悬挑手架型钢加固方案
矿东华建设有限公司
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第一节、工程概况
一、工程概况
（1）工程基本情况
工程名称 建筑面积(m) 基础形式 抗震等级 地上层数 标准层层高(m) 2 2.9 工程地点 建筑高度(m) 主体结构 抗震设防烈度 地下层数 （2）各责任主体名称
建设单位 施工单位 项目经理 技术负责人 设计单位 监理单位 总监理工程师 专业监理工程师 （3）脚手架设计
本方案作为悬挑脚手架搭设专项方案的补充方案，主要是解决部分特殊部位的悬挑型钢锚固长度不足1:1.25而编制，其锚固不足部位主要包括悬挑阳台处、电梯井两侧、外墙阳角处以及公共走廊部位；同时，部分型钢后部锚固板缺失及伸出锚固端板的长度不足，此部分也需采取处理方案。
屋面女儿墙标高为+52.800米，为最大保证甲方工期，响应甲方号召，1#～15#楼外墙脚手架均采用悬挑脚手架，根据建筑物总高度和脚手架搭设规范，现场分三次悬挑，第一次悬挑于3层结构面，悬挑6层，搭设高度为17.4米，第二次悬挑于9层结构面，悬挑6层，搭设高度为17.4米，第三次悬挑于15层结构面，悬挑4层，搭设高度为13.25米；故脚手架安全性验算高度取17.4米。
以4#楼外例，由于建筑物造型的原因，部分部位的型钢锚固长度达不到规范要求的1:1.25的规定，其中，锚固比例最小的为电梯井两侧；外伸长度为2.35m，锚固长度仅有2.6m，
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且该部位由于存在转角，其立杆应按照三排立杆计算，因此以电梯井两侧型钢为验算依据对悬挑脚手架型钢锚固加固进行验算，具体验算书见附页；其余部位立杆均为双排，公共走廊部位锚固比例较大，外伸较短，悬挑阳台处外伸较长，因此以上两个部位分别进行验算。立杆纵距1.5米，立杆横距1米；内立杆距离建筑物0.2米；连墙件两步三跨，采用单扣件连接；悬挑用18#工字钢，加固支撑采用10#槽钢在型钢底部搭设三角支撑，支撑角度不小于60°，支撑点与外墙的距离不小于1.5m，支撑与型钢连接采用焊接的方式，其余做法均按照悬挑脚手架搭设专项施工方案施工。
第二节、编制依据
1、《建筑施工脚手架实用手册》 2、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 4、《钢结构设计规范》GB50017-2003 5、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011 6、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
7、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 8、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号文) 9、《建设工程安全生产管理条例》国务院令第393号 10、本工程设计图纸 11、本工程施工组织设计
第三节、施工工艺技术
一、技术参数
【型钢悬挑脚手架(扣件式)】
脚手架排数 搭设高度(m) 立杆纵距(m) 立杆步距(m) 双排脚手架 17.4 1.5 1.8 纵、横向水平杆布置方式 钢管类型 立杆横距(m) 双立杆计算方法 大横杆在上 Ф48×3 1 不设置双立杆 -*
挡脚板 横向斜撑 连墙件连接方式 基本风压(kN/m) 悬挑方式 锚固螺栓直径d(mm) 主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm) 梁/楼板混凝土强度等级 主梁合并根数nz 21步1设 6跨1设 扣件连接 0.4 普通主梁悬挑 18 100 脚手板 连墙件布置方式 地区 安全网 锚固点设置方式 主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm) 主梁建筑物内锚固长度Lx(mm) 1步1设 两步三跨 上海 全封闭 U型锚固螺栓 见各部位 见各部位 C30 1 主梁材料规格 18号工字钢
二、工艺流程
【型钢悬挑脚手架(扣件式)】
预埋件设置→安装悬挑主梁→悬挑主梁上下支撑杆件设置→立杆定位点设置→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→横向水平杆→纵向水平杆(格栅) →剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。
三、施工方法
1、悬挑梁定位
定距定位，放样悬挑梁位置并做好标记。悬挑梁必须保证有足够的锚固强度和截面抗屈曲能力，悬挑长度应按设计确定。普通主梁悬挑时，立杆直接支承在悬挑梁上，水平悬挑梁的纵向间距与上部脚手架立杆的纵向间距相同；上部脚手架立杆与挑梁支承结构应有可靠的定位连接措施，以确保上部架体的稳定。通常采用在挑梁或纵向联粱上焊接直径Φ25mm的钢筋，立杆套在其外，并同时在立杆下部设置扫地杆。
2、悬挑梁宜采用U型螺栓进行锚固：
(1) 钢筋拉环、U型螺栓预埋位置宜为悬挑梁尾端向里20㎝处； (2) 钢筋预埋至砼板、砼梁底部，每侧平直段不小于0.6米；
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(3) 钢筋拉环、U型螺栓与悬挑梁间隙用木楔楔紧；
(5) 锚固处楼板上应预先配置用于承受悬挑梁锚固端作用引起负弯矩的受力钢筋，否则应采取支顶卸载措施；
3、电梯井部位悬挑梁布置：
以4号楼为例，电梯井部位外伸需达到2.35m方可满足要求，而锚固端仅有2.6m，远远小于要求的2.94m，且在脚手架转角处实际脚手架变为三排架，因此必须在底部加设三角支撑进行加强，加强后计算书见第四节。
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4、公共走廊部位悬挑梁布置
公共走廊部位虽然外伸长度为1.5m，但内部平台板较短，锚固比例也达不到1:1.25，悬挑计算长度为1.4m，锚固长度为1.6m，且板厚为12cm，因此该部位也需采取加强措施，斜撑采用10#槽钢，斜撑与悬挑梁间的夹角不小于60°，与外墙的垂直距离不小于1m。计算书见附件。
5、悬挑阳台板部位悬挑梁设置
由于南侧阳台均为悬挑阳台，因此该部位的型钢锚固长度必须从阳台板根部算起，其锚固长度也达不到1:1.25，悬挑计算长度为2.9m，锚固长度为2.2m；加强措施同公共走廊部位，其中斜撑端部到型钢端部的距离不能大于400mm。计算书见附件。
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6、后部压板不足及外伸长度不足处理
施工过程中，由于U型环的位置埋设不当，造成后部锚板缺失或型钢外伸压板长度不足，现场采取在后部焊接一20cm长同型号型钢进行满焊处理。具体见附图。
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第四节、计算书
主梁自重及脚手架荷载计算：
1、主梁自重荷载设计值 q=1.2×24.1×10/1000=0.289kN/m；
2、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]×17.40 = 2.654kN； (2)脚手板的自重标准值；采用冲压钢脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.3×4×1.5×(1+1.2)/2 = 2.025 kN；
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m NG3 = 0.14×4×1.5/2 = 0.42 kN；
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2 NG4 = 0.005×1.5×17.4 = 0.13 kN； 经计算得到，静荷载标准值
NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.23 kN；
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 = 3×1×1.5×2/2 = 4.5 kN； 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×5.23+ 0.85×1.4×4.5= 11.631 kN； 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.23+1.4×4.5=12.576kN；
一、电梯井两侧悬挑型钢计算书 （一）、参数信息
1.主梁构造参数
主梁与建筑物连接方式:主梁平铺在建筑物楼面上
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建筑物外悬挑长度m(m):2.35 建筑物内锚固长度t(m):2.6
锚固压点方式:压环钢筋，钢筋直径(mm):18 楼板混凝土强度等级:C30
2.主梁材料及性能参数
主梁截面类型:工字钢，主梁规格:18号工字钢
3.立杆作用主梁上的力
序号 主梁上的力大小(kN) 作用点离墙距离(m) 1 12.576 2.2 2 12.576 1.2 3 12.576 0.2
4.拉绳与支杆参数
主梁下面采用支杆与建筑物联结。 支杆采用10号槽钢；
支杆共点布置，与墙支点垂直距离为2.9m； 支撑距离墙长度(m):1.5；
（二）、主梁的受力计算
主梁按照悬臂连续梁计算
主梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2，重量m=24.1kg/m。
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悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架主梁计算简图
悬挑脚手架主梁剪力图(kN)
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悬挑脚手架主梁弯矩图(kN·m)
悬挑脚手架主梁变形图(mm) 各支座对主梁的支撑反力由左至右分别为： R1=30.74kN；R2=8.03kN；R3=0.39kN； 最大弯矩：Mmax=8.913kN·m； 计算公式如下: σmax=Mmax/γW+N/A ≤f
式中 Mmax -- 截面承受最大弯矩值，Mmax=8.913kN·m； W -- 主梁净截面模量，W=185cm3； γ -- 截面塑性发展系数，γ=1.05； N -- 主梁的轴力，N=15.9kN；
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A -- 主梁截面积，A=30.6cm2；
f -- 钢材的抗弯强度设计值，f=215N/mm2；
经计算得出σmax=8.913×106/(1.05×185000)+15.9×103/3060=51.08N/mm2 主梁采用18号工字钢，计算公式如下： σ = M/φbWx ≤[f] 其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数： 查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=2 由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.93。 经过计算得到最大应力 σ =8.913×106/(0.93×185000)=51.805N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算σ =51.805N/mm2小于[f]=215N/mm2,满足要求! （四）、支杆的受力计算 支杆产生的支座力：R1=30.74； 支杆的轴力为：RD1=R1/sinβ1=30.74/sin63°=34.61kN； （五）、支杆的强度计算 1.支杆强度计算 支杆最大轴力为：RDmax=34.609kN； 支杆以 10号槽钢计算，支杆的容许正应力按照下式计算： σ = N/φA ≤ [f] 其中 σ -- 支杆正应力计算值； N -- 支杆轴力设计值，N = 34.609kN； φ-- 支杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到 φ= 0.71； i -- 支杆的截面回转半径，i =3.95cm； l -- 支杆的计算长度，l = 3.265m； A -- 支杆的净截面面积，A =12.74cm2； [f] -- 支杆的抗压强度设计值，f=215N/mm2； -* σ = N/φA=34.609×103/(0.71×12.74×102)=38.262N/mm2<215N/mm2 支杆强度性计算值σ = 38.262N/mm2小于[f]=215N/mm2，满足要求! 2.斜撑支杆焊缝强度计算 斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 σ = N/lwt ≤ft 其中 N -- 斜撑支杆的轴向力，N=34.609kN； lwt --取斜杆截面积，A=1274mm2 ft -- 对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2； 经过计算得到焊缝最大应力： σ = 34.609×103/1274=27.166N/mm2 二、公共走廊型钢加固计算书 （一）、参数信息 1.主梁构造参数 主梁与建筑物连接方式:主梁平铺在建筑物楼面上 建筑物外悬挑长度m(m):1.4 建筑物内锚固长度t(m):1.6 锚固压点方式:压环钢筋，钢筋直径(mm):18 楼板混凝土强度等级:C30 2.主梁材料及性能参数 主梁截面类型:工字钢，主梁规格:18号工字钢 3.立杆作用主梁上的力 序号 主梁上的力大小(kN) 作用点离墙距离(m) 1 12.576 1.2 2 12.576 0.2 4.拉绳与支杆参数 主梁下面采用支杆与建筑物联结。 -* 支杆采用10号槽钢； 支杆共点布置，与墙支点垂直距离为3m； 支撑距离墙长度(m):1； （二）、主梁的受力计算 主梁按照悬臂连续梁计算 主梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2，重量m=24.1kg/m。 主梁自重荷载设计值 q=1.2×24.1×10/1000=0.289kN/m； 悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架主梁计算简图 -* 悬挑脚手架主梁剪力图(kN) 悬挑脚手架主梁弯矩图(kN·m) -* 悬挑脚手架主梁变形图(mm) 各支座对主梁的支撑反力由左至右分别为： R1=17.61kN；R2=8.35kN；R3=0.06kN； 最大弯矩：Mmax=2.538kN·m； 计算公式如下: σmax=Mmax/γW+N/A ≤f 式中 Mmax -- 截面承受最大弯矩值，Mmax=2.538kN·m； W -- 主梁净截面模量，W=185cm3； γ -- 截面塑性发展系数，γ=1.05； N -- 主梁的轴力，N=5.87kN； A -- 主梁截面积，A=30.6cm2； f -- 钢材的抗弯强度设计值，f=215N/mm2； 经计算得出σmax=2.538×106/(1.05×185000)+5.87×103/3060=14.984N/mm2 主梁采用18号工字钢，计算公式如下： σ = M/φbWx ≤[f] 其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数： 查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=2 -* 由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.93。 经过计算得到最大应力 σ =2.538×106/(0.93×185000)=14.752N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算σ =14.752N/mm2小于[f]=215N/mm2,满足要求! （四）、支杆的受力计算 支杆产生的支座力：R1=17.61； 支杆的轴力为：RD1=R1/sinβ1=17.61/sin72°=18.56kN； （五）、支杆的强度计算 1.支杆强度计算 支杆最大轴力为：RDmax=18.563kN； 支杆以 10号槽钢计算，支杆的容许正应力按照下式计算： σ = N/φA ≤ [f] 其中 σ -- 支杆正应力计算值； N -- 支杆轴力设计值，N = 18.563kN； φ-- 支杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到 φ= 0.722； i -- 支杆的截面回转半径，i =3.95cm； l -- 支杆的计算长度，l = 3.162m； A -- 支杆的净截面面积，A =12.74cm2； [f] -- 支杆的抗压强度设计值，f=215N/mm2； σ = N/φA=18.563×103/(0.722×12.74×102)=20.181N/mm2<215N/mm2 支杆强度性计算值σ = 20.181N/mm2小于[f]=215N/mm2，满足要求! 2.斜撑支杆焊缝强度计算 斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 σ = N/lwt ≤ft 其中 N -- 斜撑支杆的轴向力，N=18.563kN； lwt --取斜杆截面积，A=1274mm2 ft -- 对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2； 经过计算得到焊缝最大应力： σ = 18.563×103/1274=14.571N/mm2 对接焊缝的最大应力σ =14.571 N/mm2 小于ft=185 N/mm2，满足要求! 三、悬挑阳台型钢加固计算书 （一）、参数信息 1.主梁构造参数 主梁与建筑物连接方式:主梁平铺在建筑物楼面上 建筑物外悬挑长度m(m):2.9 建筑物内锚固长度t(m):2.2 锚固压点方式:压环钢筋，钢筋直径(mm):18 楼板混凝土强度等级:C30 2.主梁材料及性能参数 主梁截面类型:工字钢，主梁规格:18号工字钢 3.立杆作用主梁上的力 序号 主梁上的力大小(kN) 作用点离墙距离(m) 1 12.576 2.6 2 12.576 1.6 4.拉绳与支杆参数 主梁下面采用支杆与建筑物联结。 支杆采用10号槽钢； 支杆共点布置，与墙支点垂直距离为3m； 支撑距离墙长度(m):2.5； （二）、主梁的受力计算 主梁按照悬臂连续梁计算 主梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2，重量m=24.1kg/m。 主梁自重荷载设计值 q=1.2×24.1×10/1000=0.289kN/m； -* 悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架主梁计算简图 -* 悬挑脚手架主梁剪力图(kN) 悬挑脚手架主梁弯矩图(kN·m) -* 悬挑脚手架主梁变形图(mm) 各支座对主梁的支撑反力由左至右分别为： R1=20.62kN；R2=6.81kN；R3=0.81kN； 最大弯矩：Mmax=5.739kN·m； 计算公式如下: σmax=Mmax/γW+N/A ≤f 式中 Mmax -- 截面承受最大弯矩值，Mmax=5.739kN·m； W -- 主梁净截面模量，W=185cm3； γ -- 截面塑性发展系数，γ=1.05； N -- 主梁的轴力，N=17.18kN； A -- 主梁截面积，A=30.6cm2； f -- 钢材的抗弯强度设计值，f=215N/mm2； 经计算得出σmax=5.739×106/(1.05×185000)+17.18×103/3060=35.16N/mm2 主梁采用18号工字钢，计算公式如下： σ = M/φbWx ≤[f] 其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数： 查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=2 -* 由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.93。 经过计算得到最大应力 σ =5.739×106/(0.93×185000)=33.357N/mm2； 水平钢梁的稳定性计算σ =33.357N/mm2小于[f]=215N/mm2,满足要求! （四）、支杆的受力计算 支杆产生的支座力：R1=20.621； 支杆的轴力为：RD1=R1/sinβ1=20.62/sin50°=26.84kN； （五）、支杆的强度计算 1.支杆强度计算 支杆最大轴力为：RDmax=26.843kN； 支杆以 10号槽钢计算，支杆的容许正应力按照下式计算： σ = N/φA ≤ [f] 其中 σ -- 支杆正应力计算值； N -- 支杆轴力设计值，N = 26.843kN； φ-- 支杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到 φ= 0.603； i -- 支杆的截面回转半径，i =3.95cm； l -- 支杆的计算长度，l = 3.905m； A -- 支杆的净截面面积，A =12.74cm2； [f] -- 支杆的抗压强度设计值，f=215N/mm2； σ = N/φA=26.843×103/(0.603×12.74×102)=34.941N/mm2<215N/mm2 支杆强度性计算值σ = 34.941N/mm2小于[f]=215N/mm2，满足要求! 2.斜撑支杆焊缝强度计算 斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 σ = N/lwt ≤ft 其中 N -- 斜撑支杆的轴向力，N=26.843kN； lwt --取斜杆截面积，A=1274mm2 ft -- 对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2； 经过计算得到焊缝最大应力： σ = 26.843×103/1274=21.07N/mm2 对接焊缝的最大应力σ =21.07 N/mm2 小于ft=185 N/mm2，满足要求! （六）、锚固段与楼板连接的计算 主梁与楼板压点的压环强度计算公式为: σ = N/2A ≤ [f] 其中 N -- 主梁与楼板压点的压环受力：N=0.81kN； [f] -- 压环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8每个压环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2； d -- 压环钢筋的设计直径，d=18mm； A -- 压环钢筋截面积，A=πd2/4=3.142×182/4=254.469mm2； σ=N/2A=0.81×103/(254.469×2)=1.59N/mm2<[f]=50N/mm2 压环所受应力σ=1.59N/mm2小于吊环最大应力[f]=50N/mm2，满足要求！ 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容