工字钢悬挑式扣件钢管脚手架施工方案
工程概况
本工程位于开阳县南江乡平寨，为-1+4层的框架结构，本工程建筑总高23m，负一层层高4.5m,二层层高3.9m，其余楼层层高均为3.6m，建筑面积：7000㎡；本工程一层雨棚处采用悬挑式脚手架进行搭设。
工程施工难点
为了确保外架安全，根据本工程结构特点，结合《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）的要求，特制定本施工方案，其中外架受力计算，立柱稳定验算，详见外架工程书。
施工方案的选择
1 材料性能
1.1 构配件
1.1.1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、密目式安全网及安全平网等构配件组成。
1.1.2钢管
1脚手架钢管采用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1.1.2。
表1.1.2 钢管截面特性
3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。
1.1.3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》（GB 15831），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。
1.1.4工字钢悬挑梁
1工字钢悬挑梁采用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。
1.1.5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。
1.1.6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。
1.1.7密目式安全网
1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GB 16909-97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。
1.1.8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。
1.1.9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。
02.1 材料堆放
2.2.1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。
3 工艺原理
3.1 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。
3.2 脚手架的设计计算
3.2.1横向、纵向水平杆的抗弯强度计算：
式中
—弯矩设计值，按
计算。
为脚手板自重标准值产生的弯矩，
为施工荷载标准值产生的弯矩。
—截面模量，φ48×3.5mm钢管的截面模量
。
—钢材的抗弯强度设计值，=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3.2.1：计算跨度取立杆的横距
=1050mm，脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度
=300mm，
=100mm。
图3.2.1 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
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。
A支座弯矩：
B支座弯矩：
脚手板自重标准值产生的弯矩：
2) 施工荷载标准值产生的弯矩计算
施工均布荷载标准值：
施工荷载标准值产生的弯矩：
3) 横向水平杆的抗弯强度计算
弯矩设计值：
横向水平杆的抗弯强度：
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
。作业层横向水平杆间距应按不大于
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
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
2)活荷载作用
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：
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：
根据以上分析，当恒荷载与活荷载最不利组合时，
跨中弯矩最大。
3.2.2横向、纵向水平杆的挠度计算：
式中
—挠度；
—容许挠度,按规范取
。
1横向水平杆的挠度计算
1)恒荷载作用下
查《建筑结构静力计算手册》中梁在均布荷载作用下的最大挠度表，用
、
值采用插入法求得系数为0.115。
式中
—钢材的弹性模量，=2.06×105N/mm2；
—φ48×3.5mm钢管的惯性矩，＝12.19cm4。
2)活荷载作用下
恒荷载与活荷载叠加作用：
所以，横向水平杆的挠度满足要求。
2纵向水平杆的挠度计算
1)恒荷载作用下 
2)活荷载作用下 
恒荷载与活荷载叠加作用
所以，纵向水平杆的挠度满足要求。
3.2.3纵向水平杆与立杆连接时扣件的抗滑移承载力应符合要求
式中
—纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
—扣件抗滑移承载力设计值，按规范取
。
纵向水平杆与立杆连接时扣件受到的竖向作用力包括横向水平杆荷载
和由产生的竖向剪力
：
所以，纵向水平杆与立杆连接时扣件的抗滑移承载力满足要求。
3.2.4立杆的稳定性计算
1立杆的稳定性计算公式
式中
—计算立杆段的轴向力设计值；
—轴心受压构件的稳定系数；
—长细比，
；
—计算长度；
—立杆的截面面积，查规范附录B表B，φ48×3.5mm钢管的截面面积
；
—计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；
—截面模量，查表φ48×3.5mm钢管截面模量
；
—钢材的抗压强度设计值，Q235钢材
。
2水平风荷载标准值
式中
—风荷载标准值(kN/m2)；
—风压高度变化系数，取＝1.31；
—脚手架风荷载体型系数，查规范，现取
；
—基本风压(kN/m2)，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定，现取
。
3计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩
4轴向受压构件的稳定系数
1)轴向受压构件的稳定系数，根据立杆长细比规范用表取值，当
时，按
计算。
2)立杆计算长度
式中
—计算长度附加系数，取
；
—考虑脚手架整体因素的单杆计算长度系数，按规范用表取
；
—立杆步距。
3)立杆的长细比
式中
—截面回转半径，查表得φ48×3.5mm钢管
。
根据立杆长细比，查规范，轴向受压构件的稳定系数
。
5立杆段的轴向力设计值
1)脚手架结构自重标准值产生的轴向力
本工程架体最高一段为13步，实际架高
2)构配件自重标准值产生的轴力和
3)施工荷载标准值产生的轴力总和
外立杆按一纵距内施工荷载总和的
取值。
4)立杆段的轴向设计值
6验算立杆的稳定性
所以，立杆的稳定性满足要求。
3.2.5拉结件计算
1风荷载产生的拉结件轴向力设计值
；
式中
—每个拉结件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。
2拉结件的轴向力设计值：
式中
—拉结件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)，双排架取
。
根据规范要求，结合工程实际情况，拉接件现按照二步三跨布置。
所以，拉结件的抗拉、抗压强度符合要求。
3.2.6悬挑工字钢基础承载力计算
1工字钢型号选择
截面抵抗矩：
式中
—工字钢悬挑段承受的弯矩值总和；
—工字钢截面塑性发展系数，取
；
—钢材的抗弯强度设计值。
查热轧普通工字钢截面特性表，14号工字钢截面抵抗矩
，所以悬挑梁不得小于14号工字钢。
2工字钢强度计算
1)抗剪强度 
式中
—最大剪力设计值，取
；
—工字钢高度；
—工字钢腹板厚度。
所以，工字钢梁抗剪强度符合要求
2)局部承压强度 
式中
—集中荷载增大系数，取
；
—集中荷载；
—集中荷载假定按
扩散在腹板计算高度上边缘的分布长度，计算公式：
；
—集中荷载沿跨度方向上的分布长度；
—工字钢梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离。
所以，工字钢梁局部承压强度符合要求。
以上是工字钢悬挑架的设计计算过程，实际应用根据现场情况，进行设计计算。
4 工艺流程及操作规程
4.1 工艺流程
4.1.1先制作工字钢悬挑梁，将工字钢上表面的脚手架底座（可采用φ25以上钢筋）及下表面的斜撑连接钢管焊接牢固。
4.1.2在工字钢悬挑层的下一层，工字钢的正下方梁中央预埋不小于φ16的钢筋，穿过尺寸200×200mm2的垫块，作为工字钢斜撑底座。
4.1.3在悬挑层将悬挑梁锚固筋预埋到梁板内，然后浇注梁板混凝土，待混凝土强度达到10MPa后，再进行工字钢悬挑梁安装，在混凝土强度达到15Mpa后才能逐步施加脚手架荷载。
4.1.4工字钢悬挑梁制作见图4.1.4（图中未注明尺寸单位均为mm，下同）。
图4.1.4 悬挑梁构造示意图
1. 钢筋 2.钢管 3.工字钢 4.底座垫板
4.1.5工字钢锚固示意图
图4.1.5 工字钢锚固示意图
1.钢筋混凝土 2.锚固筋 3.板底筋 4.工字钢悬挑梁 注：锚固筋锚固深度不宜小于10mm。
4.1.6工字钢悬挑架搭设流程详见图4.1.6：
图4.1.6 工字钢悬挑架搭设流程
注： 为脚手架搭设循环工序。
4.1.7工字钢悬挑梁安装完毕后，即搭设钢管斜撑，并在斜撑上部靠近工字钢处设置水平连接钢管，以增强架体基础的整体性，详见
图4.1.7。
4.1.8拉接件设置详图。
4.2 操作规程
4.2.1工字钢悬挑架每一悬挑段不宜超过25m。
4.2.2开始搭设时应按拉结要求设置临时拉结杆，直至拉结件安放稳定后，方可根据情况拆除。
4.2.3当脚手架搭设到拉结件的构造点时，在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后，应立即设置拉结件。
4.2.4纵向水平杆的搭设应四周交圈，用直角扣件与内外立杆固定。
4.2.5在双排脚手架中，横向水平杆靠墙的一端的外伸长度不应大于杆件总长的0.4倍，且不应大于500mm，距外墙装饰面的距离不大于100mm。
4.2.6脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻拉结件以上二步。
4.2.7当脚手架施工操作层高出拉结件两步时，应采取临时稳定措施，直至上一层拉结件搭设完成后方可根据情况拆除。
4.2.8剪刀撑、横向剪刀撑应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设
4.2.9扣件安装应符合下列规定：
1扣件规格必须与钢管外径相同；
2螺栓拧紧力矩不应小于40N·m，且不应大于65 N·m；
3在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm；
4扣件开口应朝上或朝内；
5各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100mm。
4.2.10作业层、斜道的栏杆和挡脚板的搭设应符合：
1栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧；
2上栏杆上皮高度应为1.2m；
3挡脚板高度不应小于180mm；
4中栏杆居中设置。
4.2.11脚手板的铺设应符合下列规定：
1脚手板应满铺、铺稳，离开墙面120～150mm；
2采用对接或搭接时，脚手板的探头应用直径3.0mm的镀锌钢丝固定在支撑杆件上；
3转角、斜道平台口处的脚手板，应与横向水平杆可靠连接、防止滑动；
4顶层作业层的脚手板往下，宜每隔12m满铺一层脚手板。
4.2.12拉接件设置
1拉接件与架体、拉接预埋件采用直角扣件连接，直角扣件外皮距钢管端部距离不小于150mm；
2拉接预埋件预埋到梁内，预埋深度200～250mm。
4.2.13脚手架拆除
1拆除顺序：先搭的后拆，后搭的先拆。
2准备工作：
1)应全面检查脚手架的扣件连接、拉结件、支撑体系等是否符合构造要求；
2)根据检查结果制定完善的拆除方案和安全防护措施；
3)拆除前对作业工人进行拆除安全技术交底；
4)清除脚手架上垃圾及杂物。
3拆除作业应由上至下、逐层拆除，严禁上下同时作业。
4拉结件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将拉结件整层或数层拆除后再拆除脚手架，分段拆除高差不应大于两步，如高差大于两步应增设连墙杆加固。
5分段拆除时，对不拆除的脚手架两端应按规定设置连墙杆和横向斜撑加固。
5 机具设备
5.1 主要机具设备
5.1.1钢卷尺（GB 10633-89）
1型号：制动式（5m），摇卷盒式（50m）。
2功能：5m制动式钢卷尺用于搭设时测量步距和跨距，50m摇卷盒式钢卷尺用于搭设前确定跨距。
5.1.2游标卡尺（GB/T 1214.2-1996）
1型号：Ⅰ型（测量范围0～150mm，游标0.02mm）。
2功能：测量钢管直径及厚度。
5.1.3水准仪（配5m塔尺）
1型号：DS3-Z
2功能：保证悬挑梁处在同一标高。
5.1.4经纬仪
1型号：J2-2
2功能：检验脚手架架体垂直度。
5.1.5线锤
1型号：钢制或铜制（0.25Kg）。
2功能：控制脚手架架体的垂直度。
5.1.6扭力扳手（GB/T 15729-1995）
1型号：预制式（20～100N·m）
2功能：紧固扣件螺栓（40～65 N·m）。
5.2 辅助机具
5.2.1电焊机
1型号：BS1-330
2功能：悬挑梁与预埋锚固筋的焊接。
5.2.2型材切割机（ZBK 64013-89）
1型号：J3G-400
2功能：钢管拉接件下料。
5.2.3接地电阻测试仪
1型号：ZC29B-2
2功能：量测脚手架避雷接地电阻值。
5.2.4手提式二氧化碳灭火器（GB 4399-84）
6 劳动组织
8.1 工种构成
6.1.1电焊工
技术要求
必须经过岗位培训考试合格，取得省级以上认证机构核发的焊工特种作业操作证，并在有效使用期内，方可上岗作业。
6.1.2架子工
技术要求
必须经过岗位培训考试合格，取得省级以上认证机构核发的架子工特种作业操作证，并在有效使用期内，方可上岗作业。
6.1.3切割机操作工
1人员数量：1人
2技术要求
必须经过机械操作培训，经考试合格后方可上岗作业。
6.1.4辅助操作工
人员数量：与架子工人数相同。
8.2 注意事项
6.2.1工人作业前必须进行体检，身体健康者方可上岗。
6.2.2必须保证架子工的正常休息时间及作业环境良好。
6.2.3进行脚手架搭设或拆除时必须派专人进行监督。
7 质量标准及检验方法
7.1 搭设准备工作
7.1.1按照要求对钢管、扣件、脚手板等构配件进行检查验收，不合格产品不得使用。
7.1.2楼板强度已达到要求。
7.1.3工字钢悬挑梁已锚固完毕
1悬挑梁锚固强度符合设计要求；
2锚固不得少于两道；
3内侧锚固点距内侧端部距离宜为200～250mm；
4两道锚固间距不得小于1000mm；
5悬挑梁外伸长度相等，外立杆底座距端部距离宜为200mm；
6悬挑梁已做好斜撑。
7.2 脚手架搭设、使用及拆除
7.2.1本工法必须遵照执行以下现行规范及规程：
1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130）；
2《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59）；
3《密目式安全立网》（GB 16909）；
4《安全网》（GB 5725）；
5《安全帽》（GB 2811）；
6《安全带》（GB 6095）；
7《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ 33）。
7.2.2架体步距、跨距、横距应符合设计要求，垂直度应符合规范要求。
7.2.3首层平网从挑架层开始设置，施工操作层下方必须设一道层间平网，非施工操作层每三层至少设一道，且不超过10m。
7.2.4每搭完一步脚手架后，应按要求校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
7.2.5脚手架在下列阶段进行检查和验收：
1悬挑梁安装完成后，上部架体搭设前；
2作业层上施加荷载施工前；
3每搭设完10～13米高度后；
4达到设计高度后；
5遇有六级大风和大雨后，寒冷地区开冻后；
6停用超过一个月。
7.2.6脚手架使用中，应定期检查项目：
1杆件的设置和连接是否符合构造要求；
2悬挑梁是否松动，立杆是否悬空；
3荷载是否超限；
4拉结件是否牢固可靠；
5扣件螺栓是否松动；
6立杆沉降与垂直度的偏差是否符合规范要求；
7安全防护措施是否符合要求。
7.2.7密目网在使用中至少每周进行一次检查，当发现下列情况时应及时进行修理或更换：
1严重的变形或磨损；
2断裂或破洞；
3霉变；
4系绳松脱；
5搭接处脱开。
8 安全措施
8.1脚手架的构架、结构、拉结件等必须进行设计，复核其承载力，制定完整的脚手架搭设、使用和拆除施工方案。
8.2脚手架的作业人员必须佩戴安全帽、安全带，穿防滑鞋。
8.3当有六级或六级以上大风和雾、雨、雪、冰雹天气时应停止脚手架搭设与拆除作业，并应将积水、冰、霜、雪、雹清扫干净后再施工，作业时应有防滑措施。暴风雪及台风暴雨后，应对高处作业安全设施逐一加以检查，发现有松动、变形、损坏或脱落等现象，应立即修理完善。
8.4脚手架应有可靠的安全防护设施，按照相关规定沿着脚手架外围搭设一道水平安全网。
8.5防护栏杆必须自上而下用安全立网封闭
8.6施工作业场所有坠落可能的物件，应一律先行撤除或加以固定。
8.7脚手架不得作为材料堆放场，其上只能堆放少量的物料，且应堆放平稳，不妨碍通行和装卸。
8.7工具应随手放入工具袋；作业中的走道、通道板和登高用具，应随时清扫干净；拆卸下的物件应及时清理运走，不得任意乱置或向下丢弃。传递物件禁止抛掷。
8.8在脚手架上进行电、气焊作业，必须有防火措施和专人看管。
8.9搭设和拆除脚手架时，地面应设围拦和警示标志，并派人专人看守，严禁非操作人员入内。
8.10脚手架若在相邻建筑物、构筑物或塔吊防雷装置的保护范围内 （60°），就不必设防雷装置，否则应按照表8.10的规定确定是否安装防雷装置。
表8.10 施工现场内机械设备需安装防雷装置的规定
8.11钢管下料和工字钢悬挑梁锚固焊接时，应配备灭火器，以防发生火灾。