挡风系数计算

一种异型幕墙工程的扣件式钢管脚手架设计
于克洲中建七局装饰公司
随着社会主义经济建设的迅猛发展和技术的进步，作为基本艺术形式之一的建筑外观也逐步丰富起来。

在外装饰装修施工中常常遇到异型幕墙，使用爬架、挑架、吊篮等脚手架有时都有无法克服的影响施工的因素。

笔者以一实例介绍一种异型落地扣件式钢管脚手架的设计，供大家交流、指正。

一、工程概况
本工程位于河南省南阳市张衡路，南阳房地产大厦幕墙用扣件式钢管脚手架。

地上十六层，幕墙最高标高66.800m，底层室内外高差1.100m,搭设高度为69.000 m。

本工程的特点在于主楼及幕墙垂直剖面为一外凸圆弧，如图1所示，其最大矢高为4.360m，脚手架既要满足位于圆弧上部的施工操作又要满足下部的操作要求。

该异型脚手架位于外侧的为主架，内侧为副架，副架为方便装
饰操作，与主架连接成一体，如图2所示。

主架标高30.000m以下
为双立杆；剪刀撑与地面夹角45度，在主架外侧四周沿高度和宽
度方向连续设置。

如图3所示。

二、施工准备
1、室外散水回填土须严格分层夯实，铺设200厚C15素砼，
距外立杆1.5m以外设一砖砌排水沟。

2、钢管：采用φ48mm×3.5mm，其质量应满足现行规范要
求，且应进行防锈处理；扣件必须满足现行规范要求，有裂缝、变
形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换，且新旧扣件均应进行防
锈处理。

3、安全网：采用立网和平网两种，立网必须满足规范GB16909图 1 异型幕墙外观的有关要求，本工程选用2400目/100cm2，平网必须满足规范GB5725的有关要求。

4、垫板：采用20#槽钢平行于墙面放置。

5、•竹脚手板:•使用宽度不小于60mm的竹片和直径5～10mm间距不大于600mm拼接螺栓制造,。

竹跳板与外架钢管的连接采用14＃铁丝绑扎牢固。

每块质量不大于30kg。

三、方案设计计算
（一）方案设计参数
由图2可知，此脚手架主要计算主架即可满足方案要求。

立杆横距为b=1050mm，立杆纵距L=1500 mm；内立杆距11层外墙皮最远处距离b1=400mm, 取a1=300mm；脚手架步距为h=1800 mm；考虑便于施工，铺设8层竹跳板；采用密目网为2400目/100cm2，每目透风面积1.5mm2,网自重0.002KN/m2；南阳地域风荷载为W O＝0.350KN/m2；连墙杆按二步三跨设置，垂直距离为H1=2h=3600 mm，水平距离为L1=3L=4500m；在主体外侧四周立面搭设剪刀撑，由底部到顶部随脚手架的搭设连续设置。

为增加脚手架横向平面的刚度，在脚手架拐角处，在东西立面内加设斜撑杆，使之成为“之”字形。

架体最高69m。

（二）、横向水平杆计算：
荷载、抗弯强度、变形计算（略）
横向水平杆的抗弯强度，变形符合要求
（三）、纵向水平杆计算：
荷载、抗弯强度、变形计算（略）
纵向水平杆的抗弯强度，变形,扣件抗滑承载力符合要求
图2 脚手架剖面
土0.000 -1.100 安全出入口
30.000
图3 脚手架外立面
（四）、密目网全封脚手架立杆计算：
采用密目网为2400目/100cm2，每目透风面积1.5mm2,网自重0.002KN/m2计算立杆轴压力设计值：标高30米以下采用双立杆
（1）脚手架自重标准值产生的轴力
N G1K＝0.1248×69+0.053×30＝10.2KN
（0.1248由h＝1.8，L a＝1.5查规范附录A表A-1）
（2）构配件自重产生的轴力：
N G2K ＝0.35×（1.05+0.3）×1.5×1/2×8+0.14×1.5×8+0.002×1.5×69＝4.722KN
（3）施工荷载标准值产生的轴力：
∑N QK ＝4×（1.05+0.3）×1.5×1/2＝4.05KN a.不组合风荷载时立杆轴压力设计值：
N ＝1.2×（10.2+4.722）+1.4×4.05＝23.57KN b.组合风荷载时立杆轴压力设计值：
N ＝1.2×（10.2+4.722）+0.85×1.4×4.05＝22.726KN 密目网全封闭时风荷载体型系数：
φ架＝0.089（由规范附录A 表A －3查得） φ网＝0.64 φ网＝1－
100
×1005
.1×2400＝0.64
密目网全封闭时脚手架挡风系数：
φ＝0.089+0.64＝0.729
由规范表4.2.4，μS ＝1.3φ＝1.3×0.729＝0.948
W K ＝0.7μZ μS W O ＝0.7×1.855×0.948×0.35＝0.431KN/m 2
M W ＝
249.010
8.15.1431.04.185.02
=⨯⨯⨯⨯KN/m 2 立杆容许长细比及稳定系数：
根据L b ＝1.05m ，连墙件二步三跨设置，由规范表5.3.3查得， 立杆计算长度系数μ＝1.5 验算立杆容许长细比： λ＝
210][8658.12180
5.11i uh =<=⨯⨯⨯=λk 验算立杆稳定的长细比： λ＝
210][9958
.121805.1155.1i 2uh =<=⨯⨯⨯=⨯λk 查规范附表C 得立杆稳定系数φ＝0.595 立杆稳定性验算： a.不组合风荷载时：
2/2055.402
489595.01057.23mm N f A N =<=⨯⨯⨯=φ b.组合风荷载时：
236
/2056.632
1008.510249.02489595.031073.22mm N f W M A N W =<=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+φ 立杆稳定性满足要求。

（五）、连墙件计算
由南阳基本风压 0.35KN/m 2，迎风面积3.6×4.5 = 16.2 m 2
作用在脚手架上水平风荷载标准值：
W k =0.7μz μs W o =0.7×1.855×1.3×0.089×0.35=0.053 KN/m 2
（规范附表A-3查得：脚手架挡风系数为ф＝0.083）
每一根连墙杆作用面积为：
A w＝3.6×4.5＝16.2m2
由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值：
N Lw＝1.4×w k×A w=1.4×0.053×16.2=1.2KN
连墙件轴向力设计值为：
N L＝N Lw+N0
由于架体采用双排架，故N0 = 5KN
所以连墙件轴向力N L= 1.2+5 = 6.2KN
6.2KN < 8KN
N/ A= 6.2×103/(4.89×102)= 1.27×10N/mm2
<ƒ=2.06×105 N/mm2
故连墙件安全。

（六）、地基承载力验算
上部结构传至基础顶面的轴向力由:立杆自重值轴向力和施工操作等传来的荷载，按架体同时有八个操作工作面考虑。

（1）、脚手架自重产生的标准值：
N G1K＝0.1248×69+0.053×30＝10.2KN
（0.1248由规范附录A表A－1查得）
（2）、构配件自重标准值产生的轴力：
N G2K＝0.35×（1.05+0.3）×1.5×1/2×8+0.14×1.5×8+0.002×1.5×69＝4.722KN
（3）、施工荷载标准值产生的轴力：
∑N QK＝5×（1.05+0.3）×1.5×0.5＝5.063KN
（4）、不组合风荷载时立杆轴压力设计值：
N＝1.2×（N G1K+ N G2K）+1.4×∑N QK
=1.2×（10.2+4.722）+1.4×4.05
＝23.57KN
（5）、组合风荷载时立杆轴压力设计值：
N＝1.2×（N G1K+ N G2K）+0.85×1.4×∑N QK
＝1.2×（10.2+4.722）+0.85×1.4×4.05
＝22.726KN
因施工时，钢管脚手架下设200mm厚C15素砼基础，立杆沿纵向下垫20#槽钢，取底面积S ＝1.5×0.2＝0.30m2。

a.不组合风荷载时立杆对地基产生的应力设计值为：
P = 23.57/0.30=78.57KN/m2
b.组合风荷载时立杆对地基产生的应力设计值为：
P = 22.726/0.30=75.77KN/m2
由规范5.5.3条取K C = 1.0， f gk = 115 KN/m2。

f g = 1×115 = 115KN/m2。

不组合风荷载时P1= 78.57< ƒg = 115KN/m2
组合风荷载时P2=75.77< ƒg = 115KN/m2
故地基承载力验算结果安全。

四、结束语
脚手架的搭投方案设计是建立在科学的计算基础上的，而计算是以现行规范JGJ130-2001为准则的。

所以，认真领会理解规范是非常重要的。

在方案的实施过程中，要有针对性的可操作性强的施工组织措施，对施工作业的控制、检查、验收至关重要，是方案实施成败的关键。

本方案在实施前，得到了业主、安全监督部门、监理、主体施工单位和装饰施工单位的多次会审与提出宝贵的意见，保证了方案的安全和可行性，确保了脚手架的安全使用。

图4 脚手架外观。