脚手架设计中有关风荷载计算的两个问题

续宪宏

脚手架是建筑工程施工中必不可少的操作和防护设施，对保证工程施工的顺利进行起着至关重要的作用。当前，扣件式钢管脚手架使用最为普遍，行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130–2001，以下简称《脚手架规范》）是进行脚手架工程设计、施工和使用的主要依据，脚手架施工前必须按《脚手架规范》进行设计计算。

在脚手架的设计计算中，涉及风荷载的问题一直是计算的难点，尤其是水平风荷载标准值计算中，风压高度变化系数和脚手架风荷载体型系数的确定是较难理解的两个参数，《脚手架规范》中没有详细的说明，很多工程技术人员在使用时容易产生疑惑和错误。本文对这两个参数进行简单分析和探讨，供广大工程技术人员参考，以便加强对《脚手架规范》的理解，进一步做到脚手架工程设计的科学性、可靠性。

一、风压高度变化系数的确定

《脚手架规范》规定，风压高度变化系数按现行《建筑结构荷载规范》采用。设计计算中，应根据不同的计算项目，注意风压高度变化系数取值的不同。

1.立杆计算时的取值

在进行立杆稳定性计算及脚手架可搭设高度计算时，风压高度变化系数应按计算立杆段底部以上5m高度处取值。

根据水平风荷载标准值计算公式 （《脚手架规范》4.2.3式），风荷载与风压高度变化系数成正比，距地面高度越大，风荷载也越大。经计算对比分析，虽然在架顶处风荷载最大，但此处由脚手架结构自重产生的轴压力很小，二者叠加后的总轴压力值较小；而计算立杆段底部以上5m处风荷载虽较小，但由脚手架结构自重产生的轴压力接近最大，总轴压力最大。因此，立杆计算时应取计算立杆段底部以上5m高度处的风压高度变化系数值。

2.连墙件计算时的取值

在进行连墙件的强度、稳定性和连接强度计算时，风压高度变化系数应按脚手架顶部处的高度取值。

连墙件主要承受水平风荷载，其轴向力与风荷载的大小成正比，也即与风压高度变化系数成正比，随着高度的增加，风压高度变化系数增大，连墙件轴向力设计值也随之增大，在架体顶部处达到最大。因此，计算连墙件时，应取脚手架顶部处的风压高度变化系数计算水平风荷载标准值。

二、脚手架风荷载体型系数的确定

脚手架风荷载体型系数按《脚手架规范》4.2.4条确定。根据 《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）有关规定，当前施工中脚手架外侧均为密目式安全立网全封闭，故确定脚手架风荷载体型系数的关键是确定挡风系数。为此，须明确迎风面积及挡风面积的含义和计算方法，进而确定挡风系数。

1.迎风面积与挡风面积的含义

迎风面积是指脚手架面向来风方向的面积，即 “被风吹到的总面积”。

挡风面积是指迎风面积中阻挡来风的那部分面积，即有实物遮挡而不透风的面积。

2.迎风面积与挡风面积的确定

通过上述的定义，迎风面积容易确定；而对于挡风面积，由于脚手架具体构架尺寸不同，密目网规格也不尽相同，挡风面积的确定难以用统一的公式表达， 《脚手架规范》对挡风系数的公式也没有详细的说明，造成工程技术人员使用时存在很大疑惑。

实际上，除了脚手架的构架尺寸、密目网的规格外，密目网积灰的影响、以及绑扎方法等因素均可影响挡风面积。实际计算中可作如下理解：

（1）积灰等因素的影响已在 《脚手架规范》的挡风系数公式中用系数1.2综合考虑。

（2）实际挡风面积为架体钢管挡风面积和密目网挡风面积之和，再扣除二者重叠部分的面积。

3.综合挡风系数的确定

根据上述2.1、2.2中的分析，架体钢管和密目网的综合挡风系数，可如下确定：

若取迎风面积为一步一跨范围的面积 （即la×h）考虑，并设架体钢管挡风系数为φ1，立网挡风系数为φ2，根据挡风系数的定义可推导出二者的综合挡风系数为：

式①中φ1可按《脚手架规范》附录A表A-3采用，构架尺寸不符合该表的也可据实计算 （按《脚手架规范》条文说明4.2.4）；φ2应根据具体使用的安全网规格按实计算 （若厂家给出挡风系数也可直接采用）。

安全网的有关技术数据 （如网目密度、网眼尺寸、绳径等）可由生产厂家提供。

例如：网目密度为2300目/100cm2，每目孔隙面积为0.013cm2的密目网，其挡风系数为：

4.脚手架风荷载体型系数

由①式得出综合挡风系数φ后，进而根据全封闭脚手架背靠建筑物的状况按《脚手架规范》4.2.4条容易计算风荷载体型系数。

再如：网眼尺寸35mm×35mm，绳径3.2mm的安全网，其挡风系数为：

三、结语与建议

1.积灰对密目网挡风系数的影响应该较大，目前尚无法对其进行准确评估。因此，脚手架使用中应加强检查和管理，注意对密目网的清洁工作，以免出现安全事故。

2.风荷载对连墙件的影响更为显著，尤其在高层建筑中应着力改善连墙件做法。

3.悬挑式脚手架上部架体计算中确定风压高度变化系数时，应注意悬挑底座距离地面的高度。

作者在施工中曾进行过多个工程脚手架的设计，本文是对计算中遇到的难点和容易出现错误的地方进行的总结和初步分析，供同行共同探讨。

[1]JGJ130–2001.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范

[2]刘群.建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算.北京：中国物价出版社，2004

[3]张厚先，陈德方.高层建筑施工.北京：北京大学出版社，2006