扣件式鋼管腳手架設(shè)計計算中風(fēng)荷載的確定

扣件式鋼管腳手架設(shè)計計算中風(fēng)荷載的確定

手足是建筑物施工中不可或缺的操作和保護系統(tǒng)，在保證工程施工的順利進行方面發(fā)揮著重要作用。當(dāng)前,扣件式鋼管腳手架使用最為普遍,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130–2001,以下簡稱《腳手架規(guī)范》)是進行腳手架工程設(shè)計、施工和使用的主要依據(jù),腳手架施工前必須按《腳手架規(guī)范》進行設(shè)計計算。在腳手架的設(shè)計計算中,涉及風(fēng)荷載的問題一直是計算的難點,尤其是水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算中,風(fēng)壓高度變化系數(shù)和腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)的確定是較難理解的兩個參數(shù),《腳手架規(guī)范》中沒有詳細的說明,很多工程技術(shù)人員在使用時容易產(chǎn)生疑惑和錯誤。本文對這兩個參數(shù)進行簡單分析和探討,供廣大工程技術(shù)人員參考,以便加強對《腳手架規(guī)范》的理解,進一步做到腳手架工程設(shè)計的科學(xué)性、可靠性。一、結(jié)構(gòu)內(nèi)力系數(shù)《腳手架規(guī)范》規(guī)定,風(fēng)壓高度變化系數(shù)按現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》采用。設(shè)計計算中,應(yīng)根據(jù)不同的計算項目,注意風(fēng)壓高度變化系數(shù)取值的不同。1.腳手架結(jié)構(gòu)與風(fēng)荷載高度的關(guān)系在進行立桿穩(wěn)定性計算及腳手架可搭設(shè)高度計算時,風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)按計算立桿段底部以上5m高度處取值。根據(jù)水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算公式(《腳手架規(guī)范》4.2.3式),風(fēng)荷載與風(fēng)壓高度變化系數(shù)成正比,距地面高度越大,風(fēng)荷載也越大。經(jīng)計算對比分析,雖然在架頂處風(fēng)荷載最大,但此處由腳手架結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的軸壓力很小,二者疊加后的總軸壓力值較小;而計算立桿段底部以上5m處風(fēng)荷載雖較小,但由腳手架結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的軸壓力接近最大,總軸壓力最大。因此,立桿計算時應(yīng)取計算立桿段底部以上5m高度處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)值。2.風(fēng)壓高度變化系數(shù)在進行連墻件的強度、穩(wěn)定性和連接強度計算時,風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)按腳手架頂部處的高度取值。連墻件主要承受水平風(fēng)荷載,其軸向力與風(fēng)荷載的大小成正比,也即與風(fēng)壓高度變化系數(shù)成正比,隨著高度的增加,風(fēng)壓高度變化系數(shù)增大,連墻件軸向力設(shè)計值也隨之增大,在架體頂部處達到最大。因此,計算連墻件時,應(yīng)取腳手架頂部處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)計算水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。二、腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)的確定腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)按《腳手架規(guī)范》4.24條確定。根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ59-99)有關(guān)規(guī)定,當(dāng)前施工中腳手架外側(cè)均為密目式安全立網(wǎng)全封閉,故確定腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)的關(guān)鍵是確定擋風(fēng)系數(shù)。為此,須明確迎風(fēng)面積及擋風(fēng)面積的含義和計算方法,進而確定擋風(fēng)系數(shù)。1.被處“被風(fēng)”到“覆”迎風(fēng)面積是指腳手架面向來風(fēng)方向的面積,即“被風(fēng)吹到的總面積”。擋風(fēng)面積是指迎風(fēng)面積中阻擋來風(fēng)的那部分面積,即有實物遮擋而不透風(fēng)的面積。2.對《腳手架規(guī)范》擋風(fēng)系數(shù)公式的解讀通過上述的定義,迎風(fēng)面積容易確定;而對于擋風(fēng)面積,由于腳手架具體構(gòu)架尺寸不同,密目網(wǎng)規(guī)格也不盡相同,擋風(fēng)面積的確定難以用統(tǒng)一的公式表達,《腳手架規(guī)范》對擋風(fēng)系數(shù)的公式也沒有詳細的說明,造成工程技術(shù)人員使用時存在很大疑惑。實際上,除了腳手架的構(gòu)架尺寸、密目網(wǎng)的規(guī)格外,密目網(wǎng)積灰的影響、以及綁扎方法等因素均可影響擋風(fēng)面積。實際計算中可作如下理解:(1)積灰等因素的影響已在《腳手架規(guī)范》的擋風(fēng)系數(shù)公式中用系數(shù)1.2綜合考慮。(2)實際擋風(fēng)面積為架體鋼管擋風(fēng)面積和密目網(wǎng)擋風(fēng)面積之和,再扣除二者重疊部分的面積。3.綜合擋風(fēng)系數(shù)的確定根據(jù)上述2.1、2.2中的分析,架體鋼管和密目網(wǎng)的綜合擋風(fēng)系數(shù),可如下確定:若取迎風(fēng)面積為一步一跨范圍的面積(即la×h)考慮,并設(shè)架體鋼管擋風(fēng)系數(shù)為φ1,立網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)為φ2,根據(jù)擋風(fēng)系數(shù)的定義可推導(dǎo)出二者的綜合擋風(fēng)系數(shù)為:式(1)中φ1可按《腳手架規(guī)范》附錄A表A-3采用,構(gòu)架尺寸不符合該表的也可據(jù)實計算(按《腳手架規(guī)范》條文說明4.2.4);φ2應(yīng)根據(jù)具體使用的安全網(wǎng)規(guī)格按實計算(若廠家給出擋風(fēng)系數(shù)也可直接采用)。安全網(wǎng)的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)(如網(wǎng)目密度、網(wǎng)眼尺寸、繩徑等)可由生產(chǎn)廠家提供。例如:網(wǎng)目密度為2300目/100cm2,每目孔隙面積為0.013cm2的密目網(wǎng),其擋風(fēng)系數(shù)為:再如:網(wǎng)眼尺寸35mm×35mm,繩徑3.2mm的安全網(wǎng),其擋風(fēng)系數(shù)為:4.臂式風(fēng)荷載系數(shù)由(1)式得出綜合擋風(fēng)系數(shù)φ后,進而根據(jù)全封閉腳手架背靠建筑物的狀況按《腳手架規(guī)范》4.2.4條容易計算風(fēng)荷載體型系數(shù)。三、網(wǎng)面風(fēng)荷載的影響及應(yīng)對措施1.積灰對密目網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)的影響應(yīng)該較大,目前尚無法對其進行準(zhǔn)確評估。因此,腳手架使用中應(yīng)加強檢查和管理,注意對密目網(wǎng)的清潔工作,以免出現(xiàn)安全事故。2.風(fēng)荷載對連墻件的影響更為顯著,尤其在高層建筑中應(yīng)著力改善連墻件做法。3.