建筑施工扣件式鋼管腳手架安全專施工方案編制與實施

建筑施工扣件式鋼管腳手架平安專項施工方案編制與實施（講義）一、概述扣件式鋼管腳手架在建筑施工過程中被廣泛采納，具有搭建速度快、成本低廉，可重復(fù)利用等優(yōu)點。腳手架作為施工的載體，不僅承受各種建筑材料、工具設(shè)備等荷載，同時還是施工作業(yè)人員的通道和作業(yè)平臺，是施工人員傷亡事故的多發(fā)部位。據(jù)建設(shè)部2005年對各類腳手架事故的分析，在腳手架上發(fā)生的傷亡事故占高處墜落事故的12.66%，并且多數(shù)事故為腳手架失穩(wěn)坍塌所致。2001年建設(shè)部頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術(shù)規(guī)范》編號為JGJ130-2001，并于2001年6月1日起施行，2002年9月27日，建設(shè)部對該標(biāo)準(zhǔn)的局部條文進行了修訂，自2003年1月1日起實行，因此，編號改為JGJ130-2001（2002年版）?！督ㄖ┕た奂戒摴苣_手架平安技術(shù)規(guī)范》從1985年組織編制，至2001年頒布實施經(jīng)驗了16年的時間，期間規(guī)范編制組對19個城市的24個施工企業(yè)的74個高層腳手架的運用荷載的布置，結(jié)構(gòu)與尺寸，立桿垂直偏差，縱向水平桿水平度，扣件螺栓擰緊扭力矩等進行了調(diào)查與實測。收集與翻譯了英、美、日、德等國家共7種同類規(guī)范與資料。調(diào)查了115個省、市建筑施工企業(yè)，收集企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、論文、試驗、運用荷載、構(gòu)造尺寸等資料80多份。在編制過程中以腳手架設(shè)計計算與構(gòu)造為中心，開展了52個原型腳手架及19個模型架破壞試驗，通過大量的數(shù)據(jù)處理與理論分析，確定了腳手架設(shè)計計算的重要科學(xué)依據(jù)。（二）高度超過50m的腳手架驗算實例：現(xiàn)有一位于某市郊區(qū)的建筑工程，須要搭設(shè)高度超過60m的雙排外裝修腳手架，初擬內(nèi)立桿離開外墻皮的距離b1=O.35m，立桿橫距l(xiāng)b=1.05m，立桿縱距l(xiāng)a=1.5m，步距=1.8m，全架共鋪設(shè)鋼腳手板6層，兩層同時作業(yè)，連墻點則按2步3跨設(shè)置。試確定該腳手架的可搭設(shè)高度?當(dāng)可搭設(shè)高度達(dá)不到應(yīng)超過60m的要求時，需采納何種措施予以滿意?1．荷載作用計算即計算立桿由恒載、活載和風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NGk、∑NQk和NWk。由于外立桿有圍擋材料的荷載作用，而內(nèi)立桿有靠墻腳手板的荷載作用，因此，應(yīng)分別計算內(nèi)立桿和外立桿的荷載作用。(1)恒載作用NGk計算本例題中需組合風(fēng)載作用，故將鋪板層構(gòu)造和圍擋材料荷載作用均納入∑NQk中計算。由于無其他構(gòu)配件設(shè)置，則無NG2k一項，即NGk=NGlk=Hsgk，Hs為腳手架的可搭設(shè)高度，每米高結(jié)構(gòu)自重在計算立桿中產(chǎn)生的軸向力gk可查《扣件架規(guī)范》附錄的表A-1，得gk=O.15kN/m。因內(nèi)、外立桿的NGk相同，故得到：NGk內(nèi)=NGk外=gk.Hs=O.15Hs(a)(2)活載作用∑NQk計算這類活載簡單計算，一般不用查表，只需查出其材料自重即可計算(查不到自重時，可取樣稱量確定，按大于其平均值加2倍均方差取值即可)。但計算要細(xì)致，盡量避開漏項。1)作業(yè)層施工荷載作用NQk1已知參數(shù)為作業(yè)層數(shù)n1=2，作業(yè)層荷載qk1=2kN/m2，內(nèi)、外立桿的承載面積分別為：S內(nèi)=la(O.5lb+b′1)=1.5(0.5×1.05+0.25)=1.1625m2，其中在內(nèi)立桿里邊鋪一塊鋼腳手板，寬b′1=O.25m；S外=O.5lalb=O.7875m2。則NQkl內(nèi)=2×2×1.1625=4.65kN；NQk1外=2×2×O.7875=3.15kN。2)鋪板層構(gòu)造荷載作用NQk2已知鋪板層數(shù)n=6，鋪板層構(gòu)造包括鋼腳手板和平接頭下增加的支承橫桿及其連接扣件(按每跨有1根2m長橫桿計)，即則NQk2內(nèi)=6×1.625×O.352=3.432kN；NQk2外=6×O.7875×O.352=1.663kN3)圍擋防護材料作用NQk3僅外立桿有此荷載作用。圍擋防護常用的有以下5種設(shè)置形式：a.鋪板層外側(cè)設(shè)擋腳板和欄桿，NQk3=n2laqk31；b.鋪板層半高封閉，NQk3=la(1.2n2qk32+n2n3qk33)；C.鋪板層全高封閉，NQk3=la(n2hqk32+n2n3qk33)；d.沿架全高半封閉，NQk3=la(1.2qk32+n3qk33)；e.沿架高全封閉，NQk3=la(Hsqk32+n3qk33)。以上各式中，qk31為擋腳板、欄桿自重，查表.2，取qk31=0.11kN/m；qk32為圍擋材料單位面積自重，可查《好用手冊》表15.31，或取平安網(wǎng)、編織布為O.002kN/m2，竹席為O.005kN/m2，竹笆板為0.045kN/m2；n3為每一步距h中因固定圍擋材料增加的橫桿數(shù)，可取n3=2；qk33為支承橫桿及其連接扣件的單位自重，qk33=0.038+O.013=0.051kN/m。半封閉的高度取1.2m。當(dāng)la=1.5m、h=1.8m和Hs=60m時，5種圍擋作法下的NQk3值列入表5中。la=1.5m．h=1.8m．Hs=60m時的NQk3值表圍擋作法NQk3(kN)，當(dāng)qk322(kN/m2)為0.0020.005O．045A0.99B0.940O.9721.404CO.9510.9991.647d5.225.407.80e5.285.559.15由于圍擋的全高設(shè)置荷載太大，故采納b種圍擋作法，并將每步支承圍擋的增加橫桿減為l根，在采納竹笆板時，NQk3=1.404-O.459=0.945kN。由此得到內(nèi)、外立桿的∑NQk值為：∑NQk內(nèi)=NQk1內(nèi)+NQk2內(nèi)=4.65+3.432=8.082kN：∑NQk外=NQk1外+NQk2外+NQk3=3.15+1.663+O.945=5.758kN(3)風(fēng)載作用NWk計算立桿受風(fēng)載作用產(chǎn)生的NWk=MWk，式中立桿截面積A=489mm2時，立桿截面模量W=5078mm3，則Nwk=Mwk=O.0963(mm-1)Mwk。為說明計算Mw的()式的形成過程，將Mwk分步計算如下：1)計算風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=O.7μsμzWoW0為基本風(fēng)壓值，從《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》或《好用手冊》(P413)可查得某地區(qū)的W0=0.25kN/m2。μz為風(fēng)壓高度變更系數(shù)，為考慮驗算的須要，按市郊(B類)地區(qū)，從《好用手冊》(P413)查得μz=0.8(5m高處)；1.25(20m高處)；1.42(30m高處)；1.67(50m高處)。μz為腳手架的風(fēng)載體型系數(shù)。由于采納連續(xù)6層的半封閉圍擋作法，當(dāng)腳手架背靠的建筑物為框架時，其μs=1.3。內(nèi)、外立桿都要考慮風(fēng)載作用，且其擋風(fēng)系數(shù)不同。內(nèi)立桿所在的內(nèi)立面無圍擋，當(dāng)la=1.5m、h=1.8m時，可從規(guī)范附錄表A-3中查得1=O.089，外立桿每層的圍擋高度為1.2m，1.2/1.8=0.667，則外立面的=0.667+O.333×O.089=O.697。則計算內(nèi)立桿的μs1=1.3×O.089=O.116；計算外立桿的μs=1.3×0.697=O.906。不同高度處內(nèi)、外立桿計算的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值Wk列入表6中。wk的取值表6類別wk(kN/m2)，當(dāng)計算高度為(m)5203050內(nèi)立桿O.0162O.02540.0288O.0339外立桿0.12680.1982O.2251O.26482)計算風(fēng)線荷載qwkqWk即立桿所受到的均布風(fēng)載，qWk=laWk3)計算風(fēng)載彎矩MWk按受均布荷載qWk作用的三跨連續(xù)梁計算，Mwk=qwkh2。由于MW=1.4×O.85MWk，將MWk和qWk的計算式代人，即可得到規(guī)范給出的計算式()式。4)計算風(fēng)載引起的軸力NWk將MWk的單位化為kN.mm，即可用NWk=O.0963MWk計算出NWk。以上qWk、Mwk和NWk的計算數(shù)據(jù)列入表7中。qwk、Mwk和NWk的計算值表7項目單位類別風(fēng)壓計算高度(m)5203050qwkKN/m內(nèi)立桿0.02430.03810.04320.0509外立桿0.19020.29730.33770.3972MwkkN.mm內(nèi)立桿7.87312.34413.99716.492外立桿61.62596.325109.415128.693MwkkN內(nèi)立桿0.7581.1891.3481.588外立桿5.9359.2761.53712.3932.計算可搭設(shè)高度腳手架整體穩(wěn)定的計算式為：1.2NGk+1.4×O.85(∑NQk+NWk)≤Af(b)式中A=489mm2，f=205N/mm2=0.205kN/mm2，穩(wěn)定系數(shù)的確如下：查表得立桿計算長度系數(shù)μ=1.5，立桿的計算長度lo=kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m=3119mm，立桿的回轉(zhuǎn)半徑i=15.78mm，則立桿的計算長細(xì)比入==3119／15.78=197.66，查《好用手冊》(P584)附表15-5-1得=0.185。將NGk=0.15Hs代入上式中，移項得到：若要求Hs≥60m，也即103.03-6.6l(∑NQk+NWk)≥60m，由此得到：即欲使腳手架的搭設(shè)高度≥60m，就必需使∑NQk+NWk≤6.51kN，且∑NQk+NWk的數(shù)值每增(減)0.15kN，Hs就要相應(yīng)減(增)1m。此外，還應(yīng)留意對高度每上升1m時的風(fēng)荷作用增加值△NWk進行限制。因為，在∑NQk不變的狀況下，當(dāng)△NWk>0.15kN時，越往上越危急(荷載越大)；當(dāng)△NWk=0.15kN時，架子全高都是危急截面；只有當(dāng)△NWk<0.15kN時，其危急截面方在底部。將上述內(nèi)、外立桿的∑NQk和NWk的計算值代人以下二式，即可確定其可搭設(shè)高度的數(shù)值：明顯，當(dāng)上述計算參數(shù)都不變更的話，則該架只能按對外立桿的要求搭設(shè)到26m。若要搭設(shè)高一些，就必需相應(yīng)降低可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值在立桿中所產(chǎn)生的軸向力。3．設(shè)計荷載的調(diào)整即調(diào)整NQ2k、NQ3k和NWk的計算值，其調(diào)整效果分析如下：(1)將鋪板層由6層改為4層，則NQ2k的降低值△NQk2=2×O.7875×O.352=0.5544kN，相應(yīng)圍擋荷載的降低值，該項調(diào)整可增加搭設(shè)高度

(2)將封閉擋護材料的竹笆改為平安網(wǎng)或編織布。則相應(yīng)圍擋荷載的降低值△NQk32=4×1.5×1.2(O.045-O.002)=O.310kN。而風(fēng)載作用的降低值△NWk計算如下：1)采納800目/cm2密目平安網(wǎng)時，網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)取O.4，則作業(yè)層擋風(fēng)系數(shù)為=0.667×0.4+O.333×O.089=O.296；μs=l.3=0.385；Wk=O.0539kN/m2，qWk=O.0809kN/m；Mwx=0.1×1.82×0.0809=0.0262kN.m=26.2kN.mm；NWk=O.0963×26.2=2.523kN；△NWk=5.935-2.523=3.412kN?！鱊Qk32+△NWk=O.310+3.412=3.722kN，2)采納2000目/cm2密目平安網(wǎng)時，網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)取O.5，則：=O.667×O.5+O.333×0.089=O.363；μs=1.3×O.363=0.472；Wk=0.0661kN/m2；qWk=O.0991；MWk=0.0321kN.m=32.1kN.mm；NWk=O.0963×32.1=3.09kN；△NWk=5.935-3.09=2.845kN?！鱊Qk32+△NWk=O.310+2.845=3.155kN以上兩項調(diào)整，共可增加搭設(shè)高度∑△Hs=6.34+(24.81～21.03)=31.15～27.37m，使腳手架的搭設(shè)高度可達(dá)到56.6～52.82m。由于規(guī)范規(guī)定當(dāng)搭設(shè)高度超過50m時，必需實行雙立桿等措施。否則，即使計算高度超過50m時，也只能用到50m。4．雙管立桿腳手架驗算雙管立桿腳手架的驗算，主要是確定在滿意搭設(shè)高度H's的前提下，確定副立桿的設(shè)置高度Hs2，現(xiàn)以本例單立桿腳手架為基礎(chǔ)導(dǎo)出Hs2的計算式：取變截面處以上單立桿腳手架的高度為Hs1和結(jié)構(gòu)單位自重為gk1(=O.15kN/m)，變截面處以下的結(jié)構(gòu)自重為gk2，全高的結(jié)構(gòu)單位自重為g'k，則有：在計算HS2之前，須先推斷上式的適用范圍：當(dāng)腳手架全高都采納雙立桿時的可搭設(shè)高度

單立桿腳手架的可搭設(shè)高度當(dāng)取≥60m時，則1.538Hs≤60m者均需予以解除。因為即使全高都采納雙立桿，其搭設(shè)高度也達(dá)不到60m。前面已得到單立桿腳手架可搭設(shè)高度的數(shù)值為：25.45m；31.79m(=25.45+6.34)；46.48m(=25.45+21.03)；50.26m(=25.45+24.81)；52.82m和56.6m，它們相應(yīng)受到的(∑NQk+NWk)分別為11.693kN；10.743kN；8.538kN；7.971kN；7.588kN和7.021kN。其中1.538x25.45：39.14m，1.538×31.79=48.89m兩種均小于60，應(yīng)解除在外。當(dāng)和(∑NQk+Nwk)為不同的數(shù)值時，按式(d)確定的Hs2值列入表8中。從表中可以看出：Hs2隨的增高而增高。隨(∑NQk+NWk)的降低而降低。5.設(shè)計計算中的留意事項任何工程技術(shù)的設(shè)計計算工作，都有三項基本要求：確保平安性、提高合理性和著眼發(fā)