外墙悬挑脚手架施工方案1.doc

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外墙悬挑脚手架施工方案
一、 编制依据：
1、建筑结构荷载规范 GB50009-2001
2、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001
二、工程概况及脚手架特点
本工程建筑面积：51009.01m2 。结构类型：框剪结构。层数：39#楼地下一层，地上二十八层，高度89.5m;40#楼为地下一层，地上二十四层，高度75.2m。一次搭设双排钢管脚架到顶，不能满足脚手架受力要求，且双排到顶的钢管脚手架一次性投入较大，为了节约投入以及保证安全，特做每六层一次的悬挑脚手，主体施工阶段每六层向上翻搭一次脚手。装修阶段每六层向下翻搭一次。该脚手架可以减少一次性的投入，但外脚手架增加一次的搭拆工作。该外挑脚手的适应范围广泛，就地取材，无需根据每个单体的特点特殊加工，搭设方便，布置灵活，一次性投入较少。
（一）悬挑脚手架特点
节点处理灵活，可根据实际需要灵活安排搭设高度，工作面安排灵活，节点经过处理后与一般外架的搭设完全相同。
不影响施工工序的安排与流水节拍，架子搭设与施工完全同步，可满足从主体到装饰整个施工过程的要求。
（二）设计构思及工艺原理：
整个体系由16号槽钢悬挑梁和斜拉Φ16圆钢和钢管扣件双排脚手架两部分组成。通过在钢砼墙上布置预留孔洞穿16号槽钢并斜拉Φ16圆钢为支撑体系承受双排架传下的荷载。按照附图三及附图四搭设槽钢支撑。
所有单片的16号槽钢和Φ16圆钢支架通过双排脚手架形成一个空间体系协同受力，作为双排脚手架的受力支撑平台，承受整个搭设单元架子自重恒载和两排脚手架施工活载、部分风载。所有荷载由斜拉Φ16圆钢、槽钢支架传到结构上。
每一个搭设单元的高度为10步架，步距为1.8米，搭设高度为18米，剪力撑满布，水平夹角宜在450--600之间，间距不超过18M；立杆及槽钢梁的间距不超过1.8m。结构施工时按一个单元布下的孔也可满足装修时几个单元同时施工以抢工期。
上升时，下单元向上升错开两步架（这样处理外架搭设不影响结构施工的连续性，具体见附图一所说明），在上单元槽钢支架平台处，搭设下单元双排架时，立杆在此处采用搭接接头，这样不用拆除下单元架子即可直接开始上单元的搭设，然后即可拆除下单元架子，材料上翻周转使用，具体见附图二。
架子上翻使用后，下单元的部分斜撑杆可留下用于支设安全网并用于装修阶段架子下降时的操作平台。
开始
清理预留孔
穿16号槽钢
拆除对应下立杆（上伸阶段）
斜拉Φ16圆钢
续搭设双排架子
结束
单元交接处立杆处理、预留孔（上伸阶段）
搭设架子至设计高度
整个操作流程如下：

（三）施工操作要点：
上升时，上下单元交接错开处特别是上立杆间距，标高必须准确定位。
同一条边上相同标高的所有预留孔口应尽量保持在同一个水平平面内以利于体系的整体受力。平面上位于同一位置的预留孔上下应保证在同一竖直线上。留孔尺寸以不超过100×200mm为宜留孔结合剪力墙布筋，水平筋考虑弯起，以便于水平槽钢的拆换。
上升阶段，上下单元交接处加上16号槽钢，由于仍然要利用下单元架子承受最上面的两步架（即上单元最底部的两步架）的荷载，所以不得同时拆除所有下单元立杆，必须等到上单元斜拉Φ16圆钢加好后方可大量拆除，从保证安全及不影响施工来考虑，宜采用上述工艺流程图所说明的方法操作，并按附图二中的详图所示及其说明对节点按要求进行处理，重点是Φ16圆钢的连接关系和杆件的更换、拆除顺序。
上下单元转换处几处节点部位的钢管扣件布置建议按照所附详图及其说明所示的方式进行处理较为妥当，特别要注意连续关系及搭设顺序。所有槽钢及Φ16圆钢底部穿墙小横杆应按照附图三中所示在墙内侧（室内）进行限位加固以保证其不产生较大位移。
墙柱上的留孔一般将很快随侧模的拆除露出。
预留孔洞的布置方案：布置时应从阴阳角开始，其布置方法宜根据实际工程的结构形式、平立面样式的特点及施工组织的要求，以使留洞尽量少、外架结构处理简单方便、不影响施工的连续性为基本原则。详见附图四及其说明。
外架使用过程中应安排专人随时对架子的钢管、扣件进行检查，重点是16号槽钢及斜拉Φ16圆钢支撑平台部位，并应随时对整个外架的整体及局部变形进行观测。
其他如架子的拉结、坡道等均按一般双排架子的规范执行。
（四）劳动组织
施工人员全部为架子工，在单元交接时根据实际工作量组织少量人员将下单元立杆逐次换为水平槽钢即可，其他按一般脚手架搭设进行组织，并根据整个组织安排纳入总体施工组织。
（五）质量标准
尽量做到铅直以减少侧向推力产生的附加应力，提高整个架子的承载能力。
使用的钢管扣件必须完好无损伤，螺丝必须拧紧(扣件螺栓拧紧扭力矩不小于40N·M，不大于65N·M)。
平台上双排架的搭设质量要求按照一般钢管扣件双排脚手架的质量要求执行。
（六）安全施工
1、16号槽钢和Φ16圆钢是基本的受力结构，应注意对该处使用的钢管及扣件进行挑选，变形、磨损严重、扣不牢的不应使用。搭设过程中及搭设好应加强检查螺丝是否拧紧、扣件是否松动、杆件是否严重变形等。
2、整个架子按高层脚手架的有关规定进行封闭、兜底、拉结，重点对槽钢横梁及斜拉Φ16圆钢进行验收挂牌。
3、操作人员必须按规定佩带安全带。
（七）钢管脚手架安装及拆除注意事项
1、搭设高层金属钢管双排脚手架，应严格按有关规定要求操作；
2、搭设前应严格进行钢管、扣件的筛选，凡严重锈蚀、薄壁、严重弯曲裂变的杆件禁止使用；
3、高层脚手架钢管座于槽钢上，必须有地杆连接保护；
4、不宜采用承插式钢管做底步立杆交错之用；
5、所有立杆扣件紧固力矩应达到45—55N/ m；
6、同一立面的小横杆应对等交错设置，同时立杆上下对直；
7、斜杆接长不宜采用对接扣件，应采用叠交方式，二只回转扣件接长，搭接间距二只扣件间隔不少于0.4米。
8、脚手架拆除现场必须设警戒区域，张挂醒目的警戒标志。警戒区域严禁非操作人员通行或在脚手架下面继续组织施工。地面设监护人员。
9、认真检查吊运机械包括索具是否安全可靠。
10、如遇强风、雨、雪天气，严禁进行脚手架拆除；
11、所有高处作业人员，应严格按高处作业规定执行和遵守安全纪律，拆除工艺要求；
12、建筑所有的窗户必须关闭锁好，不允许向外开启和伸挑物件；
13、拆除人员进入岗位后，先进行检查，加固松动部件，清除步层内留的材料、物件及垃圾。所有清理物应安全输送到地面，严禁高处抛掷；
14、拆除顺序，按搭设的反程序进行拆除（既先搭后拆；后搭先拆）：安全网——竖挡笆——防护栏杆——搁栅——斜拉杆（Φ16圆钢）——连墙杆——大横杆——小横杆——立杆——槽钢；
15、不允许分立面拆除或上、下二步同时拆除。认真做到一步一清，一杆一清；
16、所有连墙杆、斜拉杆、登高措施必须随脚手架同步拆除。
17、所有扣件与杆件在拆除时应分离，不允许杆件上附着扣件或两杆同时拆下输送到地面。
18、当日完工后，应仔细检查岗位周围情况，如发现隐患，要及时进行修复加固，方可离岗；
19、所有输送至地面的杆件、扣件等物件，应分类堆放。

二、附图及说明
附图二：上下单元转换处节点处理示意
说明：
1) 上下单元交接处立面图（图Ⅰ-Ⅰ）中注明的四只扣件分别为：下立杆与小横杆连、下立杆与大横杆连、上立杆与大横杆连、上立杆与踢脚杆连，不得违背。
2) 加斜拉Φ16圆钢前先将加进墙槽钢，加槽钢必须逐根进行。而后加斜拉Φ16圆钢并逐个检查斜拉Φ16圆钢结点，然后拆除对应部位的下立杆，对槽钢进行内外限位，即完成外架的单元转换，上述工作也必须逐根进行，如果下立杆妨碍槽钢的架设，可先拆除此根下立杆，注意不得同时拆除所有下立杆。

说明：在钢砼剪力墙上预留外架底部穿墙槽钢洞时，宜根据上述附图所示的水平杆件位置关系对孔洞的标高进行适当的调整。根据图示，阴阳角两边的穿墙槽钢应在相交处焊接。另外，由于阴阳角的特殊性，对阴阳角处，应增加如上图示划圈处斜Φ16圆钢。一般情况下，同一条边上的预留洞应尽量在同一标高上，并且为了便于上下单元的架子顺利连接，平面上位于同一位置的预留孔洞应尽量在同一竖直线上。预留洞的布置方案宜根据实际工程的特点及施工组织，以使留洞尽量少、外架结构处理简单方便为基本原则。一般情况下布洞宜从阴阳角开始。
三、钢管扣件悬挑式外脚手架设计验算
1)外架参数
立杆横距b=0.9m, 纵距L=1.5m,内立杆距墙b1=0.3m,步距h=1.8m，满铺竹笆脚手架10层，竹笆护栏10层。同时施工层数为两层，一次最大搭设高度10步架，详见本方案的“外架示意简图”。
钢管为热轧Q235钢，正截面容许应力[σ]=215 N/mm2，抗剪容许应力[τ]=125N/mm2，钢管截面抵抗矩ω=5078 mm3，有效截面面积A=489 mm2，截面惯性半径I=15.78 mm，a类截面，E=2.06×105 N/mm2；16号槽钢为热轧Q235钢，正截面容许应力 [σ]=215 N/mm2，抗剪容许应力[τ]=125N/mm2，钢管截面抵抗矩ω=1.168×105mm3，有效截面面积A=2515mm2，截面惯性半径I=61 mm，a类截面，E=2.06×105 N/mm2，
2)荷载计算：钢管Φ48×3.5 mm，重量38.5 N/m，扣件：对接扣件18.4 N/只，十字扣件为13.2N/只，转角扣件14.6 N/只。
竹脚手笆、护栏、安全网重量取180N/m2（根据建[2000]230号）。
结构施工按二层同时作业计算，使用状况时按每层3KN/ m2计算，装修施工按三层同时作业计算，使用状况时按每层2 KN/ m2计算。
（1） 恒载标准值：
（a） 一纵距内全高钢管重量：
qk1=(6×1.8＋2×1.8) ×12×38.5=6652.8N
（b） 一纵距内全高全部扣件重量：关键部位取双扣件
qk2=(6×13.5＋2×18.5) ×12＋10×14.5=1561N
（c） 一纵距内全高竹笆安全网重量：
qk3=180×1.8×12=3880N
（d） 恒载标准值小计：
qk=6652.8 ＋1561＋3880=12093.8 N
（2） 施工活载标准值：两层同时施工
gk=3×2×1.8×0.6=6.48K N
（3） 风荷载：Wk=K.μg.μz.Wo=0.7×0.8×2.34×0.55(上海地区)=0.7207 KN/ m2（建〖2000〗230号）
（4）荷载设计值：荷载分项系数恒载取1.2，活载取1.4
恒载：Q=12.093×1.2=14.5116 KN
活载：G=6.48×1.4=9.072KN
另外在验算大小横杆时，分别对钢管扣件及施工活载乘上述分项系数。
3)槽钢横梁平台受力分析及杆件内力计算：
槽钢沿轴向的刚度远大于其横向刚度（条件是假定无整体变形及局部压杆失稳），根据实际受力特点对支撑体系进行受力简化，相应对节点简化后的计算简图见下页，各处支反力及杆件内力亦如图所示。
计算时，N1、N2、N3为内外立杆均分荷载的情况。N11、N21、N31为考虑内外立杆承受荷载按内：外=0.64：0.36比例进行分配的情况，该情况在装修施工时可能出现，对杆件进行验算时，根据需要按大值取用。
三角支架计算简图
基本传力途径为：竹笆承载 大横杆（一般承受均布荷载局部可能承受集中荷载） 小横杆承受大横杆集中荷载
立杆 槽钢及斜拉Φ16圆钢 结构
根据连接特征，立杆压弯构件，槽钢作为纯弯构件进行受力分析及抗剪分析。各处支反力及杆件内力如下：
内外立杆均分
R1=7.8606 KN
N1=5.83KN
N2=11.791 KN
N3=11.791KN
R2=5.834 KN
R3=斜拉Φ16圆钢一般不受力
R4=16.764 KN
内外立杆承受荷载按：内：外=0.64：0.36
R11= 10.06KN
N11=5.023KN
N21=15.0925 KN
N31=8.4895KN
R21=5.834KN
R31=斜拉Φ16圆钢一般不受力
R41=14.433KN
4)扣件抗滑移能力：
取单扣件抗滑移能力设计值为q=8.5 KN（详见建设部建建[2000]230号文件，关于颁布《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》的通知；），由于钢管底部直接蹲在槽钢上，考虑立杆的滑动，在槽钢上加焊5CM高Φ75的套管，立杆插入套管中；因此按图所示能满足要求，另外可利用穿墙螺栓孔用钢丝进行柔性拉接或其它方便的方法，具体可根据实际情况决定。
5)立杆验算：
取首步架对内外立杆荷载取大值验算，根据杆件的连接特征，立杆两端在大横杆约束下，界于“两端铰支”到“两端固定”之间（立杆与大横杆为十字扣件连接）。
（1） 某计算长度Lo=μ1×h，根据〖高层建筑施工手册〗（中国建筑工业出版社）中提供的计算方法，对本外架
有a1=h/2L=0.729
Lo=0.767×1.80=1.35m 可推出长细比λo= Lo/i=85
又Lh=h=1800mm 可得λh= Lh/i=111
Mo=No×eo= No×(53+H/2000)
= No×63.5mm
=13.495×63.5
=958.37N•M
式中：
Mo————No在立杆端部产生的等效弯矩。
H————外架一次搭设高度，取H=21000 mm，H/2000为H/2高度处垂直度搭设偏差。
立杆承载能力有稳定性控制，利用钢结构压弯构件公式：N + βm.M
φ.A γ.ω（1-0.85 N/ NE）
≤[σ]=215 N/mm2 （1）
式中：N————轴心压力（N）；
M————等效弯矩（N/m）；
βm————等效弯矩系数；
φ————轴心受压构件稳定系数；
γ————截面塑性发展系数，钢管取1.15；
NE————欧拉临接力。
考虑将立杆上下相邻的小横杆跳杆布置，附加弯矩产生反向曲率，如右下图所示：
相应βm=0.65 ＋0.35×（Mo/ -Mo）=0.3<0.4
取βm=0.4
钢管Φ48×3.5，a类截面，由λ=87查表
得φ=0.736
NEo=π2EA/λ2=132.1KN
取动力系数为1.2
利用公式（1）计算：
1.2×15.0925×103 + 1.2×0.4×15.0925×103×63.5
0.736×489 1.15×5078×（1-0.8×15.0925/132.1）
=137.02 N/mm2 <215 N/mm2
立杆满足要求。
6)水平16号槽钢验算:
Φ16圆钢与水平槽钢的受力性能为纯弯杆件(按最保守计算,水平槽钢受力情况,及斜拉Φ16圆钢不受力情况),见附图

Mx ≦f
γxWnx
1.2×14.1492×106 =138.446N/mm2
1.05×1.168×105
138.446N/mm2≦215 N/mm2
完全能满足设计要求。
16号槽钢抗剪验算：
考虑施工时最不利情况即Φ16圆钢不受力情况，
N ≦ [τ]
A
23.582×103 =9.376N/mm2
2515
9.376N/mm2≦≦125 N/mm2
7)预埋吊环验算:
按最不利情况即Φ16圆钢不受力情况验算
18.14KN≦27KN
满足设计要求
8) Φ16圆钢验算
Φ16圆钢实际最大拉力为16.764KN
斜拉钢筋采用Ⅰ级钢筋制作，埋入深度不应小于30d，并绑扎在结构主筋上。每个结点钢筋可按两个截面计算，吊环拉应力大于60N/mm2 。
Ag=16.764 X 103/2 X 60
=139.7mm2
选用Φ16圆钢，截面积为200.96mm2。
139.7 mm2<200.96mm2。
满足要求。
9)整体稳定性验算：
外架的整体稳定按轴心受压格构式压杆进行验算，并考虑风荷载产生的水平作用。
格构式压杆有相邻连墙拉接点间的一个单元的水平杆件和立杆组成，本外架取竖向两步架高度的一倍立杆纵距为一个单元，利用[高层建筑施工手册]（中国建筑工业出版社）中提供的简易计算方法验算。相应水平及竖向荷载见右下图：
风荷载分项系数取1.4
q=1.4×L×W=1.4×3.6×0.7207=3.632KN/m
M= qH2/8=4.88 KN.m
M/2bA=4.88/(2×0.6×2.515)=1.6169 N/mm2
N=1.2 ×47.164=56.596 KN
计算稳定系数φ：
λo=μ.λ 由b=1.05,h=3.6查表得
μ=25 则λo=167 查表得
φ=0.253
N/4φA=114.36N/mm2
114.36+4.75=119.11 N/mm2
双排架Ka=0.7,又架子高度小于25米，取Kb=0.8，则
Ka×Kb×σ=0.7×0.8×215=120.4 N/mm2＞119.11 N/mm2
即整体稳定性满足要求。
整个外架在上述条件下能够满足施工要求，实际上外架为一空间体系，计算中未考虑整个外架的空间协同作用，它将成为外架的安全储备。