外脚手架工程专项施工方案(带图)

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外脚手架工程专项施工方案(带图)

  MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW=0.273kN.m;

  ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=165.65

  [f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;

考虑风荷载时GBT10002.1-2006《给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》.pdf,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

六、最大搭设高度的计算:

不考虑风荷载时,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

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.301kN;

  NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;

  gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;

经计算得到,不考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=84.486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,不考虑风荷载时,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

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

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.301kN;

  NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;

  gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;

  Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩,Mwk=0.230kN.m;

经计算得到,考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=56.273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,考虑风荷载时,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:

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——风荷载基本风压标准值,wk=0.472kN/m2;

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=3.60×4.50=16.200m2;

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=10.716kN,连墙件轴向力计算值Nl=15.716kN

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!

八、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

其中p——立杆基础底面的平均压力(N/mm2),p=N/A;p=43.29

N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);N=10.82

A——基础底面面积(m2);A=0.25

fg——地基承载力设计值(N/mm2);fg=54.00

地基承载力设计值应按下式计算

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=135.00

地基承载力的计算满足要求!

(十)悬挑式扣件钢管脚手架计算

计算高度H=17.7m步距h=1.8m

立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m

查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ30—2001):

钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m

安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距ld=1.40m

施工活荷载qk=2KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m

架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1248KN/m

NG1K=H×gk1=38×0.1248=4.7424KN

2.1.3构配件自重(包括脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等)

①竹笆板,按2步设一层计,共4层,单位荷重按0.14kN/m2(按实)

=(4×1.05×1.5×0.14)/2×103=71.75N

②栏杆、挡脚板(按4层计,栏杆每步架1根)

=(2×4×1.5×0.0384+4×0.0132)×103=412.4N

NG2K=771.75+1412.4+587=2771.15N

=(11×1.05×1.5×0.14+11×0.35×1.5×0.14)/2×103

②纵向横杆(搁置悬挑部分的竹笆板用)

NG2K=1617+633.6=2250.6N

2.1.4施工均布活荷载

按规范要求,取最不利情况,按荷载最大的装修脚手架考虑,即同时3层作业层施工:

外立杆NQK外=3×la×lb×qk/2=3×1.5×1.05×2/2=4.725kN

内立杆NQK内=3×la×lb×qk/2+3×la×lc×qk

=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN

2.1.5垂直荷载组合

N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外

=1.2×(4.4117+2.7142)+1.4×4.725=15.166kN

N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内

=1.2×(4.4117+2.2506)+1.4×7.425=18.390kN

本工程悬挑架采用钢丝绳张拉型钢悬臂式结构,水平悬挑型钢梁采用[18槽钢,长2.9m(局部4.4m),在六层楼面上预埋2ф16的圆钢对槽钢进行背焊固定,距外墙边1.3m。

根据《钢结构设计规范》(GB50017—2002)规定进行下列计算与验算:

计算模型:计算时不考虑槽钢末端斜拉钢丝绳的作用,钢丝绳的承载力作为安全储备。

⑴[18槽钢截面特性:

Wx=152.2×103mm3,I=1369.9×104mm4,自重q=0.2299kN/m,弹性模量E=206×103N/mm2,翼缘宽度b=70mm,翼缘平均厚度δ=10.5mm,高度h=180mm。

Mmax=N1×1.4+N2×0.35+q×1.52/2

=15.166×1.4+18.390×0.35+0.2299×1.52/2=27.928kNm

σ=Mmax/(γx×Wx)

σ=27.928×106/(1.05×152.2×103)=174.75N/mm2<f=215N/mm2

ψ=(570bδ/l1h)235/σs

=[570×70×10.5/(2800×180)]×235/215=0.9086

σ=Mmax/(Ψ×Wx)

=27.928×106/(0.9086×116.8×103)=210.88N/mm2<f=215N/mm2

ω=(15.166×103×14003)/(3×2.06×105×1369.9×104)

=5.428mm<L/250=1400/250=5.6mm,满足要求。

⑹[18号槽钢后部锚固钢筋设计

①锚固钢筋的承载力验算

锚固选用2ф16圆钢预埋在二层平板上,吊环承受的拉力为:

N3=Mmax/1.3=27.928/1.3=21.48KN

σ=N/A=21.48×103/(2×0.785×162)=53.45N/mm2<[σ]=215N/mm2

σ=21.48×103/(150×16)=8.95N/mm2<[σ]=160N/mm2

⑺由计算结果可知,当挑梁采用[18号槽钢时,其强度、挠度、稳定性均符合要求,为安全计本工程另设置钢丝绳拉索,作为安全储备。

3.1无风荷载时,立杆稳定性计算: 

N——计算立杆最大垂直力设计值,取N=N2=18.390kN;

∮——轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ查(JGJ130—2001)附录C表C取值;

根据第5.3.3条规定:

立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×180=312cm

长细比:λ=l0/i(钢管回转半径)=312/1.58=197.5,

查附录C,∮=0.185

A——立杆的截面面积,查本规范附录B表B采用:A=489mm2

N/(∮A)=18390/(0.185×489)=203.28N/mm2

3.2在风荷载作用下,立杆稳定性计算: 

N/(∮A)+MW/W≤f

MW——由风荷载设计值产生的弯矩,按本规范(5.3.4)式计算;

W——钢管立杆的截面模量,查附录B表B:W=5.08cm3;

⑴由风荷载产生的弯矩计算

ωk=0.7μzμsω0

μz——风压高度变化系数,查《建筑结构荷载规范》(GBJ9): 

B类地区,脚手架高38m,查表得:μz=1.495;

μs——脚手架风荷载体型系数,按本规范4.2.4规定采用:

查表得:敞开式脚手架的挡风面积为1.8×1.5×0.089=0.2403m2

密目网的挡风系数取0.5,则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后,

脚手架综合挡风面积为:

其综合挡风系数为∮=1.47015/(1.8×1.5)=0.5455

查规范表4.2.4,背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3∮,

即:μs=1.3×0.5455=0.7092;

ω0——基本风压。根据《建筑结构荷载规范》(GBJ9)规定:ω0=0.45。

ωk=0.7×0.45×1.495×0.7092=0.334KN/m

②由风荷载产生的弯矩计算

MW=0.85×1.4×ωklah2/10=0.85×1.4×0.334×1.5×1.82/10

=0.1932KN.m

N/(∮A)+MW/W=18390/(0.185×489)+0.1932×106/(5.08×103)

=241.31kN/mm2>f=215kN/mm2,不满足要求。

结论:经计算,架体稳定性不能满足要求,不能直接将脚手架搭设到顶,应采取卸荷措施。本工程拟在9层平面设置钢丝绳斜拉并钢管斜撑卸荷结构,卸荷高度:4×3.0+1.35+1.0=14.35m。因此,架体稳定性计算时最大垂直力设计值取:N=15.023KN(9层以下荷载)。

N/(∮A)+MW/W=15023/(0.185×489)+0.1932×106/(5.08×103)

=204.09kN/mm2

连墙构造对外脚手架的安全至关重要,必须引起高度重视,确保架体稳固。连墙拉筋用Ф6.5钢筋拉到剪力墙上,顶撑用Ф48×3.5钢管,水平距离4.5m,竖向距离为3.6米,具体布置详后附图3。

4.1作用于脚手架上的水平风荷载标准值:

ωk=0.334KN(同脚手架稳定计算数值)

由风荷载产生的连墙件轴向力设计值:

N1w=1.4ωkAw=1.4×0.334×3.6×4.5=7.575KN

连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0,对双排脚手架取5.0KN

连墙件轴向力设计值Nl=N1w+N0=7.575+5=12.575KN

N=2[fy]s=2×210×3.14×3.252=13.93KN>N1w=12.575KN

所以连墙件拉筋用2Ф6筋满足要求。

4.2连墙设置的注意事项:

①确保杆件的连接可靠,扣件必须拧紧,垫木必须夹持稳固,避免脱出。

②装设连杆时应保持立杆的垂直度要求,避免拉杆时产生变形。

③连墙构造中的连墙杆或拉筋应垂直于墙面设置,并呈水平位置或稍可向脚手架一端倾斜,但不允许向上翘起。

3、斜拉钢丝绳并钢管斜撑卸荷计算

⑴钢丝绳吊点水平间距以2个立杆纵距为准,即1.5×2=3.0m。

⑶斜拉钢丝绳用手动葫辘拉紧后再固定,做到所有钢丝绳拉紧程度基本相同,避免钢丝绳受力不均匀。

⑷吊点必须在立杆与大横杆、小横杆的交点处,钢丝绳必须由大横杆底部兜紧。

⑸在吊点下方及内立杆与小横杆节点下附加斜撑杆,与钢丝绳共同受力。

⑹每个斜拉点设水平杆支撑在建筑物水平梁上,抵消斜拉钢丝绳水平方向拉力,防止脚手架水平方向变形。

5.2荷载的取值与组合

计算高度H=14.35m步距h=1.8m

立杆纵距la=1.5m立杆横距lb=1.05m

查《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ30—2001):

钢管自重G1=0.0384KN/m挡脚板自重G2=0.0132KN/m

安全网自重G3=0.01KN/m外立杆至墙距lc=1.40m

施工荷载qk=3KN/m2内立杆至墙距lc=0.35m

5.2.2脚手架结构自重(包括立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件);

架体每米高度一个立杆纵距的自重gk1=0.1284KN/m

NG1K=H×gk1=14.35×0.1284=1.843KN

5.2.3构配件自重(包括脚手板、防护栏杆、挡脚板、密目网等)

①竹笆板,按2步设一层计,共四层,单位荷重按0.14kN/m2计;

=(4×1.05×1.5×0.14)/2×103=441N

=(2×4×1.5×0.0384+4×0.0132)×103=513.6N

NG2K=441+513.6+215.25=1169.85N

=(4×1.05×1.5×0.14+4×0.35×1.5×0.14)/2×103

②纵向横杆(搁置悬挑部分的竹笆板用)

NG2K=588+230.4=818.4N

外立杆NQK外=2×la×lb×qk/2=2×1.5×1.05×3/2=4.725kN

内立杆NQK内=2×la×lb×qk/2+2×la×lc×qk

=4.725+0.3×1.5×2×3=7.425kN

5.2.5垂直荷载组合

N1=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK外

=1.2×(1.843+1.1699)+1.4×4.725=10.230kN

N2=1.2×(NG1K+NG2K)+1.4×NQK内

=1.2×(1.843+0.8184)+1.4×7.425=13.589kN

计算时按脚手架外立杆卸荷点以上的荷载由钢丝绳承担,内立杆卸荷点以上的荷载由内斜撑钢管承担,不考虑外斜撑钢管的作用(作为安全储备)。小横杆支承于砼墙柱上及加上连墙件的拉结,脚手架基本无侧向位移,小横杆支座可按可动铰支座考虑。如下图所示:

5.3.2钢丝绳的承载力验算

tanα=3.6/1.4=2.571α=68.746°sinα=0.932

PX=10.230×1.05/(1.05×0.932)

⑵钢丝绳自身的极限承载力

采用ф16(6×19)的钢丝绳,按下式求出其理论承载力:

P理=0.85×125.0/8=13.281KN>PX=10.976KN

5.3.3内斜撑钢管的承载力计算

Pn=13.589/sin75.965°=14.007KN

⑵斜撑钢管的承载力验算

GBT51091-2015 试听室工程技术规范ф48×3.5的钢管截面参数:

截面积A=489mm2;回转半径i=15.8mm;自重38.4N/m

σ=Pn/A=14.007×103/489=28.6N/mm2<f=215N/mm2

λ=l0/i=(2500/sin75.965°)/15.8=163.1<[λ]=200(一般支撑)

∵钢丝绳、斜撑钢管的强度、刚度均满足规范规定要求。

∴卸荷结构满足要求DB37/T 3593.2-2019标准下载,脚手架安全。

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