1、第九章 脚手架施工方案 本章阐述外脚手架的搭设和拆除、首层防护棚以及楼层外挑防护棚的搭设。9.1 脚手架的搭设方法表9.11 脚手架搭设及计算表序号栏目内容1概况地下室施工A区南面、北面主体外墙与支护导墙之间没有空隙，直接利用满堂脚手架进行施工；A区北面在2534轴4000范围为逆作法施工，在中心岛主体施工时采用落地式双排脚手架；B区的南面226轴范围、北面+1500224轴范围、西面轴范围均有放坡的反压土方，在地下中心岛主体施工时，搭设双排落地式脚手架，搭设高度25m。搭设方法同主体外脚手架搭设的方法：双排落地式脚手架。地上主体施工地上主体施工阶段，南面主体边线与地下室边线的距离为162002、，东面办公楼1的东面角部距离地下室边线为16200，裙楼至地下室边线的最少距离为32400，西面主体边线与地下室边线的距离为16200，北面除1018轴圆弧范围与地下室边线重叠外，其它轴线范围主体边线与地下室边线距离为810016200。考虑以上尺寸，在主体裙楼和塔楼首层至四层东面、西面、南面及北面大部分轴线范围采用落地式脚手架，北面在文化中心26轴范围，裙楼主体外边线为弧线型，主体边线与基坑边线距离小，考虑基坑边与围墙之间的距离小，场地狭窄，此范围在二层采用悬挑外脚手架，与裙楼及塔楼的落地式外脚手架连成整体。此脚手架搭设至裙楼的七层，高度范围在（22.85m-51.2m），北面局部搭设高度最3、高为58.7m，搭设形式详见9.1-4示意图。三栋塔楼从五层开始搭设悬挑脚手架（五层以下均采用落地式脚手架，并与裙楼的落地式脚手架连成整体），以每五层为一个单元进行搭设，搭设材料安排十层的材料量，用于外脚手架的搭设的材料周转。已经拆除外挑架的楼层采用双层钢管进行临边防护，防护钢管与预埋于楼层里的短钢管和25短钢筋头固定，并用密目安全网进行全围蔽，搭设形状详见图9.1-1、9.1-2。每隔四层搭设外挑斜坡防护棚，防护棚长度1800，斜角30，保证阴影垂直距离大于1500，防护棚上铺一层0.8的镀锌金属板，具体详见图9.1-3。图9.1-1 主楼外挑架和围护示意图金属板图9.1-3 主楼外挑斜坡防4、护棚示意图 图9.1-2 主楼外挑架整体示意图2搭设方法主体落地式脚手架双排落地式脚手架立杆纵距1500，横距1050，脚手架里立杆离墙面25cm，按照二步三跨小横杆与预埋于楼层砼里的短钢管进行刚性连接；因为裙楼外脚手架的搭设高度最高为58.7m,在五层楼板中按1.5m间距预埋20钢筋环箍，用10.5钢丝绳进行斜拉于预埋在五层楼面中的钢筋环进行卸荷。搭设过程中，应注意搭设脚手架的填挡，扶手，并铺好竹笆，外架搭设形状见图9.1-4。在首层裙楼四周搭设架设宽度达3600mm 的安全防护棚，高度4200，在东面和南面的门口以及行车的路线范围处搭设高度为5600，满足车辆行车要求。防护棚为两层，两层间5、距200，防护棚采用竹笆满铺，上面一层的上面铺一层0.8mm镀锌金属板。双层防护棚搭设示意图见图9.1-5。图9.1-4 裙楼落地式脚手架构造示意图 图9.1-5 建筑四周双层防护棚构造示意图地上主体施工外挑架施工时，按1.5m间距埋20钢筋环箍。根据施工需要，脚手架里立杆离墙面25cm，因此18b槽钢需挑出1.45m，槽钢总长3.15m。在悬挑槽钢的端头下部焊接20短钢筋，斜拉索绕过短钢筋预埋吊环用钢丝绳固定。在18b槽钢上，按悬挑架立杆1.05m位置，将两根300mm长短立杆焊接在槽钢上表面，作为双排挑脚手架的立杆定位杆，然后按要求搭设纵向和横向的大小横杆。大横杆竖向间距1.80m，小横杆6、纵向间距1.50m。脚手架内立杆距外墙面250mm，搭设过程中，应注意搭设脚手架的填挡，扶手，并铺好竹笆。幕墙采用吊篮方法施工。脚手架内立杆与外墙之间，每层均架设一道隔离层。脚手架按楼层高度，水平方向1.5m，设一道与柱、梁拉结钢管。脚手架搭设交圈进行，同时要满挂、满铺竹笆后用密目式绿笆安全网围护。脚手架上的荷载不得大于3KN/m2。剪刀撑在脚手架平面内全面布置，剪刀撑的角度为4560，并分层附墙拉结。图9.1-6 垂直立面悬挑脚手架构造示意图3外挑架计算外挑架介绍办公楼1、2的标准层层高为4200，五层总高为21m，酒店标准层层高3300，五层总高为15.6m；在此按25m进行计算，立杆采用7、单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.80米。采用的钢管类型为483.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米。施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。悬挑水平钢梁采用18b号槽钢U口水平，其中建筑物外悬挑段长度1.45米，建筑物内锚固段长度1.70米。悬挑水平钢梁采用拉杆与建筑物拉结，最外面支点距离建筑物1.30m。大横杆计算均布荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.1501.050/3=0.052kN/m活荷载标准值 Q=3.0001.050/3=1.050k8、N/m静荷载的计算值 q1=1.20.038+1.20.052=0.109kN/m活荷载的计算值 q2=1.41.050=1.470kN/m图9.1-7大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)图9.1-8大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)抗弯强度验算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下:跨中最大弯矩为M1=(0.080.109+0.101.470)1.5002=0.351 kN.m支座最大弯矩计算公式如下:支座最大弯矩为M2=-(0.100.109+0.1171.470)1.5002=-0.374 kN.m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强9、度验算：=0.374106/5080.0=78.04N/mm2大横杆的计算强度小于205N/mm2,满足要求!挠度计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:静荷载标准值q1=0.038+0.052=0.091kN/m活荷载标准值q2=1.050kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度V=(0.6770.091+0.9901.050)15004/(1002.061050121900.0)=2.22mm大横杆的最大挠度小于1500/150与10mm,满足要求!小横杆计算荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.0381.500=0.057kN脚手板的荷载标准值 P2=0.15010、1.0501.500/3=0.079kN活荷载标准值 Q=3.0001.0501.500/3=1.575kN荷载的计算值 P=1.20.057+1.20.079+1.41.575=2.368kN图9.1-9 小横杆计算简图抗弯强度验算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:集中荷载最大弯矩计算公式如下:M=(1.20.038)1.052/8+2.842=1.001106/5080.0=197.081N/mm2小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!挠度计算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最11、大挠度计算公式如下:集中荷载最大挠度计算公式如下:小横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1=5.00.03810504/(3842.060105121900.000)=0.02mm集中荷载标准值P=0.0579+0.079+1.575=2.233kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V2=22331050(310502-410502/9)/(722.06105121900.0)=3.653mm最大挠度和:V=V1+V2=2.253mm小横杆的最大挠度小于1050/1500与10mm,满足要求!扣件抗滑力的计算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):R Rc其中 Rc12、 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；荷载值计算：横杆的自重标准值 P1=0.0381.050=0.040kN脚手板的荷载标准值 P2=0.1501.0501.500/2=0.118kN活荷载标准值 Q=3.0001.0501.500/2=2.363kN荷载的计算值 R=1.20.040+1.20.118+1.42.363=3.50kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN；脚手13、架荷载标准值静荷载1） 每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1495NG1 = 0.15025.000=3.75kN2） 脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹笆片脚手板，标准值为0.15NG2 = 0.15041.500(1.050+0.400)/2=0.693kN3） 栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15NG3 = 0.1501.5004/2=0.450kN4） 吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005NG4 = 0.0051.50025.000=0.186kN经计算得到，静荷载标准值 NG = NG114、+NG2+NG3+NG4 = 5.079kN。活荷载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 = 3.00021.5001.050/2=4.725kN风荷载风荷载标准值应按照以下公式计算其中W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：W0 = 0.500Uz 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 = 1.800Us 风荷载体型系数：Us = 1.200经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.70.5001.8001.200 = 15、0.756kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2NG + 0.851.4NQ风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式MW = 0.851.4Wklah2/10其中 Wk 风荷载基本风压标准值(kN/m2)；la 立杆的纵距 (m)；h 立杆的步距 (m)。立杆的稳定性验算不考虑风荷载时的计算其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=11.72kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.26；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定， l0=2.60m；k 计算长度附加系数，取1.1516、5；u 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.50；A 立杆净截面面积，A=4.89cm2；W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 92.16f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求!考虑风荷载时的计算其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=11.72kN； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.26；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=2.60m；k 计算长度附加系17、数，取1.155；u 计算长度系数，由脚手架的高度确定；u = 1.50A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.437kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到 = 178.18 N/mm2；f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 Nl，连墙件的设计计算满足要求!悬挑梁的计算悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。本工程中，脚手架排距为1050mm，内侧脚手架距离墙体400mm，支拉斜杆的18、支点距离墙体 = 1450mm，水平支撑梁的截面惯性矩I = 1369.90cm4，截面抵抗矩W = 152.20cm3，截面积A = 29.29cm2。脚手架集中荷载 P=11.72kN水平钢梁自重荷载 q=1.229.290.00017.8510=0.28kN/m图9.1-10 悬挑脚手架示意图图9.1-11悬挑脚手架计算简图经过连续梁的计算得到图9.1-12 悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)图9.1-13 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m)图9.1-14悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为R1=14.172kN,R2=10.64kN,R3=-0.646kN；19、最大弯矩 Mmax=2.415kN.m抗弯计算强度 f=M/1.05W+N/A=2.415106/(1.05152200.0)+4.2841000/2929.0=16.574N/mm2水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!悬挑梁的整体稳定性计算水平钢梁采用18b号槽钢U口水平,计算公式如下其中 b 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：经过计算得到 b=57010.570.0235/(1450.0180.0235.0)=1.61由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B其值用b查表得到其值为0.894；经过计算得到强度 =3.0210620、/(0.894152200.00)=22.19N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 f,满足要求!拉杆的受力计算水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算其中RUicosi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。各支点的支撑力 RCi=RUisini按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力为RU1=18.237kN。锚固段与楼板连接的计算1） 水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=13.313kN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，每个拉环按照两个截面计算，按照混凝土结构设计规范f = 50N/mm2；所需要的水平钢梁与21、楼板压点的拉环最小直径 D=133134/(3.1416502)1/2=14mm；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。2） 水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：锚固深度计算公式其中 N 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 13.31kN；d 楼板螺栓的直径，d = 20mm；fb 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.5N/mm2；h 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到 h 要大于13312.95/(3.1416201.5)=141.3mm。3） 水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计22、算如下：混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式其中 N 锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 13.31kN；d 楼板螺栓的直径，d = 20mm；b 楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=100mm；fcc 混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=13.59N/mm2；经过计算得到公式右边等于131.6kN楼板混凝土局部承压计算满足要求!9.2 脚手架的拆除方法1 自上而下进行，不能上下同时作业，连墙拉结点必须与脚手架同步拆除，不允许分段、分立面拆除。结合本工程的实际进度情况，将来可能要采取分段、分立面进行拆除，需在拆除的两端进行连墙拉结及加设横向水平杆，以增强其稳定性。2 拆除下来的扣件应及时运至周转搭设的楼面或地面，严禁高空抛掷。3 松开扣件的平杆件应随时撤下，不得松挂在架上。4 拆除长杆件时应两人协作同时作业，以避免单人作业时的闪失事故。5 外架拆除时，塔吊随时配合吊运钢管，其余材料需用井架或人货电梯运送。6 分段拆除时，分段拆除高度不应大于2步，如高度大于2步应增设连墙件加固。7 当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度（约6米）时，应先在适当位置搭设临时抛撑加固后，在拆除连墙件。第九章 脚手架施工方案2289.1 脚手架的搭设方法2289.2 脚手架的拆除方法235