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1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全专项施工方案编制与实施（讲义）一、概述扣件式钢管脚手架在建筑施工过程中被广泛采用，具有搭建速度快、成本低廉，可重复利用等优点。脚手架作为施工的载体，不仅承受各种建筑材料、工具设备等荷载，同时还是施工作业人员的通道和作业平台，是施工人员伤亡事故的多发部位。据建设部2005年对各类脚手架事故的分析，在脚手架上发生的伤亡事故占高处坠落事故的12.66%，并且多数事故为脚手架失稳坍塌所致。2001年建设部颁布了行业标准建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范编号为JGJ130-2001，并于2001年6月1日起施行，2002年9月27日，建设部对该标准的局部条文进行了修订，自2
2、003年1月1日起实行，因此，编号改为JGJ130-2001（2002年版）。建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范从1985年组织编制，至2001年颁布实施经历了16年的时间，期间规范编制组对19个城市的24个施工企业的74个高层脚手架的使用荷载的布置，结构与尺寸，立杆垂直偏差，纵向水平杆水平度，扣件螺栓拧紧扭力矩等进行了调查与实测。收集与翻译了英、美、日、德等国家共7种同类规范与资料。调查了115个省、市建筑施工企业，收集企业标准、论文、试验、使用荷载、构造尺寸等资料80多份。在编制过程中以脚手架设计计算与构造为中心，开展了52个原型脚手架及19个模型架破坏试验，通过大量的数据处理与理论分析
3、，确定了脚手架设计计算的重要科学依据。（二）高度超过50m的脚手架验算实例： 现有一位于某市郊区的建筑工程，需要搭设高度超过60m的双排外装修脚手架，初拟内立杆离开外墙皮的距离b1=O.35m，立杆横距lb=1.05m，立杆纵距la=1.5m，步距=1.8m，全架共铺设钢脚手板6层，两层同时作业，连墙点则按2步3跨设置。试确定该脚手架的可搭设高度?当可搭设高度达不到应超过60m的要求时，需采用何种措施予以满足?1荷载作用计算即计算立杆由恒载、活载和风载标准值产生的轴向力NGk、NQk和NWk。由于外立杆有围挡材料的荷载作用，而内立杆有靠墙脚手板的荷载作用，因此，应分别计算内立杆和外立杆的荷载作
4、用。 (1)恒载作用NGk计算本例题中需组合风载作用，故将铺板层构造和围挡材料荷载作用均纳入NQk中计算。由于无其他构配件设置，则无NG2k一项，即NGk=NGlk=Hsgk， Hs为脚手架的可搭设高度，每米高结构自重在计算立杆中产生的轴向力gk可查扣件架规范附录的表A-1，得gk=O.15kN/m。因内、外立杆的NGk相同，故得到：NGk内=NGk外=gk.Hs=O.15Hs (a)(2)活载作用NQk计算这类活载容易计算，一般不用查表，只需查出其材料自重即可计算(查不到自重时，可取样称量确定，按大于其平均值加2倍均方差取值即可)。但计算要仔细，尽量避免漏项。1)作业层施工荷载作用NQk1已
5、知参数为作业层数n1=2，作业层荷载qk1=2kN/m2，内、外立杆的承载面积分别为：S内=la(O.5lb+b1) =1.5(0.51.05+0.25)=1.1625m2，其中在内立杆里边铺一块钢脚手板，宽 b1=O.25m； S外=O.5lalb=O.7875m2。则NQkl内=221.1625=4.65kN；NQk1外=22O.7875=3.15kN。2)铺板层构造荷载作用NQk2已知铺板层数n=6，铺板层构造包括钢脚手板和平接头下增加的支承横杆及其连接扣件(按每跨有1根2m长横杆计)，即则NQk2内=61.625O.352=3.432kN；NQk2外=6 O.7875O.352=1.6
6、63kN3)围挡防护材料作用NQk3仅外立杆有此荷载作用。围挡防护常用的有以下5种设置形式：a.铺板层外侧设挡脚板和栏杆，NQk3=n2laqk31；b.铺板层半高封闭，NQk3=la(1.2n2qk32+n2n3qk33)；C.铺板层全高封闭，NQk3= la(n2hqk32+n2n3qk33)；d.沿架全高半封闭，NQk3=la(1.2qk32+n3qk33)；e.沿架高全封闭，NQk3=la(Hsqk32+n3qk33)。以上各式中，qk31为挡脚板、栏杆自重，查表4.2.1.2，取qk31=0.11kN/m；qk32为围挡材料单位面积自重，可查实用手册表15.31，或取安全网、编织布为
7、O.002kN/m2，竹席为O.005kN/m2，竹笆板为0.045kN/m2；n3为每一步距h中因固定围挡材料增加的横杆数，可取n3=2；qk33为支承横杆及其连接扣件的单位自重，qk33=0.038+O.013=0.051kN/m。半封闭的高度取1.2m。当la=1.5m、h=1.8m和 Hs=60m时，5种围挡作法下的NQk3值列入表5中。la=1.5mh=1.8mHs=60m时的NQk3值 表5围挡作法NQk3(kN)，当qk322(kN/m2)为0.0020.005O045A0.99B0.940O.9721.404CO.9510.9991.647d5.225.407.80e5.285
8、.559.15由于围挡的全高设置荷载太大，故采用b种围挡作法，并将每步支承围挡的增加横杆减为l根，在采用竹笆板时，NQk3=1.404-O.459=0.945kN。由此得到内、外立杆的NQk值为：NQk内= NQk1内+NQk2内=4.65+3.432=8.082kN：NQk外=NQk1外+NQk2外+NQk3=3.15+1.663+O.945=5.758kN (3)风载作用NWk计算立杆受风载作用产生的NWk=MWk，式中立杆截面积A=489mm2时，立杆截面模量W=5078mm3，则Nwk=Mwk=O.0963(mm-1)Mwk。为说明计算Mw的(5.3.4)式的形成过程，将Mwk分步计算
9、如下：1)计算风载标准值Wk=O.7szWo W0为基本风压值，从建筑结构荷载规范或实用手册(P413)可查得某地区的W0=0.25kN/m2。z为风压高度变化系数，为考虑验算的需要，按市郊(B类)地区，从实用手册(P413)查得z=0.8(5m高处)；1.25(20m高处)；1.42(30m高处)；1.67(50m高处)。z为脚手架的风载体型系数。由于采用连续6层的半封闭围挡作法，当脚手架背靠的建筑物为框架时，其s=1.3。内、外立杆都要考虑风载作用，且其挡风系数不同。内立杆所在的内立面无围挡，当la=1.5m、h=1.8m时，可从规范附录表A-3中查得1=O.089，外立杆每层的围挡高度为
10、1.2m，1.2/1.8=0.667，则外立面的=0.667+O.333O.089=O.697。则计算内立杆的s1=1.3O.089=O.116；计算外立杆的s=1.30.697=O.906。不同高度处内、外立杆计算的风载标准值Wk列入表6中。wk的取值 表6类别wk(kN/m2)，当计算高度为(m)5203050内立杆O.0162O.02540.0288O.0339外立杆0.12680.1982O.2251O.26482)计算风线荷载qwkqWk即立杆所受到的均布风载，qWk=laWk3)计算风载弯矩MWk按受均布荷载qWk作用的三跨连续梁计算，Mwk=qwkh2。由于MW=1.4O.85M
11、Wk，将MWk和qWk的计算式代人，即可得到规范给出的计算式(5.3.4)式。4)计算风载引起的轴力NWk将MWk的单位化为kN.mm，即可用NWk= O.0963MWk计算出NWk。以上qWk、Mwk和NWk的计算数据列入表7中。qwk、Mwk和NWk的计算值 表7项目单位类别风压计算高度(m)5203050qwkKN/m内立杆0.02430.03810.04320.0509外立杆0.19020.29730.33770.3972MwkkN.mm内立杆7.87312.34413.99716.492外立杆61.62596.325109.415128.693MwkkN内立杆0.7581.1891.
12、3481.588外立杆5.9359.2761.53712.393 2.计算可搭设高度 脚手架整体稳定的计算式为： 1.2NGk+1.4O.85(NQk+NWk)Af (b)式中A=489mm2，f=205N/mm2=0.205kN/mm2，稳定系数的确如下：查表5.3.3得立杆计算长度系数=1.5，立杆的计算长度lo=kh=1.1551.51.8=3.119m=3119mm，立杆的回转半径i=15.78mm，则立杆的计算长细比入=311915.78=197.66，查实用手册(P584)附表15-5-1得=0.185。将NGk=0.15Hs代入上式中，移项得到： 若要求Hs60m，也即103.0
13、3-6.6l(NQk+ NWk)60m，由此得到： 即欲使脚手架的搭设高度60m，就必须使NQk+NWk6.51kN，且NQk+NWk的数值每增(减)0.15kN，Hs就要相应减(增)1m。此外，还应注意对高度每升高1m时的风荷作用增加值NWk进行控制。因为，在NQk不变的情况下，当NWk0.15kN时，越往上越危险(荷载越大)；当NWk=0.15kN时，架子全高都是危险截面；只有当NWk0.15kN时，其危险截面方在底部。 将上述内、外立杆的NQk和NWk的计算值代人以下二式，即可确定其可搭设高度的数值： 显然，当上述计算参数都不改变的话，则该架只能按对外立杆的要求搭设到26m。若要搭设高一
14、些，就必须相应降低可变荷载标准值在立杆中所产生的轴向力。 3设计荷载的调整 即调整NQ2k、NQ3k和NWk的计算值，其调整效果分析如下： (1)将铺板层由6层改为4层，则NQ2k的降低值NQk2=2O.7875O.352=0.5544kN，相应围挡荷载的降低值，该项调整可增加搭设高度 (2)将封闭挡护材料的竹笆改为安全网或编织布。则相应围挡荷载的降低值NQk32=41.51.2(O.045-O.002)=O.310kN。而风载作用的降低值NWk计算如下： 1)采用800目/cm2密目安全网时，网的挡风系数取O.4，则作业层挡风系数为=0.6670.4+ O.333O.089=O.296；s=
15、l.3=0.385；Wk= O.0539kN/m2，qWk=O.0809kN/m；Mwx=0.11.820.0809=0.0262kN.m=26.2kN.mm；NWk= O.096326.2=2.523kN； NWk=5.935-2.523=3.412kN。 NQk32+NWk=O.310+3.412=3.722kN， 2)采用2000目/cm2密目安全网时，网的挡风系数取O.5，则：=O.667O.5+O.3330.089= O.363；s=1.3O.363=0.472；Wk=0.0661kN/m2； qWk=O.0991；MWk=0.0321kN.m=32.1kN.mm； NWk=O.096332.1=3.09kN；NWk=5
