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沈铁皇姑屯车辆段住宅(高层30层)悬挑脚手架施工方案江苏省苏中建设集团股份有限公司
（9#、10#、11#楼）
工程名称：沈铁皇姑屯车辆段及机务段住宅小区9、10、11#楼
园林绿化 施工组织设计单位：江苏省苏中建团股份有限公司沈阳分公司
地址：沈阳市沈河区奉天街328号10楼
悬挑架施工专项施工方案
沈铁皇姑屯车辆段及机务段住宅小区9#、10#、11#楼，位于沈阳市铁西区北一东路铁路光明佳园北侧，皇姑屯车站铁道南边。由沈阳铁道房地产开发有限责任公司开发；辽宁天维纺织研究建筑设计集团有限公司设计；江苏省苏中建设集团股份有限公司承建。高层住宅（一至五层为廉租房）；地下1层5.5米；地上34层2.8米。合理使用年限50年；抗震设防七度，建筑高度95.2米；建筑面积约55000㎡。筏板基础；剪力墙结构；墙体保温采用竖向燕尾槽聚苯板80（120）厚现场与混凝土墙一次浇筑成形。
1、地上结构施工部位：9#、11#楼1至6层采用落地式双排架，从5层顶开始采用悬挑式双排脚手架，住宅层高为2.8m，七层悬挑一次，一次悬挑架高度为19.6m，第一道悬挑在6层顶，第二道悬挑在13层顶，20层顶，27层顶；控制最大悬挑高度不得大于20米。10#楼1至3层采用落地式双排架，从3层顶开始采用悬挑式双排脚手架，第二道在10层顶，17层顶，24层顶，31层顶，还有3层采用钢管式悬挑，悬挑架采用建筑立面全防护，待工程施工完成后进行架体拆除。
采用可锻铸铁做的扣件，其材质符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定，扣件必须有生产许可证，产品必须有出厂合格证，无裂纹、气孔、砂眼等缺陷，贴面平整，活动部位灵活，夹紧钢管时，开口处最小距离不小于5mm，在螺栓拧紧扭矩力达65Nm时，不得发生破坏。分直角扣件（两管交叉90度的连接），回转扣件（两管交叉任意角度连接）和对接扣件（两管一字对接）三种，用于钢管之间的连接。
3、脚手板、安全网要求
木脚手板用于操作层平台，平网用于脚手架水平铺设及外架外挑网，密目网用于脚手架外围全封闭。
四、悬挑架搭设材料及相关数据选择
双排脚手架搭设高度为22m，立杆采用单立杆；
说明：标准层层高2.8米，一次最大悬挑7层，为19.6米，最顶层操作层搭设1.5m高的防护架，累计21.1米，计算按照22米进行验算。
搭设尺寸为：立杆的纵距为1.5m，立杆的横距为0.80m，大横杆的步距为1.4m；
内排架距离墙宽度为0.30m；
大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；
采用的钢管类型为Φ48×3.0；（根据市场实际壁厚不均匀现象，选用壁厚3.0的验算）
横杆与立杆连接方式为单扣件；
连墙件布置取两步三跨，竖向间距2.8m，水平间距4.5m，采用扣件连接；
连墙件连接方式为双扣件；
施工均布荷载(kN/m2):2.000；脚手架用途:结构脚手架；
本工程地处东北风力大，基本风压0.6kN/m2；（采用高风压）
风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):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/m):0.140；
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；
脚手板铺设层数:4层；（按照四层立体防护进行验算）
脚手板类别:5㎝厚木板；栏杆挡板类别:多层板挡板；
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径15mm。
钢丝绳安全系数为:6.000；
钢丝绳与墙距离为(m):2.800；
悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物1.2m。
五、悬挑式脚手架各组件的验算
1、型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据
2、现以第二段结构悬挑脚手架作安全性验算
大横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m；
脚手板的自重标准值:P2=0.35×0.95/(2+1)=0.111kN/m；
活荷载标准值:Q=2×0.95/(2+1)=0.633kN/m；
静荷载的设计值:q1=1.2×0.033+1.2×0.111=0.173kN/m；
活荷载的设计值:q2=1.4×0.633=0.887kN/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)
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:
M1max=0.08q1l2+0.10q2l2
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.173×1.52+0.10×0.887×1.52=0.231kN·m；
支座最大弯距计算公式如下:
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=Max(0.231×106,0.272×106)/4490=60.579N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为σ=60.579N/mm2小于大横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。
νmax=(0.677q1l4+0.990q2l4)/100EI
其中：静荷载标准值:q1=P1+P2=0.033+0.111=0.144kN/m；
活荷载标准值:q2=Q=0.633kN/m；
最大挠度计算值为：ν=0.677×0.144×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.633×15004/(100×2.06×105×107800)=1.652mm；
大横杆的最大挠度1.652mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！
大横杆的自重标准值：p1=0.033×1.5=0.05kN；
脚手板的自重标准值：P2=0.35×0.95×1.5/(2+1)=0.166kN；
活荷载标准值：Q=2×0.95×1.5/(2+1)=0.950kN；
集中荷载的设计值:P=1.2×(0.05+0.166)+1.4×0.95=1.589kN；
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=ql2/8
Mqmax=1.2×0.033×0.952/8=0.005kN·m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=1.589×0.95/3=0.503kN·m；
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.508kN·m；
最大应力计算值σ=M/W=0.508×106/4490=113.103N/mm2；
小横杆的最大弯曲应力σ=113.103N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值205N/mm2，满足要求！
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:
νqmax=5ql4/384EI
νqmax=5×0.033×9504/(384×2.06×105×107800)=0.016mm；
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.05+0.166+0.95=1.166kN；
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:
最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.016+1.598=1.614mm；
小横杆的最大挠度为1.614mm小于小横杆的最大容许挠度950/150=6.333与10mm,满足要求！
2.3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，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
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(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):
大横杆的自重标准值:P1=0.033×1.5×2/2=0.05kN；
小横杆的自重标准值:P2=0.033×0.95/2=0.016kN；
脚手板的自重标准值:P3=0.35×0.95×1.5/2=0.249kN；
活荷载标准值:Q=2×0.95×1.5/2=1.425kN；
荷载的设计值:R=1.2×(0.05+0.016+0.249)+1.4×1.425=2.373kN；
R<8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！
2.4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，为0.1248kN/m
NG1=[0.1248+(1.50×2/2)×0.033/1.80]×22.00=3.356kN；
(2)脚手板的自重标准值；采用多层板，标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×4×1.5×(0.95+0.3)/2=1.312kN；
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用多层挡板，标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×4×1.5/2=0.42kN；
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×22=0.165kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.254kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=2×0.95×1.5×2/2=2.85kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.254+0.85×1.4×2.85=9.696kN；
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.254+1.4×2.85=10.294kN；
2.5立杆的稳定性计算
风荷载标准值按照以下公式计算
Wk=0.7μz·μs·ω0
经计算得到，风荷载标准值为:
Wk=0.7×0.6×0.74×0.214=0.067kN/m2；
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.067×1.5×1.82/10=0.038kN·m；
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)+MW/W≤[f]
立杆的轴心压力设计值：N=11.123kN；
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤[f]
立杆的轴心压力设计值：N=N'=12.021kN；
计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；
计算长度,由公式l0=kuh确定：l0=3.118m；
长细比:L0/i=196；
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=0.188
立杆净截面面积：A=4.24cm2；
立杆净截面模量(抵抗矩)：W=4.49cm3；
钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；
σ=9695.82/(0.188×424)+38466.087/4490=130.203N/mm2；
立杆稳定性计算σ=130.203N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
σ=10294.32/(0.188×424)=129.144N/mm2；
立杆稳定性计算σ=129.144N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.6，
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.6=0.083kN/m2；
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2；
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=1.875kN；
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.875kN；
连墙件承载力设计值按下式计算：
由长细比l/i=300/15.9的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；
A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；
Nl=6.875 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=6.875小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！ 2.7悬挑梁的受力计算 悬挑脚手架的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N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。 本方案中，脚手架排距为800mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm， 水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2。 受脚手架集中荷载N=1.2×5.254+1.4×2.85=10.294kN； 水平钢梁自重荷载q=1.2×21.95×0.0001×78.5=0.207kN/m； 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为： R2=12.88kN； R3=8.521kN； R4=0.015kN。 最大弯矩Mmax=1.699kN·m； 最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.699×106/(1.05×108300)+8.28×103/2195=18.714N/mm2； 水平支撑梁的最大应力计算值18.714N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！ 悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN) 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m) 悬挑脚手架支撑梁变形图(mm) 2.8悬挑梁的整体稳定性计算 水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下 σ=M/φbWx≤[f] φb=(570tb/lh)×(235/fy) 经过计算得到最大应力φb=(570tb/lh)×(235/fy)=570×10×63×235/(2700×160×235)=0.83 经过计算得到最大应力σ=1.699×106/(0.73×108300)=21.469N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算σ=21.469小于[f]=215N/mm2,满足要求！ 水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算 RAH=ΣRUicosθi 其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。 各支点的支撑力RCi=RUisinθi 按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为： RU1=14.013kN； 2.10拉绳的强度计算 钢丝拉绳(支杆)的内力计算 钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算，为 RU=14.013kN 选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径15mm。 得到：[Fg]=19.817kN>Ru＝16.356kN。 经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算 钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为 N=RU=14.013kN 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为 其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2； 所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(14013×4/(3.142×50×2))1/2=13.4mm； 实际拉环选用直径D=18mm的HPB235的钢筋制作即可。 2.11锚固段与楼板连接的计算 水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下 水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.015kN； 压环钢筋的设计直径D=18mm； 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》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2； A=πD2/4=3.142×162/4=201.062mm2 σ=N/2A=15/201.062×2=0.04N/mm2； 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。 拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！ 六、搭设、使用和拆除安全注意事项 （1）钢管脚手架的杆件连接必须使用合格的钢扣件，不得使用铅丝和其他材料绑扎。脚手杆件不得钢木混搭。 （2）在搭设之前，必须对进场的脚手架杆配件进行严格的检查，禁止使用规格和质量不合格的杆配件。 （3）脚手架的搭设作业，必须在统一指挥下，严格按照以下规定程序进行： 1)周边脚手架应从一个角部开始并向两边延伸交圈搭设；“一”字形脚手架应从一端开始并向另一端延伸搭设。 2)脚手架各杆件相交伸出的端头均大于10cm，以防止杆件滑脱。 （4）剪刀撑、斜杆等整体拉结杆件和连墙件应随搭升的架子一起及时设置。 （5）脚手架处于顶层连墙点之上的自由高度不得大于6m。当作业层高出其下连墙件2步或4m以上、且其上尚无连墙件时，应采取适当的临时撑拉措施。 （6）脚手板或其它作业层板铺板要求 1)脚手板或其它铺板应铺平铺稳，应予绑扎固定。 2)脚手板采用对接平铺时，在对接处，与其下两侧支承横杆的距离应控制在100～200mm之间。 3)脚手板采用搭设铺放时，其搭接长度不得小于200mm，且在搭接段的中部应设有支承横杆。铺板严禁出现端头超出支承横杆150mm以上未作固定的探头板。 4)长脚手板采用纵向铺设时，其下支承横杆的间距不得大于：冲压钢脚手板为1.5m。纵铺脚手板应按以下规定部位与其下支承横杆绑扎固定：脚手架的两端和拐角处；沿板长方向每隔15～20m；坡道的两端；其它可能发生滑动和翘起的部位。 5）由于内排立杆距结构30cm，必须在此处的小横杆上满铺脚手板，并且将脚手板用14#铁丝绑扎牢固。脚手架的操作面必须满铺脚手板，不得有空隙、探头板和飞跳板。 （7）装设连墙件或其它撑拉杆件时，应注意掌握撑拉的松紧程度，避免引起杆件和整架的显著变形。 （8）工人在架上进行搭设作业时，作业面上宜铺设必要数量的脚手板并予临时固定。工人必须戴安全帽和佩挂安全带。不得单人进行装设较重杆配件和其它易发生失衡、脱手、碰撞、滑跌等不安全的作业。 （9）在搭设中不得随意改变构架设计、减少杆配件设置和对立杆纵距作≥100mm的构架尺寸放大。确有实际情况，需要对构架作调整和改变时，应提交技术主管人员解决。 （10）脚手板操作面的端头处设1.2米高防护栏杆两道，建筑物顶部脚手架要高出屋面女儿墙顶1.0m，高出部分要绑两道护身栏，并立挂安全网。 2.1脚手架的验收标准规定 （l)构架结构符合前述的规定和设计要求，个别部位的尺寸变化应在允许的调整范围之内。 （3)钢脚手架立杆垂直度应≤1/300AQT 1089-2020标准下载，且应同时控制其最大垂直偏差值：当架高≤20m时为不大于50mm；当架高＞2Om时为不大于75mm。 （4)纵向钢平杆的水平偏差应≤1/250，且全架长的水平偏差值不大于50mm。 （5)作业层铺板、安全防护措施等需符合上述的要求。 2.2脚手架的验收和日常检查按以下规定进行，检查合格后，方允许投入使用或继续使用： （2)连续使用达到6个月； （3)施工中途停止使用超过15天，在重新使用之前； （4)在遭受暴风、大雨、大雪、地震等强力因素作用之后； （5)在使用过程中CECS391-2014 风力发电机组消防系统技术规程，发现有显著的变形、沉降、拆除杆件和拉结以及安全隐患存在的情况时。