脚手架及模板支架施工方案编制技巧与方法

脚手架施工方案及模板支架施工方案编制技巧与方法内容•安全技术概述•脚手架计算•模板支架计算•案例分析安全技术工作概述•重要性•存在问题•解决要点•理论计算的理解重要性•在重大建筑施工安全事故发生的引起原因中，施工安全管理方面的因素很多、带有普遍性，且常为主要原因，但是，造成事故的技术安全原因却相当明显和突出。这就提醒我们，建筑安全技术是建筑施工安全管理的基础和保障。•建筑安全技术工作的薄弱、滞后、不适应及不被认真重视的情况，成为重大事故发生的主要或重要原因。存在问题•虽然施工方案措施的计算验算工作已经提升到异常重要的高度上，但并不是所有的总工们和方案措施的编制人员都能较好地掌握和运用标准规定、研究解决有关计算问题、使方案和措施具有可靠的技术安全保障。在方案措施的计算部分中，程度不同地存在一些问题，则具有一定的普遍性。存在主要问题大致有：（1）计验算项目缺漏不全；（2）验算选择的部位或截面不是最危险的；（3）采用的计验算方法不符合相应的标准规定，或者实际情况不符合规定的设计计算条件；（4）采用的计算参数不符合工程的实际情况；（5）验算的受力情况或状态与实际情况不符；（6）没有按实际情况采取必要的调整系数，使计算结果的安全保证度不够；（7）计算数据存在错误。解决要点•必须认真解决以上存在问题，达到计算工作的覆盖性、符合性、正确性和保证性要求。所谓覆盖性，就是覆盖着应予计算的项目和应予验算的最不利的部位；所谓符合性，就是符合标准规定、符合实际情况；所谓正确性，就是计算式正确、计算参数正确和计算结果正确；所谓保证性，就是达到安全的保证指标或要求（常用安全系数控制）。理论计算•施工安全计算是保证施工方案和措施能够安全地实施的计算，即确保按施工方案和措施进行施工时，其全过程中各阶段所形成的工况都应处于安全可靠的状态，确保不会由于存在不安全状态而蕴发事故。并对可能影响其状态安全、会形成共同作用的不安全行为、起因物和致害物给以严格的限制、控制或及时予以消除。长期以来，多数施工计算项目，都是采取借用（鉴）相应工程结构、机械设备的计算方法并结合工程实践经验加以解决的，只有像爆破、混凝土浇筑（模板侧压力）及冬施工方法（电热养护等）和起重吊装等一些专项技术是通过试验加上实践经验解决的。脚手架极其模板支架则一直是靠经验搭设的。而像脚手架结构和深基坑支护结构等施工措施，由于本身所具有的影响因素多、可变性大和难以控制的特点，当仍采用工程结构的计算方法时，就难以与实际情况相符，不能确保达到安全可靠的要求，经过一段时间的探索，形成了理论与实验和实践相结合的计算方法，其基本点就是使其工作状态与危险状态保持一个安全距离，而这个距离足以容纳在计算时未能纳入的可变因素的影响，使其不会达到或接近破坏状态。因此，按对有关参数控制的可行性，确定安全保证要求，就成为解决施工安全计算方法时应予遵循的一项基本原则。脚手架计算•方案编制步骤•参数确定•荷载•材料•计算过程方案编制步骤•脚手架工程施工的主要步骤如下：主要及相关人员商讨方案---确定方案---编制方案---报公司技术、安全部门审批方案---审批合格后由架子工长组织实施---各方验收合格---投入使用。•脚手架工程在施工前，技术负责人应召集技术、安全、生产等相关人员对本工程的脚手架搭设情况进行研讨，确定脚手架应搭设的步距、纵距、横距、总高度、范围等各项参数内容，然后由技术负责人或技术员编制，编制完毕的方案经技术负责人审核后报公司技术安全部门会审，并由公司总工程师审批后执行。方案审批返回项目部，由项目部架子工长组织工人进行搭设，经公司技术、安全及项目部技术、安全部门负责人验收合格，方可使用。参数确定序项目内容1功能住宅楼、商业用房2建筑规模建筑总面积（m2）25905.82m2建筑层数地上15层，局部16层地下2层建筑层高人防层地下一层1层2~15层16层3.2m3.0m3.5m2.8m3.1m3建筑高度±0.0相当于绝对标高42.30m基底标高-6.220m室内外高差0.75m建筑总高55.8m场地相当于绝对标高41.3m檐口高度46.8m4地质资料地基承载力180N/MM2结构类型女儿墙墙结构5工程所在地北京东三环南路施工阶段主体结构施工高度确定•1）“檐口标高”-“基底标高”+“安全高度”；•2）“檐口标高”-“平整后场地标高”+“安全高度”；•3）考虑加快施工速度脚手架下部做临时脚手架，方便回填土工序，地上一层以上采用悬挑脚手架，那么悬挑脚手架的搭设高度：“檐口标高”-“一层顶板标高”+“安全高度”。•“安全高度”：当上部为女儿墙时，脚手架的搭设高度要超过女儿墙1米；为檐口时，要超过檐口高度1.5米。•依据：《规范》6．3．6立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。•本方案采取第二种搭设方式：46.8+（42.3-41.3）+1=48.8米，取49米。立杆纵距确定•脚手架用于结构施工阶段，施工的作业层施工荷载3kN/m2，依据：《规范》表6.1.1-1和《规范》7.3.12中第4条规定（4自顶层作业层的脚手板下计，宜每隔12m满铺一层脚手板。）的要求选取3+Int(49÷12+1)×0.35=3+5×0.35（kN/m2）荷载所对应的纵距1.2米；立杆横距确定•根据工程情况在满足施工的条件下不能超过《规范》表6.1.1-1规定；依照此表可以取1.05~1.55之间的数值，本例取1.05米。靠墙一端外伸长度确定•《规范》6．2．2条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，靠墙一端的外伸长度a不应大于0.4l，且不应大于500mm；由0.4×1.05=0.42确定本工程选用a=0.3米。•如果悬挑长度大于300mm，计算时按300mm考虑。步距的确定•一般在确定脚手架的步距时要考虑两个步骤，第一要满足层高与施工要求，层高是是步距的整数倍，本例的层高标准层是2.8米，因此第一步确定步距为1.4米，第二步要符合《规范》表6.1.1-1的要求，步距不能超出表6.1.1-1的范围，最后确定步距为1.4米。荷载分类1）作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。2）永久荷载（恒荷载）可分为：（1）脚手架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；（2）构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。3）可变荷载（活荷载）可分为：•施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；•风荷载。荷载效应组合材料•钢管宜采用力学性能适中的Q235A(3号)钢，其力学性能应符合国家现行标准《炭素结构钢》(GB700-89)中Q235A钢的规定。每批钢材进场时，应有材质检验合格证。3号钢的屈服强度240N/mm2为强度的标准值，引用现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定，乘以分项系数1/1.165，这样钢材的设计值f=240/1.165=205N/mm2，这也说明了规范采用的设计方法在实质上是属于半概率半经验进行的。根据《可铸铁分类及技术条件》(GB978-67)的规定，扣件采用机械性能不低于KTH330-08的可锻铸铁制造。铸件不得有裂纹、气孔，不宜有缩松、砂眼、浇冒口残余披缝，毛刺、氧化皮等清除干净；扣件与钢管的贴合面必须严格整形，应保证与钢管扣紧时接触良好，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm；扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm；扣件表面刷暗红色防锈漆进行防锈处理。规范要求计算内容•1、脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计。可只进行下列设计计算：•纵向和横向水平杆(大小横杆)等受弯构件的强度计算；•扣件的抗滑承载力计算；•立杆的稳定性计算；•连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算；•立杆地基承载力计算。2、计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。3、架中的受弯构件，尚应根据正常使用极限状态的要求验算变形。验算构件变形时，应采用荷载短期效应组合的设计值。小横杆计算•作业层间距不应大于纵距1/2；•小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面计算简图如下所示：lb1.2P+1.4Q小横杆荷载计算恒荷载计算：小横杆的自重标准值：P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值：P2=0.350×1.200/3=0.140kN/m小横杆荷载计算活荷载计算：活荷载标准值：Q=3.000×1.200/3=1.200kN/m小横杆荷载设计值及力学模型荷载的设计值：q=1.2×0.038+1.2×0.140+1.4×1.200=1.894kN/m力学模型：小横杆力学模型说明从弯矩公式看不带悬挑的情况弯矩大偏于安全，挠度直接从公式看不出结论，但代入规范最大悬挑计算长度0.3米，及排距取1.55米时，计算结果还是第一个大，因此规范取了第一种情况进行计算安全。小横杆抗弯强度计算•计算公式：••σ=0.261×106/5080.0=51.383N/mm2•小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!小横杆挠度计算最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度；计算公式如下:荷载设计值q=0.038+0.140+1.200=1.378kN/m；简支梁均布荷载作用下的最大挠度：V=5.0×1.378×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=0.869mm；小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!无钢管的抗剪承载力计算说明•没有抗剪强度计算，是因为钢管抗剪强度不起控制作用。如φ48×3.5的Q235－A级钢管，其抗剪承载力为：•上式中K1为截面形状系数。•一般横向、纵向水平杆上的荷载由一只扣件传递，一只扣件的抗滑承载力设计值只有8.0kN，远小于[V]，故只要满足扣件的抗滑力计算条件，杆件抗剪力也肯定满足。大横杆的计算•大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。•脚手架的纵距最大的值为2米，一根脚手管的长度为6米，和规范要求的一致，宜按三跨连续梁进行计算。•用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形荷载值计算：小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN脚手板的荷载标准值P2=0.350×1.050×1.200/3=0.147kN活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.200/3=1.260kN大横杆荷载的设计值：P=(1.2×0.040+1.2×0.147+1.4×1.260)/2=0.994kN大横杆计算简图大横杆抗弯强度计算：均布荷载最大弯矩计算公式：集中荷载最大弯矩计算公式:M=0.08×(1.2×0.038)×1.2002+0.267×0.994×1.200=0.324kN.m；σ=0.324×106/5080.0=63.762N/mm2；大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!大横杆挠度计算：最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与集中荷载的计算值最不利分配的挠度和；均布荷载最大挠度计算公式:大横杆均布荷载的最大挠度：集中荷载最大挠度计算公式:集中荷载标准值P=0.040+0.147+1.260=1.447kN；集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：最大挠度和：V=V1+V2=1.897mm；大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!受弯构件容许挠度扣件抗滑移的计算•扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):•R≤Rc•其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；•R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作•用力设计值；•注：当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。荷载设计值计算：横杆的自重标准值：P1=0.038×1.2