扣件式和門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范風(fēng)荷載取值問題研究

扣件式和門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范風(fēng)荷載取值問題研究

1腳手架相關(guān)規(guī)范和計(jì)算中存在混亂現(xiàn)象2001年6月1日，《建筑密封鋼管框架安全規(guī)范性》（jgj130-2001）和2000年12月1日，《建筑門式鋼管框架安全規(guī)范性》（jgj128-2000）實(shí)施。風(fēng)負(fù)荷值基于建筑物結(jié)構(gòu)負(fù)荷規(guī)范（gbj9-87）。但在不久,《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)即頒布,并從2002年3月1日施行,明令《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GBJ9-87)于2002年12月31日廢止。幾年過去了,行業(yè)內(nèi)對(duì)腳手架計(jì)算的風(fēng)壓取值仍未有新的統(tǒng)一規(guī)定。一些關(guān)于腳手架安全技術(shù)的專著及計(jì)算軟件,工程施工中關(guān)于腳手架專項(xiàng)施工方案的編制、審批,施工安全的監(jiān)督、管理等多個(gè)方面和環(huán)節(jié)中,仍有部分行內(nèi)人仕對(duì)滿掛密目網(wǎng)后風(fēng)荷載影響下腳手架安全使用問題認(rèn)識(shí)不甚清楚。自2009年7月1日起施行的《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ166-2008)與2010年9月1日起施行的《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ202-2010)雖以《規(guī)范》(GB50009-2001)為依據(jù),但取值規(guī)定卻不相同。使有關(guān)腳手架風(fēng)荷載計(jì)算在工程項(xiàng)目管理的各層面存在混亂現(xiàn)象。在此依扣件式鋼管腳手架為例,結(jié)合深圳情況提出筆者的見解。2高度變化系數(shù)及風(fēng)荷載體型系數(shù)規(guī)范(JGJ130-2001)第4.2.3條規(guī)定:作用于腳手架上水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,計(jì)算公式為:式中:ωk-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);μ2-風(fēng)壓高度變化系數(shù),按已廢止的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GBJ9-87)規(guī)定采用;μs-風(fēng)荷載體型系數(shù),按該規(guī)范表4.2.4的規(guī)定采用;ω0-基本風(fēng)壓(kN/m2),按已廢止的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GBJ9-87)規(guī)定采用。規(guī)范(JGJ128-2000)、(JGJ162-2008)中相應(yīng)計(jì)算公式與之相同,規(guī)范(JGJ202-2010)有所不同。按現(xiàn)行荷載規(guī)范并結(jié)合深圳實(shí)際,切實(shí)執(zhí)行該條規(guī)定,本人以為有以下4個(gè)方面的問題需予以闡述。2.1腳手架重現(xiàn)期比較規(guī)范(GB50009-2001)規(guī)定,基本風(fēng)壓按50年重現(xiàn)期確定。依照其規(guī)定,深圳市基本風(fēng)壓值應(yīng)為ω0=0.75kN/m2。規(guī)范(JGJ130-2001)和規(guī)范(JGJ128-2000)中要求遵守的規(guī)范(GBJ9-87),按重現(xiàn)期為30年確定的深圳市基本風(fēng)壓值ω0=0.70kN/m2,已從2003年元月1日起不再適用。規(guī)范(JGJ130-2001)條文說明中對(duì)風(fēng)壓取值解釋為,對(duì)基本風(fēng)壓值乘以0.7修正系數(shù)的根據(jù)是,規(guī)范(GBJ9-87)的基本風(fēng)壓是按重現(xiàn)期為30年確定的,而腳手架使用期較短,一般為2~5年,遇到強(qiáng)勁風(fēng)的概率相對(duì)要少得多,0.7是參考英國(guó)腳手架標(biāo)準(zhǔn)(BS5973-1981)計(jì)算確定。由于我國(guó)風(fēng)荷載研究成果的積累,規(guī)范(GB50009-2001)中已經(jīng)給出了全國(guó)各城市重現(xiàn)期為10年、50年、100年的風(fēng)壓值(深圳市分別為0.45、0.75、0.90kN/m2),并明確其它重現(xiàn)期R的相應(yīng)值可按下式確定:本人以為:腳手架屬工程施工重要臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)施,在高層、超高層建筑施工中對(duì)施工安全的作用十分顯著,且所應(yīng)用的材料、搭設(shè)、使用中規(guī)范化程度相對(duì)較低。再加以近年海嘯、颶風(fēng)頻繁,建議各類腳手架計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值均應(yīng)取規(guī)范(GB50009-2001)重現(xiàn)期為10年的風(fēng)壓值為宜。故作用于各類腳手架上的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式可統(tǒng)一為:規(guī)范(JGJ166-2008)沿用了規(guī)范(JGJ130-2001)中相應(yīng)計(jì)算公式,但基本風(fēng)壓依50年重現(xiàn)期取值,乘以0.7修正系數(shù)后在深圳市為0.525kN/m2,本人以為,取值偏大;因?yàn)榘垂?1)計(jì)算深圳市5年重現(xiàn)期風(fēng)壓值為0.32kN/m2,其風(fēng)力已經(jīng)相當(dāng)于12級(jí)(臺(tái)風(fēng)),此時(shí)所有工地已進(jìn)入應(yīng)急、停工狀態(tài),腳手架上不再有施工活動(dòng)。采用規(guī)范(GB5009-2001)中重現(xiàn)期為10年的風(fēng)壓值,不僅從腳手架的安全使用及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)全面考量已屬偏于安全的適當(dāng)取值,而且與規(guī)范(JGJ130-2001)中依據(jù)(GBJ9-87)采用的0.7ω0值相比也差別不大,使用卻更為方便直接,免去了其它重現(xiàn)期R的再次換算。舉深圳市為例兩者誤差如下:(χ10-0.7ω0)÷0.7ω0×100%=-8.2%,其它城市除香港、澳門等少數(shù)城市差別較大外,較多城市差別均在±5%以內(nèi)。該觀點(diǎn)也與規(guī)范(JGJ202-2010)中的最新規(guī)定相吻合。2.2確定架體高度和地面粗糙度類別應(yīng)按規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定,在腳手架專項(xiàng)方案編制時(shí),針對(duì)架體搭設(shè)高度和地面粗糙度類別選取相應(yīng)計(jì)算高度處的μz值。例如,整體穩(wěn)定性核算一般應(yīng)取該段架體的底步架處,連墻件核算一般應(yīng)取該段架體的最高處。2.3腳手架的擋風(fēng)系數(shù)(1)規(guī)范(JGJ130-2001)第4.2.4條規(guī)定:腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)μs,應(yīng)按(表1)的規(guī)定采用。依規(guī)范(JGJ130-2001)條文說明:1.2為節(jié)點(diǎn)面積增大系數(shù)。本人以為:依實(shí)際情況,節(jié)點(diǎn)扣件等面積增大甚微,且規(guī)范在擋風(fēng)面積計(jì)算中也未扣減架體桿件節(jié)點(diǎn)的交叉重疊面積。因此,1.2倍的節(jié)點(diǎn)面積增大系數(shù)可忽略不計(jì)。依條文說明并對(duì)附錄A-3核算,其擋風(fēng)面積未計(jì)架體外側(cè)防護(hù)欄桿與擋腳板面積。以目前架體外側(cè)密目網(wǎng)滿封后通常每步架僅設(shè)一道防護(hù)欄桿,普遍不再設(shè)擋腳板(此作法雖與《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ80-91)中臨邊防護(hù)的規(guī)定不完全相符,但為行內(nèi)認(rèn)可),則架體一步一跨時(shí)擋風(fēng)面積計(jì)算公式應(yīng)為:式中:h為腳手架步距,la為立桿縱距,d為所用鋼管外徑。(2)擋風(fēng)系數(shù)φ值的計(jì)算深圳市外腳手架的基本狀況為:依規(guī)范(JGJ130-2001)的要求采用覬48×3.5鋼管與配套扣件搭設(shè)成雙排腳手架,每步架高h(yuǎn)=1.8m,外側(cè)用密目網(wǎng)全封閉。架體鋼管、扣件的擋風(fēng)系數(shù)φ架:考慮一步架設(shè)一道防護(hù)欄桿及忽略不計(jì)節(jié)點(diǎn)面積增大系數(shù)1.2,按公式(3)計(jì)算后對(duì)規(guī)范附錄A-3進(jìn)行修改得表2。結(jié)果比附錄A-3取值略大。密目網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)φ網(wǎng):依據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ59-99)實(shí)施指南的規(guī)定,用在外腳手架上的密目式安全網(wǎng)其網(wǎng)目密度應(yīng)不小于每100cm22000目。規(guī)范(JGJ202-2010)最新規(guī)定其荷載取值為0.005kN/m2,擋風(fēng)系數(shù)為0.8。則腳手架架體在密目網(wǎng)全封閉時(shí)的擋風(fēng)系數(shù)計(jì)算公式應(yīng)為:(3)μs的取值:按公式(4)計(jì)算步距、密目網(wǎng)全封閉時(shí),雙排扣件式鋼管架的風(fēng)荷載體型系數(shù)μs值見表3。以上分析計(jì)算,可供腳手架專項(xiàng)方案編制時(shí)和規(guī)范(JGJ130-2001)修訂時(shí)參考。2.4腳手架施工中的問題由于(GB50009-2001)的實(shí)行和要求腳手架外側(cè)滿掛密目網(wǎng),(JGJ130-2001)中的部分內(nèi)容已不合時(shí)宜,需要加強(qiáng)研究分析,做出新的規(guī)定。這對(duì)近幾年來高層、超高層建筑越來越多且施工中較多應(yīng)用扣件式鋼管架的情況,逾顯重要和迫切。在長(zhǎng)期施工安全監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn),較多工程項(xiàng)目,在所選用的腳手架施工方案計(jì)算書中,對(duì)架體外側(cè)滿封密目網(wǎng)時(shí)的風(fēng)荷載影響考慮不足,使得架體搭設(shè)高度的核算與連墻件的設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重偏差,形成安全隱患,近幾年因臺(tái)風(fēng)影響已發(fā)生多起事故。深圳市地處我國(guó)南海邊,有約230km的海岸線,年年遭遇臺(tái)風(fēng)襲擊,基本風(fēng)壓值為0.75kN/m2,是全國(guó)基本風(fēng)壓較大的地區(qū)之一,在架體外側(cè)用密目網(wǎng)全封閉后受力不利影響顯著。在進(jìn)行架體計(jì)算時(shí),必須高度重視風(fēng)荷載的不利影響,切實(shí)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算,施工現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)相應(yīng)安全措施。3關(guān)于連墻零件的計(jì)算和設(shè)計(jì)3.1連接設(shè)備的壓力計(jì)算3.1.1a-fpf深圳市對(duì)腳手架架體的連墻件設(shè)置要求按規(guī)范(JGJ130-2001)中最小間距兩步三跨。即:Aω=3la×2h其值見表4。3.1.2建筑物為開裂框架以規(guī)范(JGJ130-2001)第5.2.4條規(guī)定,按本文前述觀點(diǎn),針對(duì)背靠建筑物為敞開、框架的情況。風(fēng)荷載作用下連墻件軸向力值見表5-8。3.2連接墻的設(shè)計(jì)3.2.1腳手架連墻件設(shè)計(jì)從以上計(jì)算統(tǒng)計(jì)列表可看出,依兩步三跨基礎(chǔ)上計(jì)算,在未考慮約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸力(No:單排架3kN,雙排架5kN)情況下,連墻桿受力普遍大于(JGJ130-2001)規(guī)定的1個(gè)扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值8kN。但目前在建筑施工腳手架連墻中,一個(gè)連墻點(diǎn)僅靠一個(gè)扣件受力的問題,普遍存在,安全隱患嚴(yán)重,必須引起應(yīng)有的重視。在此強(qiáng)調(diào),腳手架連墻件應(yīng)在按兩步三跨設(shè)置的基礎(chǔ)上,高層、超高層建筑施工或遇風(fēng)壓較大的其它情況應(yīng)考慮加密連墻設(shè)置措施以及雙扣件、多扣件同時(shí)承載措施,或該兩種措施同時(shí)采用及其它有效措施,并按Nl+Nlw+N0進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)在二步架連墻的基礎(chǔ)上限制架體搭設(shè)中上部自由段高度不超過三步架,以約束自由高度段的晃動(dòng)及風(fēng)荷載不利影響。一旦條件具備的應(yīng)即時(shí)設(shè)置連墻。遇臺(tái)風(fēng)預(yù)警時(shí),及時(shí)加固重點(diǎn)部位或收起該部位的密目網(wǎng)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)采用雙扣件、多扣件共同頂緊卡牢承載措施的,其承載能力為單個(gè)扣件抗滑能力之和乘以修正系數(shù)。修正系數(shù)取值可為:雙扣件0.8、三扣件0.7、四扣件0.6。3.2.2連墻件五步架布置依據(jù)(JGJ130-2001)規(guī)定,在承載能力滿足承載要求的基礎(chǔ)上,連墻件的構(gòu)造要求可歸納為:(1)兩步三跨設(shè)置,并要從底步架開始設(shè)起;高層、超高層建筑施工或風(fēng)荷載較大的可考慮加密設(shè)置。(2)時(shí)允許采用又拉又頂?shù)陌雱傂赃B接;H>24m時(shí),必須采用剛性連接。(3)連墻件與鄰近的架體主節(jié)點(diǎn)中心距≤30cm。(4)任何時(shí)候均禁止采用僅拉不頂或僅頂不拉的柔性連接。3.2.3兩步高位置的連墻設(shè)置(1)承載能力不滿足規(guī)范要求,構(gòu)造措施不合理。(2)沿高度方向,僅在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓板處設(shè)置,未按架體兩步高的位置設(shè)置,大量連墻件與架體主節(jié)點(diǎn)中心距離>30cm,使連墻作用大打折扣。(3)不依兩步三跨設(shè)置,間距過大;高層、超高層建筑或遇風(fēng)荷載較大的其它情況,未加密設(shè)置。(4)H≤24m時(shí),有柔性連接現(xiàn)象。(5)不從第一步架開始設(shè)置,造成底步架(架體立桿受力最大部位)立桿作為壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度過大。3.2.4采用傳統(tǒng)的連墻節(jié)點(diǎn)式扣件(1)采用在建筑結(jié)構(gòu)樓層預(yù)埋覬48短鋼管連墻時(shí),將連墻的覬48水平鋼管延長(zhǎng)連接內(nèi)外立桿或水平桿,受力核算應(yīng)依據(jù)施工方案計(jì)算結(jié)果選用雙扣件或多扣件一起卡牢頂緊,共同承載。必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算由連墻桿帶來的預(yù)埋鋼管同時(shí)抵抗彎矩剪力的共同作用及建筑結(jié)構(gòu)混凝土的局部抗壓強(qiáng)度。這種作法的優(yōu)點(diǎn)是可使用目前腳手架的常用扣件以滿足承載力要求,但缺點(diǎn)是一個(gè)連墻節(jié)點(diǎn)在荷載較大時(shí)需設(shè)較多扣件才能滿足要求。例如一個(gè)節(jié)點(diǎn)需雙扣件同時(shí)作用才能滿足受拉要求時(shí),那么滿足受壓要求所需扣件數(shù)量也相同,即該節(jié)點(diǎn)的連墻桿處需有三個(gè)扣件;同理需三扣件同時(shí)作