工字钢悬挑式扣件钢管脚手架施工工法

工字钢悬挑式扣件钢管脚手架施工工法编制单位：主要执笔人：1前言1.1脚手架的发展1.1.1脚手架是在施工现场为安全防护、工人操作以及解决楼层间少量垂直和水平运输而搭设的支架，属于临时设施。1.1.2脚手架原意是为施工作业需要所搭设的架子。1我国在1949年前和50年代初期，都采用传统的杉木杆或毛竹搭设脚手架；2从60年代到70年代，开始采用扣件式钢管脚手架和各种钢制工具式里脚手架；3近年来，采用工字钢作为支撑系统的悬挑式扣件钢管脚手架开始应用于施工现场，并逐步显示出其广泛的应用前景。1.2工字钢悬挑式扣件钢管脚手架1.2.1随着社会的发展和建筑施工技术的不断进步，工字钢悬挑式扣件钢管脚手架（以下简称工字钢悬挑架）技术应用越来越广泛，但是却没有一套完善的施工方法，由于目前建筑业普遍存在的工字钢悬挑架施工的不规范性，存在一定的安全隐患，针对其实际作业难度和建筑工程施工现场的特点，通过认真调查研究，总结实践经验，参考相关规范标准，并认真征求各方意见，特制定本工法。1.2.2本工法已经实践验证，能促进工程施工质量和施工效率的提高，达到较好应用效果。2特点2.1工字钢悬挑架相对比较经济，具有工作可靠、搭拆方便、搭设灵活、尺寸不受限制、适应性强等特点。2.2工字钢悬挑架分段悬挑，可以根据施工需要任意分段搭设和拆除，降低成本。2.3工字钢悬挑架不必搭设在地基上，所以不会影响基础回填，可以缩短工期。3适用范围3.1本工法适用于立面比较规则的小高层、高层及超高层建筑物施工，土建、室外装饰、室外安装施工，尤其是当拟建建筑物周边场地狭小或受限时，具有难以比拟的优势，可满足施工中常见的和一些特殊要求。3.2当工程具备以下要素之一时，常常采用悬挑式脚手架施工：3.2.1基础验收手续迟迟未办理完毕，工程基坑回填时间很长，在工程必须搭设脚手架时，基坑不能回填完毕；3.2.2主体结构周围有群房；3.2.3建筑物高度较大，采用落地式脚手架费用很高。4材料性能4.1构配件4.1.1工字钢悬挑架主要由工字钢悬挑梁、钢管、扣件、脚手板、挡脚板、密目式安全网、安全平网及避雷装置等构配件组成。4.1.2钢管1脚手架钢管宜采用Q235A（3号）钢（含碳量为0.14-0.22%）的焊接钢管。2钢管必须具有产品质量合格证和钢管材质检验报告，材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700）的相应规定。Q235A钢冶炼方便、成本较低、塑性好，在结构中能保证在超载、冲击、焊接、温度应力等不利条件下的安全。其截面特性见表4.1.2。表4.1.2钢管截面特性钢管类别外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i(mm)每米长自重(N)低压流体输送用焊接钢管(YB234-63)483.54.893×1021.219×1055.078×10315.7838.4电焊钢管(YB242-63)513.04.524×1021.308×1055.129×10317.0035.53脚手架钢管供应长度一般为6.0～6.5m（每根重量不超过25Kg，适合人工操作）。1)用于立杆、大横杆、剪刀撑和斜杆的钢管长度一般为4.0～6.5m；2)用于小横杆的钢管长度一般为1.5～2.5m，因脚手架宽度不同而略有差异。4钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、孔洞、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕、深的划痕和严重锈蚀。5作为脚手架杆件使用的钢管必须进行防锈处理：先对钢管除锈，再将内壁擦涂防锈漆两道，然后在外壁涂一道防锈漆和两道面漆。4.1.3扣件1扣件是钢管与钢管的连接，工字钢悬挑架使用的扣件分为三种：1)两钢管90°交叉连接采用直角扣件；2)两钢管呈任意角度交叉连接采用旋转扣件；3)钢管与钢管接长采用对接扣件。2扣件应采用可锻铸铁和钢板压制制作，必须具有产品质量合格证、生产许可证和专业检测单位测试报告。可锻铸铁扣件的材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831），钢板压制扣件使用较少，目前尚无国家产品标准，可参照现行建设部标准《钢管脚手架扣件》（JC22）的规定进行测试，其材质符合标准要求时才准许使用。3脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。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，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。4扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、气孔、砂眼、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换，扣件使用前应进行防锈处理：先除锈然后采用油浸防锈。4.1.4工字钢悬挑梁1工字钢悬挑梁宜采用Q235钢、16Mnq钢、15MnVq钢或15Mvq钢，其材质应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》（GB/T700）、《低合金结构钢技术条件》（GB1591）、《桥梁碳素钢及普通低合金钢板技术条件》（YB168）的规定。2焊接构件的焊缝应符合相关焊接规范要求。4.1.5脚手板1脚手架作业层上铺放的脚手板主要有冲压式钢脚手板、焊接钢筋网脚手板、木脚手板、竹串片及竹笆片脚手板等几种。2冲压式钢脚手板和焊接钢筋网脚手板的材质应符合现行国家标准《碳素钢结构》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定，必须具有产品质量合格证。钢脚手板不得有裂纹、开焊、硬弯等缺陷。3木脚手板应采用杉木或松木制作，材质应符合现行国家标准《木结构设计规范》（GBJ5）中Ⅱ级材质的规定，板的厚度不小于50mm，宽度200-300mm，两端使用10-14号镀锌钢丝捆紧。禁止使用开口、破裂、腐朽和有横透疖的木板。4竹脚手板宜采用毛竹或楠竹制作，竹串片脚手板使用宽度不小于60mm的竹片和直径5-10mm、间距不大于600mm的拼接螺栓制作，孔径应紧密配合，螺栓必须可靠牢固，出现滑丝后应立即更换。4.1.6挡脚板（挡脚笆）1挡脚板高度不应小于180mm，挡脚笆的高度不小于400mm。2挡脚板与挡脚笆上如有孔眼，不应大于25mm。4.1.7密目式安全网1应选用有国家认可的质量监督检验部门的检验合格报告、有生产单位质量检验合格证和安鉴证的密目网。密目式安全网宽（高）度不得小于1.2m，网目密度不应低于2000目/100cm2，各边缘部位的开眼环扣必须牢固可靠，环扣孔径不低于8mm。不得有断纱、破洞、变形及有碍使用的编织缺陷。2旧密目式安全网再次使用时必须经过耐冲击性能检验和耐贯穿性检验，合格后方可使用。3密目式安全网的安装平面垂直于水平面，严禁作为安全平网使用。4密目式安全网技术要求应符合GB16909-97的规定。5密目式安全网使用时应采用有足够强度、耐候性好的绳索绑扎，不得使用铁丝捆绑。4.1.8安全平网1安全平网使用直径9mm以上的麻绳、棕绳、尼龙绳或其他耐候性不低于上述品种的材料编制网。外观应平整，宽度不得小于3m，网眼尺寸不大于5cm，每张安全平网重量一般不宜超过15kg。2水平设置时能承受不小于1.6kN的冲击荷载。3阻燃安全网必须具有阻燃性，其续燃、阻燃时间均不得大于4s。4.1.9拉接件及其预埋件1拉接件及其预埋件均使用与架体同种规格钢管制作，采用直角扣件连接。2预埋件长450mm。4.1.10避雷装置1避雷装置：包括接闪器、接地极、接地线。1)接闪器可用直径25～32mm，壁厚不小于3mm厚的镀锌钢管或直径不小于12mm的镀锌钢筋制作，设在拟建建筑物四角的脚手架立杆上，高度不小于1m，并将最上层的横杆全部连通，形成避雷网络。2)接地极：垂直接地极可用长度为1.5～2.5m、厚度不小于2.5mm、直径为25～50mm的钢管，直径不小于20mm的圆钢或∟50×5等边角钢，水平接地极可选用长度不小于3m、直径8～14mm的圆钢或厚度不小于4mm、宽25～40mm的扁钢。3)接地线：钢管脚手架架体可以替代接地线，相邻悬挑架之间用直径不小于8mm的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢连接，接触面积不小于10cm2，以保证接触可靠。2避雷装置接地电阻不得大于30Ω。4.2材料堆放4.2.1经检查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。4.2.2定期对各种材料进行检查，防止发生锈蚀及破坏。5工艺原理5.1脚手架的受力特点工字钢悬挑架搭设在沿建筑物外边缘布设的悬挑工字钢上，将脚手架荷载全部或部分传递给建筑结构，架体通过拉结件与建筑物牢固拉结，保持局部及整体稳定，确保施工效率和作业安全。5.2脚手架的设计计算5.2.1横向、纵向水平杆的抗弯强度计算：MfW式中M—弯矩设计值，按1.21.4GkQkMMM计算。GkM为脚手板自重标准值产生的弯矩，QkM为施工荷载标准值产生的弯矩。W—截面模量，φ48×3.5mm钢管的截面模量335.07810mmW。f—钢材的抗弯强度设计值，f=205N/mm2。1横向水平杆的抗弯强度计算横向水平杆的内力时按简支梁计算，如图5.2.1：计算跨度取立杆的横距bl=1050mm，脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度1a=300mm，2a=100mm。图5.2.1横向水平杆计算简图1)脚手板自重标准值产生的弯矩计算永久荷载标准值Kg包括每米立杆承受的结构自重标准值0.1248kN/m（纵距1.5m，步距1.8m），脚手板自重标准值0.35kN/m2（木脚手板），栏杆和挡脚板自重标准值0.14kN/m2。=0.1248+0.35(1.05+0.3+0.1)+0.141.05=0.7793kN/m=779.3N/mKgA支座弯矩：22111779.30.335.07Nm22AKMgaB支座弯矩：BA2100a1050bl1300aKgkqkq22211779.30.13.90Nm22BKMga22113.9035.0731.17Nm779.31.05429.59Nm22BAKbMMgl脚手板自重标准值产生的弯矩：22779.31.0531.17()()35.0757.31Nm2222779.31.05BAKbGkAKbMMglMMgl2)施工荷载标准值产生的弯矩计算施工均布荷载标准值：3(1.050.048)3.006N/m=3006N/mkq施工荷载标准值产生的弯矩：221130061.05414.26N/m88QkkbMql3)横向水平杆的抗弯强度计算弯矩设计值：1.21.41.257.311.4414.26648.74NmGkQkMMM横向水平杆的抗弯强度：3223648.7410127.76N/mm205N/mm5.07810MfW所以，横向水平杆的抗弯强度满足安全要求。2纵向水平杆的抗弯强度按三跨连续梁进行弯曲强度计算，计算跨度取纵距1500mmal。作业层横向水平杆间距应按不大于2al设置，所以取F为纵向水平杆跨中及支座处的最大荷载，分别按照恒荷载P和活荷载Q进行计算。1)恒荷载作用1212()()779.3(1.050.30.1)(1.050.30.1)672.61N221.05KbbbglaalaaPl按照最不利荷载布置（第一、二、三跨跨中均受力时）计算跨中和支座最大弯矩10.175aMPl0.15BCaMMPl2)活荷载作用1130061.051578.15N22kbQql按照两种活荷载最不利位置（第一、三跨跨中受力和第二跨跨中受力）考虑跨中最大弯矩：10.213aMQl按照两种活荷载最不利位置（第一、二跨跨中受力和第二跨跨中受力）考虑支座最大弯矩：0.175BCaMMPl根据以上分析，当恒荷载与活荷载最不利组合时，1M跨中弯矩最大。0.1750.175672.611.5176.56NmGkaMPl0.2130.2131578.151.5504.22NmQkaMQl1.21.41.2176.561.4504.22917.78NmGkQkMMM3223917.7810180.74N/mm205N/mm5.07810MfW5.2.2