悬挑式脚手架施工方案新
悬挑式脚手架施工方案
1、工程概况
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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《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）
2.3《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
2.4《建筑工程施工安全操作规程》
2.5《建筑施工手册》（第四版）
2.6工程建筑、结构施工图纸
2.7施工组织设计
3、外脚手架施工重点特点及难点
由于工期较紧，本工程施工地上采用悬挑式全封闭外脚手架，采用工字钢悬挑式外脚手架施工，所以外架的搭设方法的确定及施工是外脚手架施工的重点。
4、脚手架搭设的设计及计算
4.1外脚手架搭设方案
主体结构施工采用工字钢悬挑式外脚手架施工，在4层悬挑、10层卸载，在11层悬挑、16层卸载，然后用钢丝绳斜拉悬吊分段卸荷，
单段最大高度不超过26m，外脚手架采用Φ48×3.5钢管搭设，立杆采用单立杆，横距为900mm，纵距为1500mm，横杆步距为1800mm，脚手架内立杆距建筑物外皮有：北侧部位为0.3米，东西两侧为0.3米，其它0.3米，局部2.65米，建筑物四周阳角处工字钢无法伸出悬挑时, 在梁上预埋钢筋拉环，用钢丝绳兜挂来支撑脚手架上部立杆荷载。操作层外脚手架满铺，比脚手板低一步外设水平绳式安全网一道，紧贴脚手架外立杆内侧设防护栏杆一道（高度为0.9m）和挡脚板一道（高度180mm）。栏杆内侧立挂密目式绿色阻然安全网，网的下口及建筑物挂搭封严（即形成兜网）。剪刀撑在脚手架外侧沿架高连续设置,及地面倾角45度至60度。主体工程外架及主体框剪结构牢固拉结，连墙杆按两步两跨设置。第一排水平横杆下设16号工字钢，工字钢座在二层顶现浇板上（由现浇板内预埋吊环固定），外架子不大于40㎡设一个连墙点，且连墙点的竖向间距不应大于4m。因为本工程脚手架是悬挑式脚手架，所以在外脚手架部位需要加固。加固时立杆位置、脚手架立杆位置，工字钢顶部（脚手架立杆位置）焊Φ60钢套管两根，高度100㎜，外脚手架立杆固定在钢套管内。连杆、扫地杆按标准设置。4．2主体外脚手架架计算书
垂直荷载的传递路线
施工荷载→木脚手板→小横杆→通过扣件抗剪→立杆→工字钢悬挑→钢丝绳
4.2.1脚手架参数
1.内排架距墙距离为: 北侧为0.3米，东西两侧为0.3米，其它为0.3米，局部
2.65米；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 2 根；
横杆及立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数 0.80；连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3.60 米，水平间距3.0 米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件连接；
2.活荷载参数：
活荷载分为：施工荷载（包括作业层上人员、器具及材料自重）和风荷载；
施工均布荷载标准值:3.0 kN/m2；脚手架用途:结构脚手架；
同时施工层数:2 层；
3.恒荷载参数：
恒荷载分为：
a 脚手架结构自重（包括立杆、纵横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等自重）
b 构配件自重（包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等自重）
每米立杆承受的结构自重荷载标准值 :0.1248 kN/m2；脚手板自重标准值 :0.350 kN/m2；栏杆挡脚板自重标准值:0.140 kN/m2；
安全设施及安全网自重标准值 :0.005 kN/m2；脚手板铺设层数:4层；脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板；
4.水平悬挑支撑梁：
悬挑水平钢梁采用16号工字钢，建筑物外悬挑段长度分别为：四个大角侧处1.7米，其它1.5米；建筑物内锚固段长度为2.8米、1.5米。
5.拉绳参数：拉绳数量为:1；
La---立杆纵距 h——立杆步距
悬挑架正立面图
4.2.2大横杆的计算:
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)（以下简称《扣规》）第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算：
大横杆的自重标准值:P1=0.038 kN/m；
脚手板的自重标准值:P2=0.350×0.9/(2+1)=0.105 kN/m；
活荷载标准值: Q=3.0×0.9/(2+1)=0.9 kN/m；
恒荷载的设计值: q1=1.2×0.038+1.2×0.105=0.1716kN/m；
活荷载的设计值: q2=1.4×0.9=1.26kN/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)
2.强度验算：
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:
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.1716×1.52+0.10×1.26×1.52
=0.314 kN.m；
支座最大弯距计算公式如下:
M2max= -0.10×0.1716×1.52-0.117×1.26×1.52 =-0.370 kN.m；
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=M÷W = 0.370×106/5080.0=72.835 N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为σ=72.835 N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值 [f]=205.0 N/mm2，满足要求！
3.挠度验算:
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：
其中：静荷载标准值: q1= P1+P2=0.038+0.105=0.143 kN/m；
活荷载标准值: q2= Q =0.90 kN/m；
最大挠度计算值为：
V= 0.677×0.143×15004/(100×2.06×105×121900)+0.99×0.9×15004/(100×2.06×105×121900) = 1.991 mm；
大横杆的最大挠度 1.991 mm 小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150 mm及10 mm，满足要求！
4.2.3、小横杆的计算:
根据《扣规》第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和
挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.500 = 0.057 kN；
脚手板的自重标准值：P2=0.35×0.9×1.5/(2+1)=0.1575 kN；
活荷载标准值：Q=3.0×0.9×1.5/(2+1) =1.35 kN；
集中荷载的设计值: P=1.2×(0.057+0.1575)+1.4 ×1.35 = 2.147 kN；
小横杆计算简图
2.强度验算：
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载及大横杆传递荷载标准值
最不利分配的弯矩和
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
M qmax ql
2/8 = 1.2×0.038×0.92/8 = 0.0046 kN.m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
pl = 2.147×0.9/3 = 0.644 kN.m ；
M qmax=
3
最大弯矩 M= M qmax + M pmax = 0.0046+ 0.644 = 0.649 kN.m；
最大应力计算值σ = M / W = 0.649×106/5080=127.76 N/mm2；小横杆的最大应力计算值σ =127.76 N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值 205.000 N/mm2，满足要求！
3.挠度验算:
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载及大横杆传递荷载设计值最
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:
V qmax = ql
54/384EI = 5×0.038×9004/(384×2.06×105×121900) = 0.013 mm ；
大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.057+0.1575+1.35= 1.565
kN；
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:
V pmax =1565×900×(3×9002-4×9002/9 )/(72×2.06×105×
121900) = 1.613 mm；00
最大挠度和 V = V qmax + V pmax = 0.013+ 1.613 = 1.626 mm；
小横杆的最大挠度和 1.626 mm 小于小横杆的最大容许挠度900/150=6.0㎜及10 mm,满足要求！
4.2.4、扣件抗滑力的计算:
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；
按《扣规》表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。（《扣规》并没有要求折减抗滑承载力，公司出于对安全的考虑，内部决定予以折减）
纵向或横向水平杆及立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计
算(《扣规》5.2.5):
R ≤
R c
其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取6.40 kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
大横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.5×2/2=0.057 kN；
小横杆的自重标准值: P2 = 0.038×(0.9+0.1+0.5)/2=0.029 kN；
脚手板的自重标准值: P3 = 0.350×0.9×1.5/2=0.236 kN；
活荷载标准值: Q = 3.0×0.9×1.5/2 =2.025 kN；
荷载的设计值:
R=1.2×(0.057+0.029+0.236)+1.4×2.025=3.221 kN；
R < 6.40 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
4.2.5、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0.1248 (查《扣规》表
A-1)
N G1 = 0.1248×36.0 =4.493 kN；
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹笆片脚手板，标准值为0.35
N G2= 0.35×10×1.5×(0.9+0.5)/2 =3.675 kN；
(3)栏杆及挡脚手板自重标准值(采用栏杆、木脚手板挡板)，标准值为0.14 kN/m
N G3 = 0.14×10×1.5/2 = 1.05 kN；
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005
N G4 = 0.005×1.5×36.0= 0.27 kN；
经计算得恒荷载标准值：
N G =N G1+N G2+N G3+N G4 = 4.493+3.675+1.05+0.27 = 9.488 kN；
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。经计算得活荷载标准值N Q= 3.0×0.9×1.5×2/2 = 4.05 kN；
风荷载标准值按照以下公式计算
其中-- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2001)的规定采用：河南驻马店（n=50）基本风压为= 0.4 kN/m2；
-- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)第7.2节的规定采用：按B类考虑
= 1.14；
（风荷载高度变化系数的高度，应为支点向每三步的顶点。即8.1+1.8×3=13.5m处）
-- 风荷载体型系数：查《吉人空间》取值 1.128；
经计算得风荷载标准值：=0.7×1.14×1.128×0.4=0.360 kN/m2；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2N G+1.4N Q= 1.2×7.283 +1.4×3.6= 13.78 kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 N G+0.85×1.4N Q= 1.2×7.283+ 0.85×1.4×3.6= 13.024 kN；
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 M W 为
= 0.85×1.4×0.36×1.5×1.82/10 = 0.208
kN.m ；
4.2.6、立杆的稳定性计算：
不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：
f A N ≤??（《扣规》5.3.1-1）
立杆的轴向压力设计值 ：N =13.780 kN ；
计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm ；
计算长度附加系数按《扣规》第5.3.3条 ：k = 1.155 ；
计算长度系数参照《扣规》表5.3.3取 ：μ = 1.50 ；
计算长度 , l o = k μh = 1.155×1.5×1.8 = 3.119 m ；
长细比 L o /i = 311.9/1.58 = 197.0 ；
轴心受压立杆的稳定系数φ, 由长细比查《扣规》附录C 得到：
φ= 0.186 ；
立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm 2；
立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm 3；
钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm 2；
= 13780/(0.186×489)=151.505 N/mm 2；
立杆稳定性计算 σ =151.505 N/mm 2小于 立杆的抗压强度设计
值 [f] = 205 N/mm 2，满足要求！
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式：
f W Mw A N ≤+?? （《扣规》5.3.1-2） 立杆的轴心压力设计值 ：N =13.024 kN ；
= 13024/(0.186×489)+208000/5080 =
184.138N/mm 2；
考虑风荷载时，立杆稳定性计算 σ = 184.138 N/mm 2小于 立杆
的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm 2， 满足要求！
4.2.7、连墙件的计算: 连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：
N l = N lw + N 0 (《扣规》5.4.1)
风荷载标准值 （按顶标高44.1m 查= 1.67）
= 0.7×1.67×1.128×0.4 = 0.527 kN/m 2；
每个连墙件的覆盖面积内,脚手架外侧的迎风面积
A w = 1.8×2步×1.5×2跨 = 10.800 m 2；
注：实际工作中连墙件垂直距离按层高，水平距离按立杆纵距的
倍数,最多三跨, 所以这里应按下式计算:
A w = 3.6(层高)×1.5×3(跨) = 16.2 m 2；
按《扣规》5.4.1条 N 0= 5.000 kN ；
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：
N lw = 1.4×W k ×A w = 1.4×0.527×10.8 = 7.968kN ；
连墙件的轴向力设计值 N l = N lw + N 0= 12.968 kN ；
连墙件承载力设计值按下式计算：
N f = φ·A·[f]
其中φ -- 轴心受压立杆的稳定系数；
由长细比= 500/15.800 = 31.646 的结果查表得到
φ=0.959，为内排架距离墙的长度；
又： A = 4.89 cm2；[f]=205.00 N/mm2；
连墙件轴向承载力设计值为 N f= 0.959×4.89×10-4×205×103= 96.135 kN；
N l = 12.968 < N f = 96.837,连墙件的设计计算满足要求！
连墙件采用单扣件及墙体连接。
由以上计算得到 N l=12.968 kN 大于单扣件的抗滑力，不满足要求！可采用双扣件。
4.2.8、悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架的水平钢梁是一个带悬臂的连续梁。出于安全的考虑，悬挑水平钢梁,既用锚环固定，同时又用钢丝绳斜拉保护。在计算钢丝绳强度时, 不考虑型钢悬挑的作用；在验算悬挑型钢的强度时, 对于悬挑小于1.7m的，不考虑钢丝绳受力，对于悬挑大于1.7m的，按不考虑悬挑作用的情况计算。
悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度分别为：北侧大厅处1.6 m ，东西两侧 1.3 m，其它1.4 m ，西北角处3.6 m ；
(1)、悬挑L=1.45 m 的计算: （悬挑1.35 m的用本况结果）
脚手架排距为L b=900 mm,内排脚手架距离墙体L a=500 mm ，支拉斜杆的支点距离墙体为L c=1400 mm ,锚固长度L m=2850 mm ,总长4.5m 水平支撑梁的截面惯性矩I = 1130.00 cm4，截面抵抗矩W =141.00 cm3，截面积A = 26.10 cm2,质量20.50 kg/m
受脚手架集中荷载 P = 13.780 kN；
水平钢梁自重荷载 q=1.2×0.205 = 0.246 kN/m；
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简图
最大弯矩
＝13.78×0.5＋13.78×1.4＋0.5×0.246×1.452＝26.44 kN.m
支座反力
＝(26.44－0.5×0.246×
2.852)/2.85＝8.927 kN
最大应力σ =M/1.05W+N/A= 26.44×106/( 1.05 ×141000 )+ 0 / 2610.0 = 178.588 N/mm2；
水平支撑梁的最大应力计算值178.588 N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值 215.000 N/mm2,满足要求！
(2)、悬挑L=1.60 m 的计算:
脚手架排距为L b=900 mm,内排脚手架距离墙体L a=650mm ，支拉斜杆的支点距离墙体为L c=1550 mm ,锚固长度L m=2700 mm ,总长4.5m
水平支撑梁的截面惯性矩I = 1130.00 cm4，截面抵抗矩W = 141.00 cm3，截面积A = 26.10 cm2, 20.50 kg/m
受脚手架集中荷载 P = 13.780 kN；
水平钢梁自重荷载 q=1.2×0.205 = 0.246 kN/m；
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架
计算简图
最大弯矩
＝13.78×0.65＋13.78×1.55＋0.5×0.246×1.62＝30.631 kN.m 支座反力
＝(30.631－0.5×0.246×2.72)/2.7＝11.005 kN
最大应力
σ =M/1.05W+N/A= 30.631×106/( 1.05 ×141000 )+ 0 / 2610.0 = 206.896N/mm2；
水平支撑梁的最大应力计算值206.896 N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求！
（3）、悬挑L=3.60 m 的计算 :
L b=900 mm ，L a=2650mm ，L c=3600 mm ，L m=2200 mm，θ=45o,总长 6.0m
悬挑脚手架计算简图
最大弯矩，按下式简化计算
＝13.78×2.65/3.6×(2×0.05+0.9)+0.246×3.62/8＝10.542 kN.m
支座反力
＝(13.78×2.65＋13.78×3.55＋0.5×0.246×3.62)/3.55＝24.516 kN
水平钢梁的轴力 F H＝R1/tgθ＝24.516/tg45o＝24.516 kN
最大应力σ＝M/1.05W＋N/A=10.542×106/(1.05×141000)＋24.516×103/2610 = 80.599 N/mm2；
水平支撑梁的最大应力计算值 80.599N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值 215.000 N/mm2,满足要求！
4.2.9、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
(《钢规》GB50017-2003第4.2.2) 其中 --整体稳定系数，查《钢规》GB50017-2003附录B ：
. 大于0.6时，应用代替值： （《钢规》GB50017-2003附录B ，B.1-1）
经过计算得到最大应力
M x /(x w b )=10.542×106 /（0.929×141000）=80.5 满足要求! 4.2.10、拉绳的受力计算: （1）、悬挑L=1.45 m 的计算： （悬挑1.35m 的用本况结果） 脚手架排距为L b =900 mm ，内排脚手架距离墙体L a =500 mm ，支拉斜杆 的支点距离墙体为L c =1400 mm ，锚固长度L m =3050 mm ，总长4.5m 。 钢丝绳拉环 钢丝绳 钢梁 θ= 68.7o N = 13.780 kN θ= 66.7o N = 13.780 kN 水平钢梁的轴力 F H 和拉绳的轴力 F 按照下式计算： θ sin 5.0)(2 ?+++?=lc qlt lb la N la N F =kN 27.207.68sin 4.135.1246.05.0)9.05.0(780.135.0780.132 =? ???++?+? F H = Fcos θ = 20.27cos68.7o = 7.363 kN （2）、悬挑L=1.6 m 的计算：θ= 66.7o 脚手架排距为L b =900 mm ，内排脚手架距离墙体L a =650 mm ， 支拉斜杆的支点距离墙体为L c =1550 mm ，锚固长度L m =2950 mm ， 总长4.5m θ= 66.7o N = 13.780 kN 水平钢梁的轴力 F H 和拉绳的轴力 F 按照下式计算： θ sin 5.0)(2 ?+++?=lc qlt lb la N la N F =kN 516.217.66sin 4.155.1246.07.0)9.07.0(780.137.0780.132 =? ???++?+? F H = Fcos θ = 21.516cos66.7o = 8.511 kN （3）、悬挑L=3.60 m 的计算，θ= 45o F = R 1/sin θ = 24.516/sin45o = 34.671 kN 4.2.11、拉绳的强度计算: （钢丝拉绳的内力计算） （1）、悬挑L=1.45 m 的计算：（悬挑1.3m 的用本况结果） F = 20.27 kN 钢丝绳的容许拉力按照下式计算： (《建筑施工计算手册》13-3) 其中[F g ]-- 钢丝绳的容许拉力(kN)； F g -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)， 计算中可以近似计算F g =0.5d 2，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；采用6×19钢丝绳：α=0.850 K -- 钢丝绳使用安全系数。K=6.000， 得到：α] [Fg K Fg ?==KN 0.15285 .053.216=? 查《建筑施工手册》表14-2，选取 1 根直径16的6股19丝的钢丝绳，当钢丝绳的公称抗拉强度为1700 N/mm 2时，F g =152.0 kN ，能 满足要求！ （2）、悬挑L=1.6 m 的计算： F = 21.516 kN α][Fg K Fg ?==KN 0.15285 .0516.216=? 查《建筑施工手册》表14-2，选取 1 根直径16的6股19丝的钢丝绳，当钢丝绳的公称抗拉强度为1700 N/mm 2时，F g =152.0 kN ，能 满足要求！ （3）、悬挑L=3.60 m 的计算： F = 34.671 kN α] [Fg K Fg ?==KN 74.24485 .0671.346=? 为了统一规格，选取 2 根直径16的6股19丝的钢丝绳， 4.2.12、固定钢丝绳拉环的强度计算： （1）、悬挑L=1.45 m 的计算： N=20.27 kN 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为 []f A N ≤=σ 当按抗剪验算时 [f] 为拉环受力的单肢抗剪强度，[f] = 120N/mm 2； 当按抗拉验算时，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f] = 50N/mm 2；综合取[f] = 50N/mm 2×2双肢 = 100 N/mm 2 所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 []==πf N D 40.16142.31001000 27.204=???㎜故选取φ16的吊环。 （2）、悬挑L=1.6 m 的计算，F = 21.516 kN []==πf N D 46.16142.31001000 516.214=???㎜故选取φ18的吊环 （3）、悬挑L=3.60 m 的计算， F = 34.671 kN []==πf N D 40.21142.31001000 671.344=???㎜故选取φ22的吊环 4.2.13、锚固段及楼板连接的计算: (1)、水平钢梁及楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下： 水平钢梁及楼板压点的拉环受力 R=8.294 kN 和R=10.021 kN ；其它悬挑大于1.7m 的情况，考虑综合受力作用,电算R ≈0.5kN 水平钢梁及楼板压点的拉环强度计算公式为: []f A N ≤=σ [f] = 50N/mm 2；