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1、 1 上海某办公楼项目悬挑脚手架的设计与施工 霍 威 土建主管 上海绿地商业集团 上海市长宁路 1200 号 贝多芬广场 6 楼 200051 摘要：该办公楼为昆山花桥开发区的标志性建筑，考虑到进度因素，施工过程中采用悬挑式脚手架，通过周密的计算，并建立完善的悬挑式脚手架搭设、拆除工作程序，确保整个工程施工的顺利进行。关键词：悬挑 脚手架 计算 Abstract:This office building is the symbol of Huaqiao development district,Kunshan.Take this typical engineering for example,
2、this article introduce the method of calculating part of cradle scaffold,and then bring forward many proceedings what should be adverted in construction.Key words:Cradle,Scraffold,Calculate 1 工程概况 中国花桥企业总部基地 22#房，是昆山花桥开发区的标志性建筑，是两栋甲级 5A 办公楼，地下一层地上 24 层，高 100.4 米。开挖面积 8380 平方米，周长 360 米，基坑开挖深度 7.0 米，电
3、梯井局部落 2.7 米，建筑面积 65794 平方米。裙房采用石材贴面，3 层以上采用玻璃幕墙。标准层层高 3.6m。由于本项目工程进度较紧对于 4 层以上计划采用悬挑脚手架施工。2 悬脚手架的设计 2.1 设计编制依据及选用规范 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302001 J842001）建筑施工手册（第三版）建筑结构荷载规范 高层建筑施工手册 2 建筑施工安全检查标准 JGJ59-99 2.2 方案的论述 4 层楼面至建筑物屋面部分的外脚手架采用悬挑形式，共分 4 次挑设。其中，4 层楼面、9 层楼面、14 层、19 层楼面处采用工字钢外挑形式，外挑工字钢外侧、立杆部位增设
4、通长 10 号槽钢，以增加脚手架的整体稳定性，悬挑部分转角处、电梯井等无法采用工字钢外挑的部位，采用预埋件、三角支架的形式。具体制作方式见附图。当办公楼施工至绑扎 4 框墙板钢筋时，在电梯井墙板、转角处埋设予埋件，作为悬挑三角架的支撑件（300*300*10、详细位置见附图）。当办公楼施工至绑扎 4 层楼板钢筋时，按照施工图在楼板内预埋20 的吊环和定预埋件。每根工字钢固定端处设置 1 根20 吊环（详细布置、节点处理见附图），工字钢穿板墙处模板预留洞。待办公楼 4 层楼板混凝土试块强度达到 75%时，开始搭设悬挑脚手架。本工程 5 层以上结构共分 4 次挑设脚手架。土建结构封顶后，利用该脚手
5、体系进行外墙饰面的施工，从上而下施工，外立面施工完毕拆除脚手。2.3 脚手架搭设操作程序：脚手架共分 4 次悬挑，悬挑位置分别在 4 层楼面、9 层楼面、14 层楼面、19 层楼面。以 4 层楼面悬挑脚手架搭设为例说明搭设程序：3 结构施工至 4 层墙板，放置三角架予埋件结构施工至 5 层楼板，放置 20 吊环当混凝土结构强度 75%，放置 14 号工字钢，工字钢同吊环缝隙采用铁垫块垫实安装三角架，节点焊接工字钢外侧立杆部位采用 10 号槽钢通长连接，工字钢与槽钢采用电焊连接脚手架按照实地搭设程序向上搭设至设计标高。2.4 脚手架基本尺寸 脚手架悬挑部分底座采用 14#工字钢，间距为 1500
6、。工字钢长度为 3100，外挑部分长度为 1500，楼面搁置长度 1600。三角支架上部采用 20槽钢制作，接点处采用 E43 型焊条满焊，焊缝高度不小于 5mm。2.5 脚手架搭设、拆除 2.5.1 脚手架准备工作 悬挑脚手架吊环、埋件在预埋前，应检查其尺寸、制作是否符合设计要求。验收合格后的构配件应按品种、规格分类、堆放整齐、平稳、堆放不得有积水。应清楚搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水通畅。在脚手架使用过程中严禁对于脚手架基础开挖。4 2.5.2 脚手架搭设的具体要求 2.5.2.1纵向水平杆设置要求：纵向水平杆设置在立杆内侧，其长度不易小于 3跨，其接头处应采用对接扣件连接；两根相邻
7、的纵向水平杆的接头不应设置在同步、同跨内，两个相邻的接头应错开的距离不小于 500mm，且各界投中心距立柱轴线的距离应小于 1/3跨度；纵向水平管宜用直角扣件固定在立杆上，纵向水平管间距为 300mm左右；2.5.2.2横向水平杆应设置要求：在立杆与纵向水平杆相交处（中心节点），且距立柱轴线不应大于 150mm；横向水平管用直角扣件固定在立柱上且严禁拆除；2.5.2.3竹芭脚手板的主筋应垂直于纵向水平杆，应对接平铺，四个角用 110号铅丝固定在支撑杆件上；2.5.2.4立杆搭设具体要求 悬挑脚手架的立杆必须设置于套筒内。立杆应设置纵、横向扫地杆，用直角扣件固定在立杆上，纵向扫地管距底座下皮不应
8、大于 200MM。立杆除顶层可以使用搭接外，其余均必须用对接扣件连接，对接扣件应交错布置，两根相邻立柱接头不应在同步内，左右相邻的接头在高度方向应至少错开 500mm。且各对接头中心距纵向水平杆轴线小于 1/3步距。搭接者搭接长度不小于 1m，采用不少于 2 个旋转扣件固定。5 2.5.2.5设置拉墙件宜靠近中心节点设置，偏离最大距离应小于 300mm，竖向采用每楼层拉接，横向每隔一根立杆拉接，间距为 3000。2.5.2.6脚手架靠近表面处理区侧，不大于 9m（一般 7m 左右）设一道剪刀撑，剪刀撑的接长必须搭接，其搭接长度不得小于 1 米，采用 2 个旋转扣件固定，连续布置。2.5.2.7
9、悬挑脚手架搭设时，地面应布置临时警戒区，并有安全员组织指监护人员进行监护。2.5.3 斜道、安全防护措施搭设：2.5.3.1斜道：在脚手架北外侧搭设以一上下斜道，斜道宽度为 1 米，采用外径 48*3.5钢管扣件搭设。斜道坡度为 1：3、立杆纵距为 1.2米、立杆横距为 1 米、主要接点处采用小横杆和扣件固定。纵向水平管宜用直角扣件固定在横向水平管上，间距为 300mm左右。斜道 2 侧 1.5米处，采用横管搭设围栏。在斜道外立面设一道剪刀撑，剪刀撑的接长必须搭接，其搭接长度不得小于 1 米。采用 3 个旋转扣件固定，连续布置。斜道上铺设竹芭脚手板的主筋应垂直于纵向水平杆，应对接平铺，四个角用
10、 110号铅丝固定在支撑杆件上。脚手板顺铺，下面的板头应压住上面的板头，板头的凸棱处宜采用三角木填顺。在斜道两侧铺设挡脚板，脚手板上应每个 300mm设置一个防滑木条，木条厚度宜为 2030mm。2.5.3.1安全措施：6 1）脚手架外侧满挂绿网封闭围护，水平采用细尼龙绳编织的密目式安全网隔离，四排一隔。2）悬挑脚手的底部应用密目式安全网封闭，以防人和物体的坠落。3）避雷接地：房屋四角脚手架立杆上，设置高度为 1 米，并将所有最上层的大横杆全部连通，形成避雷网络。避雷针用 32mm、厚度为 3mm的镀锌钢管制作。脚手架外侧四角各设置一个接地板，接地板埋入地下的最高点，应在地面下深度不浅于 50
11、0mm。埋设接地板时，应将土重新夯实。水平接地板的厚度为 5 毫米，宽度为 40 毫米的扁铁制作。接地线采用厚度为 4 毫米的扁钢。接地线的连接应保证接触可靠。在脚手架的下部连接时，应用两道螺栓卡箍，并加设弹簧垫圈，以防松动，保证接触面不小于 10 平方厘米。连接时将接触表面的油漆及氧化物清楚，使其露金属光泽，并涂以中性凡士林。接地线与接地板的连接应采用焊接，焊接长度应大于扁钢宽度的 2 倍。接地装置完成后，要用电阻是否符合要求（电阻值不得大于 30 欧姆）。接地板的位置应有明确标志，以避免和减少跨步电压的危害和防止接地线遭机械损伤。同时注意其他金属物和电缆与其之间保持一定的距离，以避免发生击
12、穿危害。在施工期间遇有雷雨时，脚手架上操作人员应立即离开。7 2.5.4 脚手架验收 悬挑脚手搭设完成后，项目工程师、安全员、施工员必须参加验收，确认符合要求后，并办好相应的书面手续，方可挂牌使用。脚手架有分部、分段按施工进度的书面验收；脚手架后端预埋的吊环及型钢接点电焊质量需经项目工程师、木工翻样共同验收并办好隐蔽验收单后方可搭设脚手架。各类脚手架在验收合格后挂牌使用。挂牌应为验收合格牌、限载牌和安全操作牌。扣件的扭力距，按照规范要求测试，抽点验收。2.5.5 脚手架拆除 外装饰施工完毕后，要进行脚手架拆除、脚手架拆除的顺序与搭设的顺序相反，由上而下拆除，拆除时、先拆除横杆、后拆除立杆、最后
13、擦才能拆除拉杆。脚手架拆除准备工作：应全面检查脚手架的扣件连接、连墙件、支撑体系等是否符合构造要求；应根据检查结果补充完善施工组织设计中的拆除顺序和措施，经主管部门批准后方可实施。脚手架拆除前应有施工人员填写脚手拆除令，并经项目工程师和安全员批准后方可进行。应由单位工程负责人进行拆除安全技术交底。8 应清除脚手架上杂物及地面障碍物。拆除脚手架时，应符合下列规定：拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业；连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于 2 步，如高差大于 2 步，应增设连墙件加固；当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时，应先在适当
14、位置搭设临时抛撑加固后，再拆除连墙件；各构件严禁抛掷至地面。3 悬挑脚手架计算书 悬挑脚手，挑架选用 14工字钢（挑梁长度不小于 3100），外挑长 1500，在楼面上搁置长 1600，在距结构边 1500处的楼板上预埋 1 只 20 吊环，作为挑梁的抱箍。14工字钢挑梁间距 1.5米。局部采用 20 槽钢悬挑三角架（楼梯间、平面转角处），本计算书针对工字钢挑梁、砼楼板、钢筋抱箍等关键部位进行验算，经验算均合格，在正常使用状态下满足使用要求。3.1 荷载计算（按 JGJ130-2001 取值）：立杆纵距 1.5米、横距 1.0米，脚手步距为 1.8米，48*3.5钢管扣件式脚手，计算每根立杆承
15、受的荷载 1、每米立杆 0.1248KN/m,搭设最大高度 63.6m米，从五层楼面开始，分三次悬挑到顶，十排一挑，共挑三次，安全系数 K 2.5 9 g1=0.12481.810=2.2464KN,2、横杆、绿网、竹笆等 g2=0.35KN/m21.5m1.0m10 步/2 根=2.625KN,3、风荷载 按建筑物最高点 63.60m计算，体形系数 us=1，风压高度变化系数uz=1.11，地面粗糙程度类别为 C 类，w0=0.55 KN/m2（按设计说明取值），w k=0.7usuzw0=0.71 1.110.55=0.427KN/m2,风荷载 g3=0.4271.51.810/2=5.7
16、65KN,4、最上二排施工层活载按结构施工阶段取值：g=3KN/m2 g4=3.01.01.5/2=2.25KN,F1=F2=g1+g2+0.85(g3+g4)=(2.2464+2.625)+0.85*(5.765+2.25)=11.68KN 32 验算工字钢挑梁 计算简图 10 热轧普通 14工字钢截面特征，q=0.169kN/m,As=21.50cm2，Ix=712cm4，E=2.06*106N/mm3,Wx=102cm3,lw=5.5mm，215N/mm2,fv=125N/mm2,l=1.20m 支座反力 RB=(1.4F1+0.4F2)/l=（1.4*11.68+0.4*11.68）/
17、1.5=14.016kN，RA=2F-RB=2*11.68-14.016=9.344KN,最大弯矩 MMAX=(1.4F1+0.4F2)=1.4*11.68+0.4*11.68=21.024kN.m 最大剪力 VMAX=RB=14.016kN，1)14#工字钢抗弯强度计算 a.梁稳定性计算：=MMAX/x*Wx=21024000/1.05*102*103=196N/mm2 =215 N/mm2，验算合格 b.梁的挠度验算）（laEIlaFF1211113=1.46mm,）（laEIlaFF2222213=0.96mm,MAX=F1+F2=1.46mm0.96mm2.42mmMMAX 验算合格
18、3）验算 20 预埋吊环的抗拔承载力 根据锚筋表面状况，tuf)4.14.0(现埋件取最小承载力验算 tuf4.0、C35 混凝土：2/25.2mmNft，埋件的抗拔强度：24.022002014.3dLF=20.096KNNRB=14.016kN，验算合格 4）验算 20 预埋吊环抗拉承载力 螺栓受到的拉力 N=RB=14.016kN A=314mm2,=N/2A=14016/2314=22.32kg/mm2，验算合格 33 验算三角支架 三角架计算简图 12 1)求各节点 M、R a=400、b=1000、c=100、l=1400、N1=N2=11680N 按照 3 次超静定结构计算：21
19、222cNlabNMA=1800000Nmm 22222cNlbaNMB=369000Nmm lcNllalbNRA2322221）（=10500N 23222221）（）（lcNllblaNRB=15628N ACRNNR2112860N lRMaaNclNMbC221）（=9450000 Nmm 2）、验算各构件内力 A.验算 20#槽钢，Ix=1913.7cm4，E=2.06*106N/mm3,Wx=191.4cm3,lw=5.5mm，215N/mm2,fv=125N/mm2,l=1.20m WMMAX=9450000/1.05*191.4*10347.03N/MM2215N/mm2 B
20、.验算挠度 223332babaEIF=2.56*10-5 mm L/300=5mm 验算合格 1）各节点焊缝验算 横杆焊缝长度取wl150mm，焊缝高度 h6mm 13 A 节点：)150*6*7.0*2/(105002/weNlhN8.33N/mm2)150*6*7.0*2/(1800000*62/622weMlhM=57.14 N/mm2 22)()(nfM2214.5722.1/33.8）（=57.54N/mm2 120N/mm2，验算合格。B 节点：)150*6*7.0*2/(156282/weNlhN12.40N/mm2)90*6*7.0*2/(369000*62/622weMlh
21、M=11.71 N/mm2 22)()(nfM51.1571.1122.1/40.1222）（N/mm2 120 N/mm2 验算合格。C 节点:斜撑杆焊缝长度取wl350mm，焊缝高度 h6mm )350*6*7.0*2/(128602/weNlhN4.37N/mm2 )350*6*7.0*2/(9450000*62/622weMlhM=55.10 N/mm2 22)()(nfM2210.5522.1/37.4）（=55.21N/mm2 V=CR=12860N，验算合格。4 结论 经过周密的计算和验算，从理论上确立了该项目悬挑式脚手架的施工安全性和可能性。并通过详细工作程序控制，确保了悬挑式脚手架搭设时能够严格按照方案进行施工。在限定时间内，节约了工期，为项目目标的实现奠定了坚实基础。