安全防护外架和防护棚搭设方案
安全防护外架和防护棚搭设方案
一、工程概况:
本工程位于都匀市,为全现浇框架剪力墙结构,使用年限为50年;建
筑层数11层,地下1层,地上11+1层,建筑总高度39M;建筑总面积9137.9㎡。地下一层为设备层。地上1层为商场,2至11+1层为住宅。抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度。
本工程地下一层为人防地下室,地上一层为商场,二层以上为住宅楼,
转换层设在二层即4.500m标高处,上部还有11层住宅每层为3m,外装饰为贴面砖,本防护外架在主体结构施工期间作安全防护架,封顶后可作装饰脚手架。
二、水平安全防护棚的设计和计算
1、规格和范围
水平安全防护棚突出建筑物外围6米,长度绕建筑物一周,原则上每
十层设一道,本工程根据建筑物的实际高度设二道。
2、主要材料和力学参数
采用φ48×3.5的钢管搭设,钢管容重38.4N/M,截面抵抗矩W=5080mm3,回转半径I=15.8mm,截面积A=489mm2,抗弯强度设计值:f=205N/mm2
3、主要技术参数:(见防护棚构造)
纵杆间距:1.0米,横杆间距见图六,钢丝绳间距3.0米,吊点为图中
所示黑点的纵横交接处。
4、荷载计算:
(1)、荷载传递路线:
荷载
脚手架纵杆横杆 钢丝绳
(2)、荷载取值:
活荷载标准值:q=300N/m2(坠落物体冲击力)
恒荷载标准值:脚手板自重:350 N/m2
钢管自重:38.4 N/m2
护拦挡脚板:140 N/m
5、受力杆件强度验算:
(1)、纵杆
荷载组合值q=(1.4×0.3+1.2×0.35)×1.0+1.2×0.038=0.885 KN/m
计算简图:
内力:
弯矩:Mmax=0.107qL2=0.107×0.885×1.32=0.16KN.m
应力:σ = Mmax/W=0.16×106/5.08×103
=31.5N/mm2<f=205N/mm2 安全
支座反力:RD=0.393×0.885×1.3=0.45KN(边支座)
RA= RC=1.143×0.885×1.3=1.30KN(中间支座)
(2)、横杆:(选中横杆,按三跨连续梁进行计算)
集中荷载:F= RA= RC=1.30KN
计算简图:
内力:
弯矩:Mmax=0.267FL=0.267×1.30×3.0=1.04KN.m(支座负弯矩)
应力:σ = Mmax/W=1.04×106/5.08×103
=204N/mm2<f=205N/mm2 安全
支座反力:
中横杆:F1=(2.267+1)×1.30=4.25KN
边横杆:F2=(2.267+1)×0.45+1.143×0.14×1.2×3.0=2.05KN
(3)、钢丝绳:(由内向外逐一验算)
1)钢丝绳I:
钢丝绳的计算拉力取为:PX=4.25×(1.32+3.02)1/2/3.0=4.63KN
考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力系数a=0.85
取钢丝绳使用的安全系数,K=6,采用6×19,绳芯1钢丝绳。
Pg=KPx/a=6×4.63/0.85=32.7KN
选用φ9.3,Pg=45.1KN>32.7KN
选择与钢丝绳配套使用的绳卡,号码为生0.5号,安全荷载为5.0KN>
4.63,符合要求。
2)钢丝绳Ⅱ:
PX=4.25×(2.72+3.02)1/2/3.0=5.72KN,同前计算选用直径为φ11.0的
钢丝绳,1.4号绳索卡。
3)钢丝绳Ⅲ:
PX=4.25×(4.12+3.02)1/2/3.0=7.20KN,同前计算选用直径为φ12.5的
钢丝绳,1.4号绳索卡。
4)钢丝绳Ⅳ:
PX=2.05×(5.52+3.02)1/2/3.0=4.28KN,同前计算选用直径为φ9.3的钢
丝绳,0.9号绳索卡。
为便于施工,均统一采用φ11的钢丝绳。
5)预埋吊环验算:
吊环采用一级钢制作,埋入深度不小于35d,并应焊接或绑扎在结构主
筋上,吊环选择φ12,其所受力为钢丝绳合力P=21.1KN。
故σ=P/A=21.1×103/113=187N/mm2<f=210 N/mm2。
三、垂直安全防护脚手架的设计和计算
(一)落地脚手架
1、搭设规范和要求:落地脚手架,按双排脚手架搭设,搭设范围:在
建筑物外围一周,标高-0.600m以上,总高按50米设计,本工程总高39.0米,脚手架搭设高度为40.3米,转换层设在4.500m米,转换层以上有34.5
米,由于住宅部分前后都向外挑1.5米,故转换层以下采用落地脚手架,以上局部采用落地脚手架,外挑部分采用型钢悬挑脚手架。
2、材料:φ48×3.5钢管,容重38.4N/m,截面积A=489mm2,截面抵
抗矩W=5080 mm3,回转半径I=15.8mm,抗弯允许应力:[f]=205N/mm2,脚手板容重:350N/m2。
3、规格:纵距1.5米,横距1.2米,步距1.8米,内大横杆间距1.8米,
外大横杆间距0.9米,小横杆间距竖向1.8米、纵向1.5米。(见附图一)
4、荷载标准值:(以一个纵距作一个计算单元)
(1)、每根立杆自重:38.4×50=1920N
(2)、外大横杆自重:38.4×50÷0.9×1.5=3200N
(3)、内大横杆自重:38.4×50÷1.8×1.5=1600N
(4)、小横杆自重:38.4×50÷1.8×1.3÷2=693N
(5)、脚手板自重:350×1.5×1.3×3÷2=1023N
(6)、安全网自重:10×50×1.5=750N
(7)、直角扣件重:13.5×2×50÷1.8=750N
(8)、活荷载:2000×1.5×1.3÷2×2=3900N
(9)、外立杆恒载标准值合计:
(1)+(2)+(4)+(5)+(6)+(7)=8336N
(10)、内立杆恒载标准值合计:
(1)+(3)+(4)+(5)+(6)+(7)=6737N
5、选外立杆进行稳定验算:NQK=3900N
组合风荷载:
套用安全技术规范JGJ130-2001公式N/φA+MW/W≤f (5.3.1-2)
试中:N=1.2NGK+0.85×1.4 NQK(5.3.2-2)
=1.2×8336+0.85×1.4×3900=14644N
φ-轴心受压构件稳定系数,根据长细比λ,由附表中查得。
计算长度,L0=KuH=1.5×1.155×1800=3119 MM
长细比λ= L0/I=3119/15.8=197
查本规范附录C表得φ=0.186
A-立杆截面面积=489MM2
MW-风荷载设计值产生的弯矩,由公式
MW=0.85×1.4MWK=0.85×1.4WK L0h2(5.3.4)
=0.85×1.4×0.2×1.5×1.82/10=0.116KN.M
把以上各式值代入公式
N/φA+MW/W=14644÷0.186÷489+0.116×106÷5.08÷103
=161+23=184N/mm<[f]=205N/mm2 安全
6、对连墙杆的水平抗风力进行验算
连墙杆采取混凝土内预埋短钢管,用钢管将脚手架与建筑物相连接。
预埋钢管高出地面0.2米,间距;二步、三步为便于预埋,实际3.0×4.5(米)(见附图三)。
由风荷载产生的水平推力:
根据规范表4.31查得:NO=5KN
WK=0.7×UZ×US×WO=0.7×1.14×0.71×0.2=0.133KN/M
NLW=1.4AWWK=1.4×3×4.5×0.133=2.14KN
代入公式:NL= NLW+ NO= 2.14+5=7.14<8.0KN 安全
(二)型钢悬挑脚手架的设计和计算
建筑物的某些部位,由于不能直接落在地上需搭设悬挑脚手架进行卸
载和替代。本工程住宅层高为3米,拟用8层为一个悬挑单元,总计算高度为3×8=24米。
1、搭设脚架的材料
悬挑梁采用14#工字钢或槽钢,每米重16.9kg,脚手架料采用φ48×3.5
钢管,重3.8kg/m,固定型钢的U型钢筋环用φ16的钢筋。
2、支承在悬挑型钢上的外防护架,其搭设高度的规格和尺寸,与落地
脚手架相同,高度小于50米不用再作计算。
3、悬挑脚手架的构造
型钢外挑长度1.4米,内压长度1.4米,总长2.8米,在型钢的中部和
尾端用预埋的钢筋环固定在建筑物梁板上,支承脚手架内外立杆处焊两根Φ25的钢筋,作固定立杆之用,(详附图二、四、五)
4、计算简图
5、每根悬挑梁上抗弯强度和挠度验算
(1)荷载计算
1每根立杆自重:38×24×1.2=1095N ○
2外大横杆自重:38×24÷1.8×2×1.5×1.2=1824N ○
3内大横杆自重:38×24÷1.8×1.5×1.2=912N ○
4小横杆自重:38×24÷1.8×1.3÷2×1.2=395N ○
5脚手板自重:考虑每个单元悬挑架铺两层脚手板,脚手板材料为竹○
串片脚手板,其自重标准值0.35KN/m2,则每根立杆所承受的荷载为:
(350×1.5×1.3÷2×2)×1.2=819N
6施工荷载考虑两步脚手架上同时作业,外饰架施工荷载2000N/M2,○
则每根立杆上施工荷载:2000×1.5×1.3÷2×2×1.4=5460N
7安全网自重:10×24×1.5×1.2=432N ○
8直角扣件自重:13.5×2×24÷1.8×1.2=434N ○
9工字钢自重:169×1.2=203N/m ○
10外立杆承受的集中荷载: ○1+○2+○4+○5+○6+○7+○8=10459N ○
11内立杆承受的集中荷载: ○1+○3+○4+○5+○6+○8=9115N ○
12均布荷载q=203N/M ○
(2)14#工字钢的特征值:惯性矩IX=712×104MM4,截面抵抗矩
WX=102×103MM3容许拉应力f=200N/MM2,容许剪应力fV=120N/MM2,容许挠度为2L/400。弹性模量E=2.06×105。
(3)抗弯强度验算
Mmax=N2×0.25+N1×1.3+1/2q×1.32
=9115×0.25+10459×1.3+1/2×203×1.32=16046N.m
代入公式:σ = Mmax/W=16018×103/102×103
=157N/MM2<f=200 N/MM2 安全
(4)挠度验算
将有关数值代入公式,
则挠度=N1L3/3ELX+N2a2(3L-a)/6EIX+qL4/8EIX
=10459×13003/(3×2.06×105×712×104)+
9115×2502×(3×1300-250)/(6×2.06×105×712×104)+
0.203×13004/(8×36.5×105×712×104)=5.5mm
2L/400=2600/400=6.5mm>5.5mm,满足刚度要求,在端部增加一根Φ
11的钢丝拉绳,作为安全贮备。
(5)对固定工字钢端部的U型钢筋环的强度验算:
固定端抗倾覆力矩应大于悬挑端的最大弯矩,Φ16圆钢截面积
A=201mm2
支座反力:F=16046÷1.3=12.3KN
φ16的抗拉能力:210×201=42.2KN>12.3KN 安全。
(三)搭设和拆除中应注意的事项:
1、搭设脚手架时应使用扭力扳手,坚固力矩40N.M;斜撑和外立杆必
须一一对应,距离不大于10㎝;连墙件预埋钢管应在大横杆和小横杆的节点处。
2、钢管应选择顺直,无弯曲、锈蚀的材料;斜撑和悬挑钢管必须专用,
以保证结构安全,提高搭设效率。
3、架体拆除前,必须观察施工现场环境,包括架空线路。外脚手架、
地面设施等各类障碍物、地锚、缆风绳、连墙杆以及被拆架体各接点、附件、电气装置情况,凡能提前拆除的尽量提前拆除掉。制定拆除方案,确定指挥人员,工作开始前划分危险作业区域。
4、架子拆除时划分作业区,周围设围栏或警戒标志,地面设专人指挥,
严禁非作业人员入内。
5、拆除的高处作业人员,必须戴安全帽、系安全带、扎裹脚。
6、拆除顺序应遵循自上而下、先搭后拆、后搭先拆的原则。
7、拆立杆时,应先抱住立杆再拆开最后两个扣件,拆除大横杆、斜撑、
剪刀撑,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣。
8、连墙点应随拆除进度逐层拆除,拆斜撑时,应设临时支撑。
9、拆除时要统一指挥,上下呼应,动作协调,拆除时不应碰坏门窗玻
璃、水落管等设施。
10、拆下的材料应用绳索栓住,斜斜下运,严禁抛掷,运至地面的材
料应按指定地点,随拆随运,分类堆放,当天拆,当天清,拆下的扣件或铁丝要集中收回处理、入库。