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47工字钢悬挑式钢管脚手架搭设工法.doc

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47 工字钢 悬挑式 钢管 脚手架 搭设
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工字钢悬挑式钢管脚手架搭设工法中铁十七局集团第四工程有限公司许俊杰1.前言在高层建筑施工中,悬挑式脚手架因其节约材料而获得了较多的应用,但以往的悬挑式脚手架多是采用钢管作为悬挑支承结构,稳定性较差,不能为建筑主体的结构施工提供安全可靠的操作平台,而采用工字钢悬挑梁钢管脚手架,具有较好的稳定性、安全性,能满足施工安全生产需要。工字钢悬挑式钢管脚手架通过在重庆两江新区公租房高层建筑中的应用,取得了良好的效果。2.工法特点2.1 采用工字钢施工工艺简便,装拆方便、搭设灵活、能适应建筑物平立面的变化,质量容易控制,外形美观。2.2 实用、安全、强度高、定型化,有利于标化工地的创建。2.3 作业范围大,造价低,安全可靠而应用广泛。3.适用范围适用于高层及超高层框架及框剪结构建筑悬挑式外脚手架的施工。4.工艺原理采用悬挑工字钢底座作为扣件式钢管脚手架的支撑,在工字钢的立杆支撑处焊接 100mm 长 22-40 钢筋或钢管,用于固定内外立杆和钢丝绳,通过连墙件等措施,保证整体悬挑外架的稳定可靠。5.施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程施工准备 悬挑梁预埋件安装 悬挑工字钢梁安装纵向扫地杆 立杆 横向扫地杆小横杆 大横杆 剪刀撑连墙件 铺脚手板 防护栏杆扎安全网 检查验收图 5.1 工字钢悬挑式钢管脚手架搭设工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备1、项目技术负责人应按脚手架工程专项施工方案中的有关要求,向架设和使用人员进行书面技术交底。2、按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011)第 8.1.1-8.1.5 和施工组织设计的要求对工字钢、钢管、扣件、脚手板等进行检查验收,不合格产品不得使用。3、经检验合格的构配件应按品种、规格分类,堆放整齐、平稳,堆放场地不得有积水。5.2.2 悬挑梁预埋件安装1、依据项目工程结构形式、周边环境及施工现场实际,按照经监理工程师审批的《悬挑脚手架施工方案》编制作业指导书,要求细化到每一栋梁脚手架体从第几层开始悬挑,每隔几层分段悬挑一次,明确规定每一栋楼在第几层埋设预埋环,确定预埋件安装具体位置。2、预埋件设置的间隔应保证悬挑梁的固端长度为悬伸长度的 1.5 倍,间隔以 1.8m~2.1m 为宜。3、每道悬挑梁的预埋件不得少于两道,一道设置在离外墙面 0.5m 处,另一道设置在离外墙面 1.5~1.8m 处。4、预埋件采用 φ18~φ20 圆钢制作。图 5.2.2-1 悬挑工字钢预埋件示意图 直 径 不 小 于 园 钢 ,锚 入 砼 内, 且 不 少 于根 直 径 园 钢 ,长 度悬 挑 工 字 钢 梁 上一 层 砼 梁图 5.2.2-2 钢丝绳吊环境预埋件示意图5.2.3 悬挑工字钢梁安装1、基本要求1)依据施工平面布置图及预埋件位置放置悬挑梁。放置悬挑梁时应保证悬挑梁的固端长度是悬伸长度的 1.5 倍。2)在指定位置上将悬挑梁插入预埋钢筋环内,再用木楔顶紧。3)如悬挑梁的位置与施工图指定位置偏离超过 0.2m、悬挑梁有交叉重叠现象或悬挑梁固端长度留置不足,必须采取可靠措施进行解决。4)工字钢悬挑架技术参数架体立杆纵距 la=1.5m~1.8m、架体宽度 lb=0.9m~1.2m、架体步距 h=1.5m~1.8m,内立杆距墙的距离一般为 0.20~0.30m,也可视结构情况而定。脚手架最高搭设高度为 Hs,搭设步架为 N。图 5.2.3-1 悬挑工字钢及预埋件安装示意图5)悬挑梁制作采用的工字钢,其型号、规格、固端和悬挑端尺寸的选用须经设计计算确定。悬挑梁不得小于 14 号工字钢,施工过程中可选用 16 号或 18 号工字钢。2、工字钢悬挑架的计算1)脚手架荷载计算①施工荷载标准值产生的轴向力总和 NQK=lb/2×la×g1×n(式中的 n 指的是同时作业层数)②脚手架结构自重标准值产生的轴向力 N G1K=Hs·gk③构配件自重标准值产生的轴向力(包括脚手板、安全网、栏杆、挡脚板等防护设施)NG2K=( lb/2×la×12×g2)+( h×la×12×g3)+( la×12×g4+ 12×g5)+( 0.18m ×la×12×g2)式中:g k————φ48×3.5 钢管脚手架每米立杆承受的结构自重标准值;g1————结构架或装修架荷载g2 ————脚手板自重g3 ————安全网自重g4 ————栏杆采用钢管,用十字扣件结在立杆上,钢管自重g5 ————扣件自重脚手架外立杆处荷载(组合风荷载时)N 外 =1.2(N G1K+ NG2K)+0.85×1.4∑N QK2)脚手架内立杆处荷载 1、脚手架结构自重标准值产生的轴向力 NG1K=Hs·gk2、构配件自重标准值产生的轴向力(只计算脚手板防护)∑N G2K=lb/2×la×g2×12根据《规范》5.3.2-2 公式,由以上得脚手架内立杆荷载为:N 内 =1.2(N G1K+ NG2K)+0.85×1.4∑N QK3)连墙点的计算地面粗糙程度按 C 类,基本风压按《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2001)附录 D.4 中附表给出的 50 年一遇的风压选取 ω 0。其中作用于脚手架上的水平风荷载标准值的计算公式为:ω k=0.7usuzω 0风压高度变化系数按建筑高度取值,查《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2001)表 7.2.1 得 uz值。脚手架的风荷载体型系数按《规范》表 4.2.4,根据建筑物的结构体系选取 us。根据《规范》5.4.1 公式:N 1=N1w+N0 N1w=1.4Awω k4)挑架底座验算(为安全及简便计算,钢丝绳拉力不计,作安全储备)①工字钢计算支座反力N N 内 N 外支点l4 l3 l2 l1图 5.2.3-2 工字钢支座反力计算简图根据力矩平衡原理,为简便计算及安全考虑,只认为最后一根预埋 U 型环受力。N 外 ( l1+l2)+N 内 l2=N( l3+l4)②最大弯矩 Mmax= N 外 ( l1+l2)+N 内 l2③剪力验算 τ= (N 外 +N 内 )/A④抗弯强度验算 σ=M/W⑤挠度验算ω= N 外 ( l1+l2) 2l[3-( l1 + l2)/ l]/6El + N 内 l22l[3- l1/( l1 + l2)]/6E l ⑥圆钢制作的 U 型螺栓验算 σ=N/A3、扣件式钢管脚手架构造要求1)纵向水平杆构造应符合下列规定:①纵向水平杆宜设置在立杆内侧,其长度不宜小于 3 跨;②纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接,也可采用搭接。对接、搭接应符合下列规定:a 纵向水平杆的对接扣件应交错布置:两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内;不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于 500mm;各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的 1/3。b 搭接长度不应小于 1m,应等间距设置 3 个旋转扣件固定,端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于 100mm;③当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时,纵向水平杆应作为横向水平杆的支座,用直角扣件固定在立杆上;当使用竹笆脚手板时,纵向水平杆应采用直角扣件固定在横向水平杆上,并应等间距设置,间距不应大于 400mm。2)横向水平杆构造应符合下列规定:①主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于 150mm。在双排脚手架中,靠墙一端外伸长度 a 不应大于 0.4l ,且不应大于500mm。②作业层上非主节点处的横向水平杆,宜根据支承脚手板的需要等间距设置,最大间距不应大于纵距的 1/2。③当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时,双排脚手架的横向水平杆两端,应用直角扣件固定在纵向水平杆上;④当使用竹笆脚手板时,双排脚手架的横向水平杆两端,应用直角扣件固定在立杆上。3)脚手板的设置应符合下列规定:①作业层脚手板应铺满、铺稳,离开墙面 120-150mm;②冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板等,应设置在三根横向水平杆上。当脚手板长度小于 2m 时,可采用两根横向水平杆支承,但应将脚手板两端与其可靠固定,严防倾翻。此三种脚手板的铺设可采用对接平铺,亦可采用搭接铺设。脚手板对接平铺时,接头处必须设两根横向水平杆,脚手板外伸长应取 130-150mm,两块脚手板外伸长度的和不应大于 300mm;脚手板搭接铺设时,接头必须支在横向水平杆上,搭接长度应大于 200mm ,其伸出横向水平杆的长度不应小于 100mm。③竹笆脚手板应按其主竹筋垂直于纵向水平杆方向铺设,且采用对接平铺,四个角应用直径1.2mm 的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。④作业层端部脚手板探头长度应取 150mm,其板长两端均应与支承杆可靠地固定。4)立杆①脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底上皮不大于 200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。为达到合理有效使用长度为 6m 的立杆,首层立杆为 2m、4m、6m 或 2.2m、3.8m、6m 长,交错使用。②脚手架底层步距不应大于 2m。③立杆必须用连墙件与建筑物可靠连接,连墙杆布置间距宜按表 1 采用:④立杆接长除顶层顶步可采用搭接外,其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。对接、搭接应符合下列规定:a 立杆的对接扣件应交错布置:两根相邻立杆的接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于 500mm;各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3;表 1b 搭接长度不应小于 1m,应采用不少于 2 个旋转扣件固定,端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于 100mm。⑤立杆端部宜高出女儿墙上皮 1m,高出檐口上皮 1.5m。图 5.2.3-3 外脚手架搭设示意图5)连墙件①连墙件数量的设置应满足规范;②连墙件的布置应符合下列规定:a 宜靠近主节点设置,偏离主节点的距离不应大于 300mm。b 应从底层第一步纵向水平杆处开始设置,当该处设置有困难时,应采用其它可靠措施固定。c 宜优先采用菱形布置,也可采用方形、矩形布置。③对高度在 24m 以下的双排脚手架,宜采用刚性连墙件与建筑物可靠连接,亦可采用拉筋和顶撑配合使用的附墙连接方式。严禁使用仅有拉筋的柔性连墙件。④对高度 24m 以上的双排脚手架,必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。⑤连墙件的构造应符合下列规定:a 连墙件中的连墙杆或拉筋宜呈水平设置,当不能水平设置时,与脚手架连接的一端应下斜,不应采用上斜连接。b 连墙件必须采用可承受拉力和压力的构造。采用拉筋必须配用顶撑,顶撑应可靠地顶在混凝土梁、柱等结构部位。拉筋应采用两根以上直径 4mm 的钢丝拧成一股,使用时不应少于 2 股;亦可采用直径不小于 6mm 的钢筋。图 5.2.3-4 连墙杆与结构连接的几种形式6)剪刀撑与横向斜撑①双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑。②剪刀撑的设置应符合下列规定:a 每道剪刀撑跨越立杆的根数宜按表 2 的规定确定。每道剪刀撑宽度不应小于 4 跨,且不应小于 6m,斜杆与地面的倾角宜在 45°~60°之间。b 高度在 24m 以下的双排脚手架,均必须在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑,并应由底至顶连续设置;中间各道剪刀撑之间的净距不应大于 15mc 高度在 24m 以上的双排脚手架,应在外侧立面整个长度和高度上顶连续设置剪刀撑。d 剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接,搭接应符合本工法第 5.4.4.4 条规定;e 剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于 150mm。③横向斜撑的设置应符合下列规定:高度在 24m 以下的封闭型双排脚手架可不设横向斜撑,高度在 24m 以上的封闭型脚手架,除拐角应设置横向斜撑外,中间应每隔 6 跨设置一道。5.2.4 拆除1、作业前应对脚手架的现状,包括变形情况、杆件之间的连接、与建筑物的连接及支撑情况以及作业环境进行检查。2、排除障碍物,清理脚手架上杂物及地面作业环境。拆除之前,划定危险作业范围,并进行围圈、设监护人员。3、拆除作业时,地面设专人指挥,按要求统一进行。拆除程序与搭设程序相反,先搭的后拆除,自上而下逐层进行,禁止上下同时作业。拆除时,先将防护栏杆、安全网等附加杆件拆除,并翻板将脚手板向下传递,每档留一块脚手板便于操作。4、拆除顺序应沿脚手架交圈进行。分段拆除时,高差不应大于 2 步,以保持脚手架的两端,增设横向斜撑先行加固后再进行拆除。拆剪刀撑时应先拆除中间扣件,然后拆除两端扣件,防止因积累变形发生挑杆。5、连墙杆不得提前拆除,在逐层拆除到连墙件部位时,方可拆除。在最后一道连墙件拆除之前,应先在立杆上设置抛撑后进行,以保证立杆拆除中的稳定性。6、拆除作业中应随时注意作业位置的可靠和挂牢安全带。不准将拆除的杆件、扣件、脚手板等向地面抛掷。7、地面人员应与拆除作业人员紧密配合,将拆下的杆件等按品种、规格码放整齐。6 材料及设备6.1 材料表 6.2 主要机具设备表名称 规格型号 单位 用途 备 注16 号工字钢 6m 长 根 悬挑梁用16 号工字钢 5m 长 根 悬挑梁用16 号工字钢 4m 长 根 悬挑梁用φ48 钢管 6m 长 根 立杆φ48 钢管 6m 长 根 纵向水平杆φ48 钢管 6m 长 根 剪刀撑φ48 钢管 3m 长 根 调整节头位置φ48 钢管 1.5m 长 根 横向水平杆φ48 钢管 2.5m 长 根 连墙杆φ48 钢管 1.5m 长 根 连墙件柱箍直角扣件 个旋转扣件 个对接扣件 个竹夹板 块 脚手板安全网 2000 密目 安全立网安全绳网 水平安全网钢丝绳(含卡扣) 16 号 拉结悬挑梁用园钢 φ20 悬挑梁用预埋钢筋园钢 φ18 拉结钢丝绳用预埋钢筋数量根据搭设高度来定6.2 机具设备表 6.2 主要机具设备表(一组搭设作业)名称或规格 单位 数量 用途架子扳手 把/人 1 搭拆架用力矩扳手 把 1 检查扣件拧紧力度用游标卡尺 把 1 检查钢管外径及壁厚、外表锈蚀深度用塞尺 把 1 检查钢管两端面切削偏差钢卷尺 把 1 检查钢管长度和搭设间距水平尺 把 1 检查水平杆高差角尺 把 1 检查剪刀撑与地面角度吊线垂 只 1 检查垂直度用7.质量控制7.1 保证项目7.1.1 施工方案必须有设计计算并经上级审批,搭设方法要具体。7.1.2 外挑杆件与建筑结构连接牢固,悬挑梁安装符合设计要求,立杆底部固定牢固。7.1.3 新钢管应有产品质量合格证;应有质量检验报告,钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》 (GB/T228)的有关规定;钢管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道;钢管外径、壁厚、端面等的偏差,应分别符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011)表 8.1.5 的规定;钢管必须涂有防锈漆。木脚手板的宽度不宜小于 200mm,厚度不应小于 50mm,腐朽的脚手板不得使用;竹笆脚手板、竹串片脚手板的材料应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011)第 3.3.4 条的规定。7.1.4 脚手架荷载不得超过设计规定,堆放要均匀。7.1.5 脚手架搭设前要进行交底并形成记录,搭设要符合方案要求,每段脚手架搭设后要由专人验收,并形成资料。7.2 一般项目7.2.1 施工层外侧设置 1.2m 高防护栏杆和 18cm 高踏脚板。脚手架外侧挂密目式安全网,网间严密。7.2.2 作业层下设平网或其他防护措施。7.2.3 杆件直径、工字钢规格及材质符合要求。7.2.4 立杆的垂直偏差,当架高在 10m 以上时,应不大于架高的 1/500;并使其全高允许偏差不大于 10cm;同跨内两根大横杆的高偏差不大于±10mm。一根大横杆两端高差为±20mm。7.3 脚手架必须检查与验收合格后方可投入使用。8.安全措施8.1 脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB5036)考核合格的专业架子工。上岗人员应定期体检,合格者方可持证上岗。8.2 搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。8.3 脚手架的构配件质量与搭设质量,应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011)第 8 章的规定进行检查验收,合格后方准使用。8.4 作业层上的施工荷载应符合设计要求,不得超载。不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上;严禁悬挂超重设备。8.5 当有六级及六级以上大风和大雾、大雨、雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施,并应扫除积雪。 8.6 在脚手架使用期间,严禁拆除下列杆件:主节点处的纵、横向水平杆,纵、横向扫地杆,连墙件。8.7 临街搭设脚手架时,外侧应有防止坠物伤人的防护措施。8.8 在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看守。8.9 搭拆脚手架时,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。9.环保措施9.1 成立对应的施工环境卫生管理机构,在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律。法规和规章,加强对工程材料、生产垃圾、弃渣的控制和治理,遵守有防火及废弃物处理的规章制度,做好交通环境疏导,认真接收城市交通管理。随时接受相关单位的监督检查。9.2 应清除脚手架上杂物及地面障碍物。9.3 拆除时各配件严禁抛掷至地面,运至地面的构配件应及时检查、整修与保养,并按品种、规格随时码堆存放。9.4 润滑扣件时应设专用场所,下方铺垫隔离层,防止机油污染土地。用完的棉纱、手套等废弃物放入不可回收垃圾箱。9.5 装卸、拼装、维护过程中尽量避免敲打产生的强噪音。10.效益分析采用工字钢底座和钢管底座单从其各自的租赁费用上对比,显然钢管底座较为经济,但工字钢底座能满足《建筑施工安全检查标准》 (JGJ59-2011) ,表 3.0.4-2《悬挑式脚手架检查评分表》保证项目对“悬挑梁及架体稳定”的规定。悬挑脚手架采用工字钢支座有效克服了扣件钢管支座的薄弱点,消除了传统做法存在的重大安全隐患,是工程施工中避免发生群死群伤事故的重要技术措施之一。同时也很好地贯彻落实了《国务院关于进一步加强安全生产工作的决定》之规定,有利于建筑施工安全质量标准化活动的推进,促进了建筑施工企业建立起自我约束、持续改进的安全生产管理水平,实现建筑施工安全的标准化、规范化,推动企业建筑安全生产状况的好转,社会效益十分显著。11.应用实例北碚水土思源公租房配建廉租房一标段(四组团)工程,框剪结构,有 3 栋 32 层、2 栋 22 层高层住宅楼,建筑总面积 10 万 m2,建筑高度 99m。为了减少材料使用量,加快施工工期,我们在该工程施工中采用工字钢挑梁加钢丝绳斜拉的形式,搭设分段悬挑扣件式双排钢管脚手架。从 6 层开始,6-12 层即每六层一段分段采用工字钢底座钢管悬挑架搭设,在第 6、12、18、24、30 层预埋悬挑系统,悬挑系统采用 16 号工字钢。施工现场扣件式钢管脚手架的搭设与拆除科学合理达到标准和规范要求,避免架体倒塌、倾斜等事故的发生,避免了作业人员受到伤害,增强架体的稳定性,达到有效安全防护的目的。两江新区公租房一标段(四组团)工程从 2011 年 10 月开工以来,已完成 650 万 m2高层住宅楼主楼工程,均采用了工字钢梁悬挑式钢管脚手架,现各栋楼均已封顶,未发生安全质量事故,较业主要求工期提前 20 天,节省费用约 17 万元。
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