新建120m烟囱脚手架施工方案

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新建120m烟囱脚手架施工方案

计算的脚手架为双排脚手架,搭设总高度为125m。60m以下采用封圈型双排脚手架,60m以上采用封圈型单排脚手架。其中双排脚手架搭设尺寸为:立杆纵距1.63m,立杆横距1.5m,立杆步距1.63m。

实际搭设时,每十米一道牛腿,在牛腿初将大横杆和小横杆均埋入砼体中,并在牛腿圈上设置一圈向上的斜支撑,60米以上不使用连墙件,而是将作业平台的横杆埋入砼中,以减少架体载荷并增加稳定性。

工作平台边缘处的脚手板实际搭设时应借助内砌砖的支撑,单设计计算时取最不利因素,忽略内砌砖的支撑力,故工作平台的设计面积为19m2,小于实际面积。

XF/T 1464-2018标准下载60米以下大横杆的计算

为减少工作量,使用大横杆代替部分铺板杆来铺设脚手板,大横杆和铺板杆平行,且位于小横杆上方,然后在小横杆下方立杆安装防滑扣件。

大横杆和铺板杆按照简支梁进行强度和挠度计算。

按照大横杆和铺板杆上面的脚手板和活荷载做为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

P1=0.038KN/m

取冲压刚脚手板取数量最多,长度最长时计算,此时脚手板长共计24.875m2,故脚手板最大自重为24.875m2×0.3KN/m2=7.4625KN。

脚手板自重标准值P2=7.4625KN/19m2=0.393KN/m2

2台振动器(120Kg/台),电焊机1台(30Kg),共计2.6KN

钢筋、木板最多放置10KN

砖块体积不超过0.3m3,约合6KN

料桶用5mm厚钢板焊接加工而成,高0.7m,桶直径0.65m,桶底板外直径0.75m

料桶自重为:[π(0.75/2)2+0.7×π×0.65]×0.005×7.85×9.8=0.72KN

料桶混凝土重:π(0.65/2)2×0.7×25=5.8KN

得出活荷载共为:5+2.6+10+6+0.72+5.8=30.12KN

活荷载自重标准值Q=30.12/19=1.585KN/m2

⑷计算最大均布荷载值:

因大横杆和铺板杆分布不均匀,故求得最大均布荷载且步距最大的大横杆或铺板杆进行抗弯强度和挠度计算,如图,应取MD段大横杆进行验算

MD段大横杆均布荷载值:

脚手板荷载标准值P2=0.393KN/m2×(0.75m+0.8m)/2=0.305KN/m

活荷载标准值Q=1.585KN/m2×(0.75m+0.8m)/2=1.228KN/m

最大均布荷载值qMD=1.2×(0.038+0.305)+1.4×1.228=2.130KN/m

大横杆和铺板杆计算简图

对于探出的大横杆NR加设斜支撑,取最长杆NR进行受力验算:

斜支撑对R点提供的竖直向上的支撑力为6.3KN

NR段标准载荷PNR={1.2×(0.393+0.038)+1.4×1.585}×0.6×1.1=1.81KN小于6.3KN

斜支撑满足要求,故NR段大横杆的最大弯矩可以按照Mqmax=ql2/8计算。

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩,如图:

计算公式:Mqmax=ql2/8,l取MD段大横杆的长度

最大弯矩Mqmax=2.130×1.42/8=0.52185kN·m=521850N·mm

最大应力计算值σ=Mqmax/W=521850/5080=102.726N/mm2

大横杆和铺板杆的最大应力计算值σ=102.726N/mm2,小于大横杆和铺板杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2,满足要求。

外边缘处的探出的大横杆或铺板杆,如PG段抗弯强度验算如下:

qPG=1.2×{0.038+0.393×(0.75m+0.65m)/2}+1.4×1.585×(0.75m+0.65m)/2=1.929KN/m

MPGmax=ql2/2=1.929×0.552/2=0.292KN·m,小于MD段最大弯矩,也满足抗压强度设计要求,

故MD段铺板杆下方不用设置斜支撑。

⑴大横杆和铺板杆边缘处的悬臂梁均布荷载作用下最大挠度为:

=1.929×5504/(8×2.060×105×121900.0)=0.879mm

⑵大横杆和铺板杆简支梁均布荷载作用下最大挠度为:

MD段大横杆的挠度为为所有大横杆和铺板杆中的最大值,因此对MD段进行验算:

荷载标准值=P1+P2+Q=0.038+0.61+1.228=1.876kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

=5×1.876×14004/(384×2.060×105×121900.0)=3.737mm

⑶大横杆和铺板杆均布荷载作用下的最大挠度为简支梁的最大挠度3.737mm,其小于水平杆的最大容许挠度1400.0/150=9.333mm与10mm,满足要求。

10米以下小横杆的计算

用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

大横杆或铺板杆与小横杆或斜支撑接触的受力点共37处,求得每个接触点平均所受的力为:

大横杆和铺板杆的自重标准值P1=0.038×38/37=0.039KN

脚手板的荷载标准值P2=7.4625/37=0.2017KN

活荷载标准值Q=30.12/37=0.814kN

每一接触点荷载的计算值P=1.2×(P1+P2)+1.4×Q=1.2×(0.039+0.2017)+1.4×0.814=1.43KN

直角扣件单扣件的抗滑承载力为8.0KN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN,大于1.43KN,故大横杆直角扣件的抗滑承载力可以承担以上载荷。因每根大横杆均与立杆用直角扣件连接,故大横杆正下方的小横杆不受大横杆传导的荷载,因此只需对铺板杆正下方的小横杆进行强度和挠度验算。

对于探出的小横杆DE、ST加设斜支撑,而且单扣件的抗滑承载力8KN满足竖直方向的受力要求,故无需对DE、ST段小横杆进行抗弯强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,因此取小横杆间距最长且直接受铺板杆作用力的一段小横杆MN进行计算:

最大弯矩计算公式:Mmax=P·a·b/l+q·l2/8

最大弯矩Mmax=1.43×0.75×0.65/1.4+0.038×1.42/8=0.5073KN·m

最大应力计算值σ=Mmax/W=0.5073×106/5080=99.85N/mm2

小横杆的最大应力计算值99.85N/mm2小于205.0N/mm2,满足要求!

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和:

由大横杆和铺板杆的挠度的计算同理得出该作业平台简支梁的最大挠度大于悬臂梁的最大挠度,故只对简支梁MN的最大挠度进行计算。

小横杆简支梁MN均布荷载的最大挠度计算公式:

集中荷载最大挠度计算公式:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度:

Vqmax=5×0.038×14004/(384×2.060×105×121900.0)=0.076mm

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=3.306mm

小横杆的最大挠度小于1400.0/150=9.333mm与10mm,满足要求。

10米至60米横杆的计算

10米至60米作业平台与10米以下的作业平台相似,仅随着烟囱建设高度的提升而适当减小的作业平台的面积,故不单独对此高度段作业平台的横杆及扣件单独进行计算。

部分横杆长度,并撤掉两端的铺板杆,只留下中间两根铺板杆;

铺板杆两侧立杆需加设防滑扣件;

边缘处脚手板仍需用烟囱壁支撑。

因烟囱半径逐渐缩小,60米以上的脚手架的外排架已无法使用,故60米以上只继续使用内排架。烟囱内部每十米一道牛腿圈(环梁),为减轻立杆载荷并加强立杆稳定性,在每道牛腿圈处将大横杆和小横杆浇注到牛腿圈砼内,并在牛腿圈上设置一圈向上的斜支撑。在59米以上的单排架的搭设中所有横杆两端置于内砌砖中,每节搭设4.6米,脚手板及铺板杆随着作业平台上移,设置两层脚手板,但不同时作业。

横杆和脚手板铺设简图如图如下:

所有横杆两端均插入到砖砌体中,利用内砌砖作辅助支撑;

本层作业完毕将脚手板和铺板杆上移到上层,大横杆和小横杆继续埋在砖砌体中;

因圆心需预留观测孔洞,故横杆AB用直角扣件固定在其下方的小横杆上,而非立杆;

除角立杆外的四根主立杆均加设防滑扣件,作业平台拆除后可拆除该层防滑扣件。

脚手板满铺,两端利用内砌砖作辅助支撑;

未能满铺的地方用木板遮盖;

随着烟囱半径减小可适当调整脚手板以适应烟囱半径。

60米以上脚手架作业平台每层都利用内砌砖作为辅助支撑,并将横杆始终插入砖砌体内,充分减轻了脚手架载荷,并加固了脚手架的稳定性。减少工作人员及物料,利用牛腿圈作为悬挑梁来减轻立杆载荷。故对60米以上的脚手架横杆不作验算。

规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的件承载力取值为6.40kN。

大横杆、小横杆与立杆连接时,扣件的抗滑载力按照下式计算(规范5.2.5):

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;

40米高度以下,小横杆在下,大横杆在上,大横杆或铺板杆与小横杆或斜支撑接触的受力点共37处,而连接大横杆与立杆的直角扣件共20个,故连接大横杆与立杆的直角扣件承受更多的载荷,因此只需验算连接大横杆与立杆的直角扣件的抗滑承载力。

大横杆和铺板杆的自重标准值P1=0.038×38/37=0.039KN

脚手板的荷载标准值P2=7.4625/37=0.2017KN

活荷载标准值Q=30.12/37=0.814kN

连接大横杆与立杆的直角扣件承受载荷的设计计算值:

R=1.2×(P1+P2)+1.4×Q=1.2×(0.039+0.2017)+1.4×0.814=1.43KN

R=1.43KN≤Rc=8.0kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

同理可证,40米以上亦满足要求。

因为是烟囱内部脚手架,可以忽略风荷载的作用,故作用于脚手架的荷载包括静荷载和活荷载。

60米以上只继续搭设内立杆,不搭设外立杆。按最不利载荷进行计算,假设60米以上载荷全部传递给60米以下的内立杆,故60米以下立杆只对内立杆进行验算。静荷载值包括以下内容:

(1)每根立杆承受的结构自重值:

60米以上:NG1=3.628KN

60米以下:NGL1=6.23KN(不包含60米以上的重量)

(2)每根立杆承受的脚手板的重量值:

NG2=2×0.3×∏×2.42/10+0.3×∏×3.32/22=1.551KN

共三层脚手板,98.4米和96.7米高度时(烟囱半径R=3.602)脚手板重量按最不利载荷全部分配给内立杆,3.28米高度时(烟囱半径R=6.482米)脚手板载荷分配给所有立杆。

(3)栏杆与挡脚手板自重值:

由于作业平台为圆形,不宜在脚手架上设栏杆与挡脚板;外围有混凝土钢筋做围护,且脚手架跨距仅1.64米,故钢筋和上层横杆可充当栏杆;下层的未拆除模板高于平台至少5cm,可充当挡脚板。因此不计算栏杆和挡脚板自重。

(4)吊挂的安全设施荷载:

该脚手架在烟囱内部施工,故不在脚手架外侧设置密目安全网,仅在作业平

下方两跨挂满一层防坠安全网,重量可忽略不计。

经计算得到,静荷载标准值

60米以上:NG=NG1+NG2=5.179kN

60米以下内立杆:N内GL=NGL1+NG1+NG2=11.409kN

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,除作业平台上的活荷载外,还要加上作业平台上方天滑轮槽钢承受的动荷载3.6t。滑轮槽钢由四根立杆支撑加固,将载荷尽量分担给其他立杆,故按照平均分配计算。

60米以内立杆和60米以上立杆活荷载:NQ=(30.12+25.48)/10=5.56kN;

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

60米以上:Nd=1.2NG+1.4NQ=13.999kN;

60米以下内立杆:Ns=1.2N内GL+1.4NQ=21.475kN;

60米以上立杆稳定性计算:

不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:

立杆的轴心压力设计值:N=13.999kN;

计算立杆的截面回转半径:i=1.58cm;

计算长度附加系数:K=1.155;

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:U=1.800

计算长度,由公式lo=kuh确定:lo=2.973m;Lo/i=188.000;

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:φ=0.203;

立杆净截面面积:A=4.89cm2;

立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205.000N/mm2;

σ=13999/(0.203×489.000)=141.024N/mm2;

立杆稳定性计算σ=141.024小于[f]=205.000N/mm2满足要求!

60米以下立杆稳定性计算:

60米以下立杆承受最大载荷的时内立杆,故只对内立杆的稳定性进行验算。不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:

内立杆的轴心压力设计值:N=21.475kN;

计算立杆的截面回转半径:i=1.58cm;

计算长度附加系数:K=1.155;

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:U=1.500

计算长度,由公式lo=kuh确定:lo=2.477m;Lo/i=157.000;

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:φ=0.284;

立杆净截面面积:A=4.89cm2;

立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205.000N/mm2;

σ=21475/(0.284×489.000)=154.63N/mm2;

内立杆稳定性计算σ=154.63小于[f]=205.000N/mm2满足要求!

不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(kN)计算公式为:NG2K=NG2=1.551KN;

活荷载标准值:NQ=5.56kN;

每米内立杆承受的结构自重标准值:Gk=NGL1+NG1=(3.628+6.23)/96.8=0.102KN/m

不考虑风荷载,连墙件的轴向力无需计算!

内立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足右式的要求:p≤fg

地基承载力设计值:fg=fgk×Kc=280.000kN/m2;

其中,地基承载力标准值:fgk=700.000kN/m2;

脚手架地基承载力调整系数:kc=0.400;

立杆基础底面的平均压力:p=N/A=28.33kN/m2;

其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:N=21.475kN;

基础底面面积(m2):A=0.728m2。

p=28.33kN/m2

⑴将地面全部用水泥沙浆将原基础承台表面找平并夯实。

⑵按施工组织设计的要求放线定位。

⑶沿定位线铺设枕木垫,其上放置木板。

⑷按照设计图纸安放立杆于木板上,使用1.5m和6m、4米立杆,相邻立杆必须使用不同长度。使用卷尺测量立杆的相互距离,以此确保立杆位置安放正确。

⑸安放扫地杆于立杆内侧,扫地杆距木板15cm,用水平尺进行水平校准;

所有横杆均使用整根脚手杆,不得搭接或对接;

扣件使用直角扣件,扣件螺栓拧紧,扭力矩不小于40N•m,且不得大于65N•m;固定大横杆和小横杆的直角扣件的中心点的相互距离不大于150mm。

⑹安放第二层横杆与立杆内侧,步距为1.25m,用水平尺进行水平校准;

所有横杆均使用整根脚手杆,不得搭接;

扣件使用直角扣件,在确定好扣件高度后,将固定立杆的扣件螺栓拧紧,扭力矩不小于40N•m,且不得大于65N•m;

固定大横杆和小横杆的直角扣件的中心点的相互距离不大于150mm;

所有固定横杆的直角扣件开口方向均朝上;在第一步设置四道斜撑。

⑺考虑到烟囱不宜留下脚手架孔洞,且为节省工程费用,该脚手架使用预埋钢筋法设置连墙件。该脚手架工程在烟囱内部,可忽略风载荷的作用,因此可以使用预埋钢筋法,间隔为两步两跨,从第一步便开始设置,预埋钢筋由砖缝探出,砖缝间的石灰砂浆可加固钢筋的稳定。该脚手架为四方形,同一层有八个横杆探头与连墙件连接,纵向横向都有连墙件加固,故无需再设置剪刀撑。

⑻依次往上搭设,连墙件与烟囱壁的提升同步设置;

脚手架每次搭设超过烟囱壁两步,作业平台与烟囱壁保持同等高度;

作业平台中心位置留0.2m×0.2m小孔,作为施工过程中测定筒身中心线的孔洞;偏心位置留出0.9m×0.9m进料输送孔;

作业平台上方的两步只先铺设两块脚手板;

在作业平台上方第二步设置滑轮杆,滑轮杆与双立杆中的主立杆连接,且必须位于小横杆之上,并用六根斜支撑加固;

作业平台、滑轮槽钢与烟囱壁同步搭设提升。

60米以下作业平台脚手杆铺设平面图

为减轻自重并减小工作量,可利用上方大横杆充当部分铺板杆,但必须在所有固定横杆与立杆的直角扣件下方增设防滑扣件,本层作业平台拆除后将防滑扣件拆除,并随作业平台同步上移;

其余四根铺板杆使用猪耳朵扣件固定在小横杆之上;

铺板杆探头不超过0.5m的无需给探头加设斜支撑,超过0.5m需要在下方加设斜支撑。

60m以下双排脚手架作业平台脚手板铺设平面图

尽量将搭接接头错开,避免对同一铺板杆集中受力;

边缘处缺少有效铺板杆时利用已做好的烟囱壁作为脚手板支撑,避免出现瞎跳;

准备合适短木板,待灌浆时可根据拆除方案挪动或拆除部分边缘处脚手板,用短木板代替,以避免妨碍灌浆;

中心位置留0.2mX0.2m小孔以测定筒身中心线,偏心位置留0.9mX0.9m进料输送孔;制作1.2mX1.2m封洞板,待料桶上到平台后封住洞口,脚手板间缝隙可用普通木板遮盖。

铺板杆两侧立杆需加设防滑扣件。

60m以上单排脚手架作业平台铺板杆搭设图

60米以上高度将作业平台的横杆两端埋入砖砌体中,然后将预埋钢筋直接与砖砌体内的横杆焊接在一起,从而达到减少架体载荷并增加稳定性的目的。

本层作业完毕将脚手板和铺板杆上移到上层,大横杆和小横杆继续埋在砖砌体中;

因圆心需预留观测孔洞,故横杆AB用直角扣件固定在其下方的小横杆上;

除角立杆外的四根主立杆均加设防滑扣件,作业平台拆除后可拆除该层防滑扣件。

脚手板满铺,两端利用内砌砖作辅助支撑;

未能满铺的地方用木板遮盖;

随着烟囱半径减小可适当切割脚手板的长度以适应烟囱半径。

搭设过程中实行脚手架安全检查制度,由分包方安全员每天进行巡回检查,并制作适合该脚手架工程的安全检查表,按照检查表进行检查打分。每次搭设及拆除脚手架时,设有专人检查和指挥。安全检查小组于每月10日、20日、30日对脚手架进行安全检查并作记录。发现问题及时给班组发安全整改通知,令其整改。

该脚手架的搭设分单元进行的,单元中每道工序完工后(即高度每提升三步),架设作业班组首先按施工要求先进行全面自检,合格后通知总包单位进行检查验收,总包单位组织业主、监理有关人员按逐层、逐流水段的方法进行检查验收,并对验收结论签字认可。检查验收合格后办理《脚手架使用许可证》,挂“脚手架合格可以使用”牌方可进入下一道工序。使用过程中必须经常进行检查,保持脚手架的完整性和安全可靠性。另外,操作层上加设荷载及遇有六级以上大风或雨雪天气后也需重新检查验收。

当搭设高度超过60米后,应邀请专家定期回访,共同参加检查验收签字。当搭设高度超过15米时属于三级高处作业,分包方必须按业主有关规定办理作业票,其中用火作业票应明确动火时间,高处作业过程中必须安排安全管理人员全过程监督实施,高处作业人员必须使用安全带并保证100%系挂。未办理作业票,严禁作业。总包方HSE工程师进行监督实施。搭设高度超过30米时属于特级高处作业,应配置性能完好的通讯设备,保持与地面的联系,特殊情况下应设专人负责通讯联络。

分包方负责脚手架的日常使用、检查及维护,警戒线及警示牌的使用,并指定脚手架安装、日常使用检查、维护的责任人,上报备案。总包方负责对分包方以上事项的督促检查,如有违章现象及时督促整改,并发出隐患整改单、通知单、罚款单等书面通知。

⑴拆除的钢管、扣件不得抛扔,应用绳捆、袋装吊运到至地面,已运至地面的架设材料应随时运出拆卸区域,保证现场文明施工。

⑵在架子上作业的工人应穿防滑鞋、戴好安全帽、挂好安全带,安全带高挂低用;

安全带要注意挂在结实、牢固和固定的构件上,不能拴在有尖锐棱角和活动的构件上。

⑶搭设架子时用来落脚或抓握、把持的杆件不得用作持力杆。

⑷架子上作业人员应做好分工配合,传递杆件时应掌握好重心,平稳传递。

⑸对每一道工序要相互询问并确认后才能进行下道工序作业。

⑹作业人员应佩带工具袋,工具用好后装于袋中,不要放在架上,以免掉落伤人。

⑺架设材料要随用随拿,以免放置不当而掉落。

⑻每次收工前,所有上架材料必须搭设上架,不要留在架子上,而且必须形成稳固结构。

⑼现场人员必须佩带安全帽,系好安全带公路工程标准施工招标文件-技术规范(2018 第二卷).pdf,搭设脚手架的操作人员必须持证上岗。

⑽搭设脚手架要服从统一管理,不得自行其事。

⑾因拆除上部分或一侧的附墙结构而使架子不稳定时,应架设临时撑拉措施,以免因架子晃。

⑿工人在架子上作业时应注意自我安全保护和他人的安全,避免发生碰撞、闪失和落物,严禁在架子上嬉闹和坐在栏杆等不安全处休息,上料孔不使用时应及时用木板遮盖。

⒀上架作业前,应先进行检查有无影响安全作业的问题存在,且须在排除和解决后方可开始作业;

⒁在作业中发现有不安全的情况和迹象应立即停止作业进行检查,并立即通知所有架上人员撤离;及时向项目部安全员汇报。待隐患解决后方可恢复正常作业。

⒂在风速超过六级以上或在雷电、暴雨、大雾等影响视觉和听觉的条件下,不允许作业GBT 33814-2017 焊接H型钢(高清矢量版),并做好吊装构件、机械等稳固工作;夜间高空作业

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