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1、 徐州万泰佳苑安全专项施工方案 本工程位于徐州市铜山区北京南路285号,由徐州万泰置业有限公司投资兴建,徐州市民用建筑设计研究院有限责任公司设计,共有5个单体工程,1#楼与地下人防车库相连,其余4栋楼均围绕着地下室布置,地下1层,地下室面积14368平方米;1楼19层,层高3.3米,地上建筑面积39552平方米,地下1264m2,建筑高度63.45米;2#、3、4#、5#楼均为17层,标准层层高2.9米,建筑高度49.6米。1#楼在2层、8层、14层平面;2#、3#、4#、5#楼在6层、12层平面悬挑16#工字钢梁搭设外脚手架。一、 脚手架(一)、高层建筑悬挑式钢管脚手架 当建筑物高度超过50
2、m时,落地搭设的扣件式钢管脚手架就不能满足要求了。此时,可以用悬挑架分段搭设的办法来解决。悬挑架的种类一般有:三角形钢架、斜撑钢管加吊杆、下撑式挑梁钢架、挑梁加吊杆、挑梁等。本工程采用悬挑工字钢梁搭设外脚手架,各类悬挑架的设计计算分两部分,一部分为架体的设计,第二部分为悬挑架部分的设计。悬挑架的主要构件为钢梁,应按钢结构设计规范(GB50017-2003)进行设计,包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度、整体稳定性、挠度和端部锚固连接强度等验算。钢梁的设计计算步骤和公式如下:1、抗弯强度式中 Mx,My-绕x轴和y 轴的弯矩(对于工字形截面,x 轴为强轴,y 轴为弱轴,单位为N.mm4);Wnx
3、,Wny-对x 轴和y 轴的截面抵抗矩(mm3);gx, gy-截面塑性发展系数:对于工字形截面,gx=1.05, gy=1.20;对于箱形截面,x=1.05, y=1.05;对其他截面可按钢结构设计规范GB50017-2003f-钢材的抗弯强度设计值(N/mm2)2、抗剪强度式中 V-计算截面沿腹板平面作用的剪力(N);S-计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(mm3);I-毛截面积惯性矩;tw-腹板厚度;fv-钢材抗剪强度设计值(N/mm2)。3、腹板边缘局部强度验算1)局部承压强度式中 F-集中荷载(N);y-集中荷载增大系数,此处y=1.0;lz-集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分
4、布长度(mm),按下式计算:lz=a+5hy(a-集中荷载沿梁跨度方向的支承长度,hy-梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离,单位均为mm)。f-钢材的抗压强度设计值(N/mm2)。2)折算应力在某些情况下,比如在梁的同一部位有较大的弯曲应力、剪应力t和局部压应力c时,应按最大形状改变能量强度理论计算折算应力eq满足要求。规范计算公式为:式中、t、c-为腹板计算高度边缘同一点上同时产生的弯曲正应力、剪应力和局部压应力,按材料力学公式计算。b1-b1=1.1(、c同号或有一为零时)b1=1.2(、c异号时)4、整体稳定式中 Mx-绕强轴作用的最大弯矩(N.mm);Wx-按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩
5、(mm3);yb-梁的整体稳定性系数。按钢结构设计规范GB50017-2003 附录B 确定。5、挠度式中 v-挠度v-容许挠度,悬挑受弯杆件,v=l/400(按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程JGJ130-2001 规定选用)5、计算【1】、脚手架搭设参数建筑总高H=65m,标准层高3.3m,1#楼在2层平面,2#、3#、4#、5#楼在离地面高度为17.4m (第6层平面)处开始,分段搭设悬挑脚手架,分段高度为19.8m(及17.4米),立杆横距lb=1.05m,内立杆离墙距离0.25m,立杆纵距la=1.5m,步距h=1.8m,每段脚手架11 步,连墙件按二步三跨设置,同时作业层数为1
6、层,活荷载Qk=3.0KN/,竹笆脚手片,每段满铺4 步。脚手架钢管采用483.5mm,悬挑梁采用16 号工字钢,悬挑长度为l=1.40m.(1)483.5 钢管,截面性质如下:截面面积 A=489mm2截面惯性距 I=1.219105mm4截面模量 W=5.08103 mm3弹性模量 E=2.06105N/mm2回转半径 i=15.8mm抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2(2)16 号工字钢,截面性质如下:截面面积 A=2611mm2腹板厚度 tw=6mm截面惯性距 Ix=1.127107mm4截面模量 Wx=1.409105 mm3弹性模量 E=2.06105N/mm2回转半径 ix
7、=65.7mm iy=18.9mm半截面面积矩Sx=8.08104 mm3梁自重 q=0.205KN/m抗压、抗弯强度设计值f=215N/mm2抗剪强度设计值fv= 125N/mm2(3)其他设计参数基本风压值0=0.45 kN/m2。采用密目式安全立网,全封闭。2、荷载标准值计算(1) 结构自重标准值g1k=0.1248kN/m (按双排脚手架查JGJ130-2001)(2) 竹脚手片自重标准值:g2k=0.35kN/m2 (查JGJ130-2001 得到)(3) 施工均布活荷载:qk=3 kN/m2 (查JGJ130-2001 得到)(4) 风荷载标准值:k=0.7zs0式中 z风压高度变
8、化系数,查建筑结构荷载规范,地面粗糙度类别C类,并用插入法得65 米为1.40s脚手架风荷载体型系数,密目式立网的挡风系数计算,目前规范提供的计算依据不足。哈尔滨建筑工程学院研究结果表明:对于网目密度不低于800 目/100cm2 的密目网,挡风面积与迎风面积比值为An/Aw=0.54 ( 含脚手架钢管挡风面积) , 挡风系数j=1.2An/Aw=1.20.54=0.648。式中:An 为挡风面积;Aw 为迎风面积。因此s =1.0j=0.648 (JGJ130-2001 规范公式)则k=0.71.400.6480.45=0.285kN/m23、内力计算纵向水平杆、横向水平杆、立杆、连墙杆的强
9、度、变形、稳定性验算另见落地式扣件钢管脚手架计算示例。现就悬挑梁的验算过程详述如下:(1) 计算简图简化为悬臂梁结构,如图所示。(2) 内力计算1)每根立杆轴向力设计值N按规范公式计算:式中:NG1k为脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1KH*gK119.8*0.12482.47KNNG2k为构配件自重标准值产生的轴向力(包括竹脚手片、栏杆与挡脚板、安全网),分别计算如下:竹脚手片自重标准值:0.351.51.34/2=1.365 kN(全高满铺4 层)栏杆与木挡脚板自重标准值:0.141.511/2=1.15 KN(共11 层)安全网自重标准值:0.011.519.8/2=0.149KN(
10、取立网自重0.01KN/m2)所以NG2K1.365+1.15+0.1492.66KNNQk为施工荷载标准值产生的轴向力总和,作业层数n1=1NQk= n1qklalb/2=13.01.051.5/2=2.363 KN从而可得每根立杆轴向力设计值N:N1.2(NG1K+NG2K)+1.4NQK1.2*(2.47+2.66)+1.4*2.3639.463KN2)钢梁自重3)内力计算Qmax9.463*2+0.246*1.419.27KNMmax9.463*1.4+*.463*0.35+0.246*1.4*1.4/216.8KN.M4、钢梁截面验算1)抗弯强度满足要求。2)抗剪强度3)腹板边缘强度
11、验算局部承压强度 在集中荷载或支座处,腹板边缘的局部压应力可能会超过钢材抗压强度,因此应进行验算。对悬臂梁验算支座处局部承压强度。设支座长度a=30mm(有算例取30mm),hy=9.9+8.0=17.9mm(查工字钢截面特性表可得),则lz=a+5 hy=30+517.9=119.5mm,查规范得=1,则:l 折算应力满足要求。注意:从上面的计算结果来看,对悬臂梁情况,折算应力比局部压应力要大得多。因此,腹板边缘局部强度验算,应验算折算应力满足要求,而不是局部承压强度的验算。本人参考了许多资料,在脚手架设计计算的资料中都未曾看到有折算应力的验算,应该是有问题的。 4)整体稳定性l 先计算整体
12、稳定系数b按钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B.4 进行计算。梁的自重荷载很小,跨内有两个集中荷载作用,但自由端的集中荷载对量的整体稳定性起主要作用。由于式中 为两整体稳定计算参数l1为梁的受压翼缘自有长度b1为梁的受压翼缘宽度t1为梁的受压翼缘厚度h梁高代入数据,得因此,查钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B.4,得式中的各个符号的含义见规范,其数值计算如下:y=l1/iy=1400/18.9=74.074 A=2611mm2h=160mm t=9.9mmb=0 fy=235N/mm2代入上式,得jb=2.93则l 整体稳定验算5)挠度悬臂梁的挠度可以从有关静力计算
13、手册中查到。集中力作用下挠度:均布荷载作用下挠度:所以满足要求。5、钢梁埋入设计钢梁一端悬挑,另一端为了取得梁的平衡,要进行平衡措施设计。一般实用上采用两种方法解决,一是埋入钢筋混凝土墙或柱(如图所示),二是采用悬挑梁后端部分穿入预埋楼板的钢筋环内(如图所示)。采用埋入法,一般埋入长度为500mm,沿挑梁垂直方向穿2 根25 圆钢作锚筋,锚筋的作用是承担水平方向的作用力(如风荷载)。在杭州,许多悬挑外架的作法是:型钢用16 号槽钢,每4 层一挑,挑梁头部用钢丝索向上斜拉,这时钢丝索的拉力在水平方向的分力,就需要圆钢锚筋来承担,锚筋抗剪,根数要计算确定。抗剪能力的计算只能是近似的,实践和计算表明
14、,2 根25 圆钢锚筋在钢丝索斜拉情况下安全度也是足够的。采用悬挑梁后端穿入预埋楼板的钢筋环内的作法,要验算钢筋环的强度。计算简图如下图所示,根据梁的平衡可以求出梁传给钢筋环垂直作用力R。为简便起见,忽略R,对O取矩,则钢筋环的水平锚固段埋于楼板的下皮钢筋之下,以便可靠锚固。假定锚固不会失效,钢筋环的破坏形式要么被拉断要么被剪断,钢筋的抗强度大于抗剪强度,因此,只要验算抗剪强度。剪切面的剪应力为抗剪强度满足要求。实际施工时,每根钢梁预埋3 个钢筋环,末端2 个,间距一般为250mm左右,以能够在钢梁与钢筋环之间楔入木楔子为准。 (二)、卸料平台1、主要施工方法1)施工前应检查构配件的焊接质量,
15、几何尺寸,并涂刷二道防锈漆。2)构配件运至施工现场后,应在混凝土硬地面上按设计尺寸进行组装,并保持整体平衡不扭曲,桁架与钢管栏杆用扣件扣紧,扣件的拧紧力矩为65N/m。在桁架上布设脚手管。3)铺设脚手板,脚手板厚度为50mm厚松木板。上面用12钢筋压牢。4)安装栏杆,栏杆高度为1500mm。栏杆内侧张设安全密目网。5)安装平台吊索,吊索钢丝绳采用15钢丝绳,计4根。分别布置在料台平面20的吊环上,并用Y5-15绳卡卡牢,每根钢丝绳不少于6只。6)利用塔吊的吊索将M20的卸甲分别从平台的四个角上扣紧,保持基本平衡时,慢慢吊起平台至安装高度,将20#槽钢支腿伸入混凝土结构面,利用结构层平面的予留钢
16、筋环用钢丝绳连接限位。7)先将2根15的钢丝绳分别锚固在上层结构框架柱上,框架柱四角利口围系钢丝绳处应加衬软垫层,再将2根15的钢丝绳分别锚固在上层结构板面的预留钢筋环上,(225钢筋)。钢平台外口应略高于内口150mm。8)接好钢丝绳调整完毕,(其中2根作安全绳)。经过检查验收,方可松卸起重吊钩,上下操作。9)悬挂限载标牌。 2.平台的设计及荷载取值:2.1平台设计1)钢平台主梁采用20cm槽钢(200737)。2)次梁采用483.5焊接钢管桁架,20钢筋。3)木板厚50mm,并与桁架固定牢固。4)吊环采用20的圆钢双面焊接,焊缝高度不小于10mm,宽度不小于8mm,长度大于6d。允许拉应力
17、32000N。5) 钢丝绳采用15钢丝绳,计4根,其中2根作安全绳。卸甲采用M20。6)钢丝绳连接采用Y5-15绳卡,每根钢丝绳不少于6只。7)平台三面作高度为1500mm的围护。用483.5钢管与20焊接,内挂安全密目网。8)结构层平面设予留钢筋环2只,用钢丝绳连接平台支腿,防止平台外倾和外侧受力过大下翻。2.2荷载取值:钢管桁架及剪刀撑220N/m2。木板400 N/m2 ,施工荷载2000N/m2。,槽钢20 260 N/m,栏杆及密目网150 N /m。3.杆件计算:1)桁架计算:每品桁架受荷面积S=0.652.50=1.625m2。每品桁架承载力F=(220+400+2000)1.6
18、25=4258N。每只节点受力 P=4258/4=1065N。压杆BC=-1.771065=-1885N, 48钢管A=489 mm2。=575/15.9=36.16,j =0.913,=1885/0.913489 = 4.3 N/mm2215 N/mm2 符合要求。拉杆GH=2.2051065=2157N,=2157/314=6.87 N/mm2215 N/mm2 符合要求。拉杆AF=1.681065=1789N,=1789/314=5.70 N/ mm2215 N/mm2 符合要求。压杆FB=1.681065=1789N,=381/5=76.2,j=0.808215 N/mm2 符合要求。
19、=1789/3140.808 =7.04 N/ mm2215 N/mm2 符合要求。2)主梁计算:主梁均布荷载q=620+2000 10/8+260+150=3685 N/ m。M=1/83.65833502=5169364Nmm。W=1/6200 732003-(73-7) 1853=137873.6mm3。=5169364/137873.6=37.5 N/mm2215 N/mm2 满足要求。3)钢丝绳计算:为安全计,钢丝绳每侧设二道15钢丝绳,单道受力,另一道为安全绳,钢丝绳单道受力验算: T=36852.4/cos4256=12082NK=F/T=1320000.85/12082=9.3
20、 符合要求。4)预埋钢筋计算:K1=1.55; As1= As2=491mm; Vj=12082N; =1; fsv=310/0.7; ar=1K1Vj(As1As2)fsvar1.55120821(491+491) 310/0.71 18727213094 k=213094 /18727=11.3 4. 各项管理措施4.1安全防护措施:1)悬挑式钢平台应按相应的规范进行设计,其结构构造应能防止左右晃动,应编制施工方案。2)悬挑式钢平台的搁支点与上部拉接点必须位于建筑物上,不得设置在脚手架等施工设施上。3)斜拉杆或钢丝绳,构造上宜两边各设二道,每一道均作单道受力计算。4)应设置4个经过验算的吊
21、环,吊运平台时应使用卡环,不得在使吊钩直接钩挂吊环,吊环应用A3钢制作。5)钢平台安装时,钢丝绳应使用专用的挂钩挂牢,采取其他方式时卡头的卡子不得少于3个。建筑物锐角利口围系钢丝绳处应加衬软垫层,钢平台外口应略高于内口。6)钢平台左右两侧必须装置固定的保护栏杆,高1500mm。7)钢平台吊装,需待横梁接好钢丝绳调整完毕,经过检查验收,方可松卸起重吊钩,上下操作。8)钢平台使用时,应有专人进行检查,发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换,焊缝脱焊应及时修复。9)操作平台上应显著地标明容许荷载值,操作人员和材料的总量严禁超过设计的容许荷载,应配备专人加以监督。4.2安全管理措施:1)搭设人员必须持证上岗,必须戴安全帽,系安全带穿防滑鞋。 搭设前按特种作业进行安全技术交底,并做好记录。2)构配件及搭设质量应按规定进行检查。3)严禁超载,必须悬挂限载标牌,明确责任人。4)六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时应停止作业。5)安全检查的次数为每提升一次检查一次。6)搭拆时,地面应设围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁非操作人员入内。7)搭设操作工人严禁酒后作业。三面设置护身栏杆,严禁施工人员翻越。8)搭设完后必须经过项目部安全员验收完毕后方可使用。5.构造附图。