超高层悬挑安全硬防护棚专项施工解决方法

''星海湾金融商务区XH-3-AB地块项目超高层悬挑安全硬防护棚专项施工方案 编 制 人： 王 强 生 审 核 人： 赵 圣 石 审 批 人： 沈 兵 江苏南通二建（集团）有限公司2016年8月1日目 录一、编制说明及依据3二、工程概况31、主要工程内容32、项目总体情况3三、防护棚的搭设形式3四、工字钢悬挑3米时防护棚受力计算6（一）计算依据7（二）计算参数8（三）次梁方钢管的计算9（四）主梁的计算9（五）上拉杆验算13（六）锚固段与楼板连接计算16五、防护棚的搭设161、施工准备162、防护棚搭设要求17六、防护棚的拆除18七、防护棚的验收与保护19八、安全措施及要求20一、编制说明及依据1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范2、建筑施工高处作业安全技术规范3、建筑施工安全检查标准4、钢结构设计规范5、 施工图纸、本工程施工组织设计6、建筑施工脚手架实用手册7、建筑施工手册8、混凝土结构设计规范9、钢结构设计规范10、建筑结构荷载规范二、工程概况1、主要工程内容本工程框架-核心筒结构，抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年，建设地址位于辽宁省大连市沙河口区星海湾会展路与中山路交接处东北侧。工程总建筑面积146270；地下2层，地下建筑面积20310，地上51层，地上建筑面积125960，建筑高度约231.5m。2、项目总体情况工程名称星海湾金融商务区XH-3-AB地块项目工程地址大连沙河口区会展路与中山路交接处建设单位大连海通房地产开发有限公司建筑面积146270平方米质量监督部门大连市质监站设计单位大连建筑设计研究院有限公司监理单位大连建实建设监理有限公司总包单位江苏南通二建集团有限公司承包范围基础、主体、初装修、安装工程等主要功能与用途商务写字楼三、防护棚的搭设形式根据本工程的外架施工方案可知8层以下外部脚手架采用型钢外悬挑式脚手架，每4层一次悬挑，塔楼8层以上采用集成式外架施工，下部主体施工完成的脚手架随主体施工进度进行拆除。为防止上部施工过程中的坠物危害，本工程拟在塔楼第16层、28层、40层设置悬挑式防护棚。 1、本工程防护大棚主梁拟采用16号工字钢用于悬挑外架的主梁，为有效提高工字钢的周转使用率，此处采用16号工字钢）,拟设置工字钢长5m，其悬挑3米，伸入楼层内2米。工字钢主梁间距3m。工字钢主梁布置图见附件。 2、在第16层、28层、40层结构处预埋“倒U”型埋件，在工字钢伸入预埋环后的根部设置两个、结构边处设置一个，防止悬挑工字钢倾覆。 3、外侧安全防护栏杆立柱采用48×3.5钢管（高度为1200mm），纵向布置在工字钢上，间距2m；拟设置一道水平围护栏杆高度600mm，防护栏杆外露面刷红白油漆，安全防护栏杆上满铺一层密目安全网；在工字钢梁上搭放40*40*3mm方钢，间距及搭接长度均为500mm，方钢上再铺设一层2mm厚冲压钢板，搭接长度为200mm。 4、在工字钢上端头焊接高度150mm直径25钢筋头，作为最外侧防护栏杆的位置固定点，防护栏杆设置1200mm高。 5、护栏杆设置完成后在里侧竖向设置竹胶板，外侧涂刷黄黑色油漆，竹胶板与护栏采用14#铁丝绑扎牢固。 6、工字钢外挑端部设置斜拉杆1道与上层结构拉结固定，结构外侧梁内设置高强螺栓并外露采用双螺丝帽拧紧，斜拉杆规格为20，水平距离同工字钢间距，对工字钢进行逐一卸荷；工字钢与结构梁交界处焊接150mm长L63×60角钢（预防工字钢滑移）防护棚示意简图如下：节点节点四、工字钢悬挑3米时防护棚受力计算 （一）计算依据：建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）和钢结构设计规范（GB50017-2014）。(二)计算参数： 悬挑式安全硬防护棚参照连续梁计算进行。 防护大棚水平钢梁的悬挑长度3.00m，插入结构锚固长度2.00m，悬挑水平钢梁间距3.00m。 水平钢梁插入结构端点部分按照铰接点计算。 次梁采用40*40*3.0mm方钢管，主梁采用16号工字钢。 次梁间距0.50m，连续布置在主梁工字钢上。 容许承载力均布荷载2.00kN/m2，最大落物冲击荷载2.00kN。 防护棚铺设板采用2mm厚冲压钢板，其自重荷载取8.0kN/m2。 栏杆采用竹笆片，栏杆自重荷载取0.15kN/m。 斜拉杆拟用20mm圆钢配花篮螺栓调节长度。（三）次梁方钢管计算： 次梁方钢管最不利荷载组合为冲压钢板传下的荷载与落物作用在次梁方钢管中部时的冲击荷载共同作用。 1、荷载计算 （1）面板自重标准值为：0.30KN/m2；Q1=0.3×0.5=0.15KN/m2 （2）最大容许均布荷载为：2KN/m2；Q2=2×0.5=1KN/m2 （3）冲压钢板自重荷载：Q3=0.075KN/m2 经计算得到： q=1.2×（Q1+Q3）+1.4×Q2=1.2×（0.15+0.075）+1.4×1=1.67KN/m 2、内力计算 内力按照均布荷载Q作用下的简支梁计算，内侧钢丝绳或花篮斜拉杆不计算：最大弯矩M的计算：ql2/8=0.94KN/m2； 3、落物冲击荷载作用，次梁方钢管考虑不利受力情况按简支梁计算，最大弯矩为：M=0.25pl 其中p落物荷载设计值(kN/m)； 经计算得到M=0.25×(1.40×1)×3=1.05kN.m 顶托梁的截面力学参数为： 截面抵抗矩W=4990mm3； 截面惯性矩I=99800mm4； 4、次梁方钢管抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=0.94×106/1.05/4990.0=188.38N/mm2 顶托梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!（四）主梁的计算 工字钢主梁的内侧钢绳按照建筑施工安全检查标准作为安全储备不参与内力的计算。 主梁选择16号工字钢，其截面特性为： 面积A=26.10cm2,惯性距Ix=1130.00cm4,转动惯量Wx=141.00cm3,回转半径ix=6.58cm；截面尺寸b=88.0mm,h=160.0mm,t=9.9mm 主梁工字钢最不利荷载组合为次梁传下的荷载与落物作用在工字钢中部时的冲击荷载共同作用。1.荷载计算(1)栏杆自重标准值：标准值为0.15kN/mQ1=0.15kN/m(2)型钢自重荷载 Q2=0.20kN/m 经计算得到，静荷载计算值:q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.15+0.20)=0.42kN/m 经计算得到，各次梁集中荷载取次梁支座力，分别为： P1=(1.2×0.3+1.4×1)×0.4×5/2+1.2×0.07×5/2=1.97kN P2=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P3=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P4=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P5=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)+1.4/2=4.43kN P6=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P7=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P8=(1.2×0.3+1.4×1)×0.8×5/2+1.2×0.07×5/2)=3.73kN P9=(1.2×0.3+1.4×1)×0.2×5/2+1.2×0.07×5/2)=1.09kN 2.内力计算悬挑硬防护主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算。悬挑主梁计算简图经过连续梁的计算得到：主梁支撑梁剪力图(kN)主梁支撑梁弯矩图(kN.m)主梁支撑梁变形图(mm)外侧花篮斜拉杆位置支撑力为13.36kN最大弯矩 Mmax=15.90kN.m落物冲击荷载作用，次梁钢管考虑不利受力情况按简支梁计算，最大弯矩为： M=0.25pl其中 p落物荷载设计值(kN/m)；经计算得到 M=0.25×(1.40×1)×6=2.1kN.m由于落物冲击荷载作用，外侧钢丝绳拉结位置向上支撑力为0.5kN3.抗弯强度计算其中 x截面塑性发展系数，取1.05； f钢材抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； N由于花篮斜拉杆作用，在工字钢内产生的轴向压力。 由受力简图可得：N（13.36+0.5）/tg45°=13.86KN经过计算得到强度 =（15.90+2.1）×106/1.05/141000.0 +13.86×1000/2610.0=126.89N/mm2主梁的抗弯强度计算强度小于f，满足要求!4.整体稳定性计算其中b均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查钢结构设计规范附录B得到：b=0.68由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2014)附录B其值用b'查表得到其值为0.658经过计算得到强度 =（15.90+2.1）×106/(0.658×141000.00)=194.01N/mm2；主梁的稳定性计算f,满足要求!（五）上拉杆件验算 上拉杆材料类型钢筋上拉杆截面类型20上拉杆截面积A(cm2)3.142上拉杆截面惯性矩I(cm4)245上拉杆截面抵抗矩W(cm3)49上拉杆材料抗拉强度设计值f(N/mm2)205上拉杆弹性模量E(N/mm2)206000吊耳板厚S(mm)10吊耳板宽LDP(mm)70吊耳板高L(mm)100吊耳板圆周外半径R(mm)35吊孔直径D(mm)22吊耳板许用拉应力(N/mm2)160吊耳板许用剪应力(N/mm2)160螺栓抗拉强度设计值ftb(N/mm2)170螺栓抗剪强度设计值fvb(N/mm2)140吊耳板螺栓直径d(mm)18螺栓个数n1钢拉杆与吊耳板焊缝厚度hr1(mm)10钢拉杆与吊耳板焊缝长度lx1(mm)100钢拉杆与建筑物连接螺栓直径d(mm)18螺栓个数n2钢拉杆焊缝厚度hr2(mm)10钢拉杆焊缝长度lx2(mm)100角焊缝强度设计值ftw(N/mm2)160 上拉杆件角度计算： 1=arctanL1/L2=arctan(5000/1050)78° 上拉杆件支座力： RS1=nzR1=1×13.86=13.86kN 主梁轴向力： NSZ1=RS1/tan1=13.86/tan7