计算公式为

其中： [f] 为吊环受力的单肢抗剪强度，取[f] = 125N/mm2； 所需钢丝拉绳吊环最小直径 D=(18874×4/3.142×125) 1/2 =13.86mm； 7.5.2.9 锚固段与楼板连接计算

水平钢梁与楼板采用钢筋压环，压环强度计算如下： 水平钢梁与楼板压点的压环受力 R = Rc = -6.966 kN； 水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

50N/mm2；

其中： [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f] =

水平钢梁所需压环最小直径 D=[6966×4/(3.142×50×2)]1/2 = 10 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。

经上述计算可知，“详图一”悬挑受力构件中，型钢上拉钢绳直径必须大于等于19.19mm、吊环最小直径必须大于12mm、压环最小直径必须大于 10 mm，但在实际施工中，因施工进度需要，经常出现脚手架卸荷钢绳滞后安装，卸荷钢绳与安全防护棚拉绳同时固定在同一个吊环上等现象，因此，要求本工程在选择挑支受力构件时，其上拉钢绳直径不得小于20 mm，吊环、压环选用直径为 20 mm圆钢。

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7.5.3 详图二悬挑梁型钢B安装如图7-6、图7-7

D1B1I16挑梁2B2BI14联梁中间设一道卸荷钢绳，上端在穿墙孔中固定14图7-6 详图二型钢B安装

脚手架框架梁钢笆脚手板φ≥20上拉钢绳φ20吊环与下方I60对位预埋绳卡3个φ20立杆限位钢筋I60挑梁焊φ12U形钢筋I14联梁防止钢绳滑移与主梁焊接φ20园钢压环用木楔塞紧11(22)

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14号工字钢 联 梁φ20立杆限位 钢筋长150φ20园钢压点16号工字钢框架边梁φ12U形钢筋 限位钢绳安装型钢时梁边应事先垫20厚木板使型钢外伸端略高于里端

7.5.4 详图二型钢B受力计算书 7.5.4.1 脚手架搭设参数

搭设普通型钢悬挑脚手架，最大高度为20.75米，脚手架立杆采用单立杆；搭设尺寸为：立杆纵距为 1.65米，立杆横距为0.85米，立杆的步距为1.8 米；内排架离墙最大距离为0.65米；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 1 根；采用Φ48×3.25钢管；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数 1.0；连墙件竖向间距 4.0 米，水平间距 3.30 米，采用双扣件连接。 7.5.4.2 脚手架荷载参数同详图一中的7.5.2.2。 7.5.4.3 水平挑支构件选择

悬挑水平钢梁选择16号工字钢，按带悬臂单跨梁计算,其中建筑物外悬挑段最长为1.70m，建筑物内锚固段长度 2.0m；与楼板连接压环直径:20mm；楼板混凝土标号:C30；上拉钢绳数量1根，钢绳安全系数取8，钢绳上下拉结点垂直距离为3.20 m；钢绳水平方向距离建筑物最大距离为1.55m，搁置在悬挑梁上的联梁选用14号工字钢。

7.5.4.4 脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架上的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载，经计算34米高脚手架产生的立杆轴向力为：

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值： N1 = 15.129 kN； 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值： N2 = 14.540 kN；

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风荷载设计值产生的立杆段弯矩值： Mw = 0.426 kN.m； 7.5.4.5 立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时，立杆稳定性按下式计算：

立杆轴向压力设计值 ：N = 15.129×23/34 =10.234 kN；

立杆截面回转半径 ：i = 1.59 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：μ = 1.5 ；计算长度 lo = k×μ×h 确定 ：l0 = 3.118 m；长细比 Lo/i = 196 ；

轴心受压立杆稳定系数φ,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：φ= 0.188 ； 立杆净截面面积 ： A = 4.57 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 4.79 cm3； 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2； σ = 5305/(0.188×457) = 61.750 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 61.750 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆稳定性按下式计算：

立杆的轴心压力设计值 ：N = 14.54×23/34 =9.836 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩值：Mw = 0.426 kN.m；

σ = 9836/(0.188×457)+426000/4790 =203.369 N/mm2小于立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！ 7.5.4.6 钢丝绳卸荷计算

每根立杆钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法，在脚手架全高范围内卸荷1次，吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置，以卸荷吊点分段计算，卸荷净高度为11.0m；卸荷钢绳计算简图如图7-8

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上吊点（吊环）建筑物边下吊点钢管顶撑图7-8 计算简图

经计算卸荷处立杆轴向力为：

P1 = P2 = 1.5×15.129×11/34 =7.342 kN；（kx为不均匀系数，取1.5） 各吊点位置处内力计算为(kN)：

T1 = P1/sina1 = 7.342/0.888 = 8.266 kN T2 = P2/sina2 = 7.342/0.976 = 7.524 kN

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]= T1 = 8.266 kN。 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，取0.82； K -- 钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取 8.266kN，α=0.82，K=8，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d =(2×8.266×8/0.82)0.5 = 12.7 mm。 吊环强度计算公式为：σ = N / A ≤ [f]

其中 [f] -- 吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f] = 50 N/mm2；

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N -- 吊环上承受的荷载等于[Fg]；

A -- 吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2；

吊环的最小直径d =（2×[Fg]/[f]/π）0.5 =（2×8.266×103/50/3.142）0.5 = 11 mm。 钢丝绳最小直径为 12.7 mm，必须拉紧至 8.266 kN，吊环直径为 11 mm。 7.5.4.7 连墙件计算

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 = 0.59 kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 13.20 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= 5.0 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 = 10.90 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 15.90 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 = 650/15.9的结果查表得到 φ=0.882，l为内排架距离墙的长度； 又： A = 4.57 cm2；[f]=205 N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.882×4.57×10-4×205×103 = 82.63 kN； Nl = 15.90 < Nf = 82.63,连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用双扣件与墙体连接，由以上计算得到 Nl = 15.90小于双扣件的抗滑力 16 kN，满足要求！

脚手架双扣件连墙杆结构脚手板

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图7-9 连墙件扣件连接示意图 7.5.4.8 悬挑水平梁受力计算

详图二中1-1（2-2）断面悬挑水平钢梁将承受联梁传递来荷载，其联梁计算简图如图7-10：图中: P=10.234 KN q=0.203 KN/m

图7-10 计算简图

按简支梁计算得：

RA = RB = 15.686 KN, Mmax= 8.719 KNm 联梁验算：

抗弯强度计算，联梁选用14号工字钢，其截面抵抗矩Wx=102 cm3， 联梁在弯距作用下产生截面应力：

σ= Mmax /rx Wx=8.719×106/（1.05×102000）= 81.41 N/mm2＜f = 215N/mm2， 满足要求。

式中：rx——截面塑性系数，计算中rx取1.05

f —钢材抗弯强度设计值215N/mm2 整体稳定计算，梁的整体稳定性系数φ=0.81

σ= Mmax /φ Wx=8.719×106/（0.81×102000）= 105.53 N/mm2＜f = 215N/mm2 满足要求。

悬挑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P作用，里端C为与楼板的锚固点，B为墙支点，A为钢绳拉结点。 脚手架排距为850mm，内排脚手架距离墙体650mm，支拉钢绳的支点距离墙体为 1550mm，水平钢梁计算简图如图7-11。 16号工字钢水平支撑梁截面惯性矩I = 1130 cm4，截面抵抗矩W = 141 cm3，截面积A = 26.1 cm2。

受联梁传递来集中荷载 P = RA = 15.686 kN；

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水平钢梁自重荷载 q = 0.246 kN/m；

ppqABRbCRc图7-11 计算简图

安装上拉钢绳后经连续梁计算得到最大内力：

T = 26.383 kN； Rb = 9.193 kN； Mmax = 5.796 kN.m；

AB杆最大轴力：NAB=13.588 kN； 水平钢梁最大应力：

σ = Mmax /1.05W+ NAB /A= 5.796×106 /( 1.05 ×141000 )+ 13.588×103 / 2610 = 44.35 N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值 44.35 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求！ 水平钢梁整体稳定性计算:

水平钢梁采用16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 ×9.9×88× 235 /( 1550×160×235) = 2

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.929。 经过计算得到最大应力 σ = 5.796×106 /( 0.929×141000 )= 44.248 N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算 σ = 44.248 N/mm2 小于 [f] = 215 N/mm2 ,满足要求! 未安装上拉钢绳时，考虑5.4米架高，悬臂水平梁计算得到最大内力：

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弯矩Mmax = -13.607 kN.m；Rc =-6.762 KN； 水平钢梁最大应力：

σ = Mmax/1.05W= 13.607×106 /( 1.05 ×141000 ) = 91.91 N/mm2； 水平梁的最大应力计算值 91.91 N/mm2 小于抗压强度设计值 215 N/mm2。 满足要求！

水平钢梁整体稳定性计算: 根据公式如下

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 ×9.9×88× 235 /(3100×160×235) = 1

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.762。 经计算水平钢梁最大应力 σ = 13.607×106 /( 0.762×141000 )=126.65 N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算 σ = 126.65 N/mm2小于 [f] = 215 N/mm2 ， 满足要求!

7.5.4.9 上拉钢绳、吊环强度计算 上拉钢绳强度计算：

钢丝拉绳的内力T=Tmax = 26.383 kN； 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 T = 26.383 kN，α=0.82，K=8，

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经计算，钢丝绳最小直径必须大于22.7 mm才能满足要求！因此在实际施工时，要求在联梁中部脚手架内外立杆对应位置增设一道φ20卸荷钢绳，钢绳上端固定在现浇混凝土墙的穿墙螺栓孔中。 钢丝拉绳吊环强度计算：

取钢丝拉绳轴力T = 26.383 kN作为吊环的拉力N， 则 N=T = 26.383 kN。 钢丝拉绳吊环强度计算公式为

其中： [f] 为吊环受力的单肢抗剪强度，取[f] = 125N/mm2；

所需钢丝拉绳吊环最小直径 D=[26383×4/(3.142×125)] 1/2 =16.40 mm； 7.5.4.10 锚固段与楼板连接计算

水平钢梁未安装上拉钢绳时处在悬臂状态，采用钢筋压环固定，压环强度计算如下： 水平钢梁与楼板压点的压环受力 R = Rc = -6.762 KN 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》[f] = 50N/mm2； 水平钢梁所需压环最小直径 D=[6762×4/(3.142×50×2)]1/2 =10 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。

经上述计算可知，“详图二”悬挑受力构件中，脚手架在架高23m处卸荷钢绳最小直径必须大于12.7mm、型钢上拉钢绳直径必须大于等于20mm、吊环最小直径必须大于12mm、压环最小直径必须大于10mm，但在实际施工中，因施工进度需要，经常出现脚手架卸荷钢绳滞后安装，卸荷钢绳与安全防护棚拉绳同时固定在同一个吊环上等现象，因此，要求本工程在选择挑支受力构件时，其上拉钢绳及卸荷钢绳直径不得小于20 mm，吊环、压环直径为 20 mm，特别注意在联梁中部脚手架内外立杆对应位置应增设一道φ20卸荷钢绳，钢绳上端固定在现浇混凝土墙的穿墙螺栓孔中。

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