防风网结构设计的影响因素

汤天

摘 要：当前，防风网在我国的港口工程中应用范围越来越广，但缺少丰富的经验。依照国内外防风网的应用和现状分析，就防风网结构设计的影响因素进行研究。通过工程的实例分析，寻找出对结构设计产生的影响因素，并针对其影响因素展开探析，希望对我国的防风网的使用以及结构优化有所参考价值。

关键词：防风网；结构设计；影响因素

防风网构造简单、便于维护，被大范围的应用于港口、煤场等地区，对抑制粉尘、净化空气起到了良好的作用。它主要以多孔网板透风的形式，降低风速使气流中的漩涡结构减缓，以此起到防尘、防风的作用。防风网安置在上风向，可以起到防风作用，安置在下风向，则能起到抑尘效果。

1、防风网结构设计的影响因素

1.1防风网的安置和结构形式

防风网的安置和结构形式主要包含：防风的轴线、高度、长度的设置，以及相关的网孔形状、支架结构、设网方式等。当前国内使用的防风网材质主要分两大类，一类是聚酯纤维和高密度聚乙烯软网；另一类是如镀铝锌钢网板和玻璃钢网板硬网。以高密度聚乙烯网和镀铝锌板网板为例，两者阻燃性较强，综合抑尘率高达75%以上。高密度聚乙烯软网的优势在与价格便宜、安装较方便。但不美观，极易受台风影响破损出现结尘的问题。而镀铝锌板网板硬网强度大，价格相对偏高。不会受风沙等环境因素限制，不易受损且防腐性较强，且具有外形美观，可回收利用的特点。因此，设计时要综合防风网的效益与经济成本而定。

1.2载荷的设定

防风网结构的设计主要是受到风荷载的控制，因此在设计的环节，需要从风荷载的计算公式出发进行比较。对风荷载参数比如风压、体型系数，场地类别的合理确定，这将直接影响到防风网结构设计的安全性与经济型。

1.3案例分析

案例1：某市某区码头的沙石工程，该码头的沙堆选用条形料场的方法，共设有6条条形的沙堆。该区域的最低风压在0.85kN/m2，地面的粗糙程度是B级。本工程通过防风网的的有效布置进行防风，沿着防风网四面设置防风抑尘墙，防风网的高度设置为14m，防风网的整体结构形式为网-墙结构，支架的间距是4.3m。墙体的高度小于1.8m，设计中选用1.5m，项目的抗震设防烈度为6度。受到场地以及地质情况的限制，防风网的基础形式采用桩基础。

案例2：某沿海城市新建散货码头，迫于环保压力，需要在堆场的四面设置防风网。经过设计计算本工程的防风网的高度定为15m或者13m，防风网的结构同样为网-墙面，墙高1.3m，支架的间距是2米。

因防风网所在区域岩基埋深较浅，本工程基础设计选用了浅基础，但场地岩基层起伏大，故在防风网的基础设计过程中对部分场地进行了换填处理。由于防风网的结构设计主要受风荷载的控制，因此在设计过程中，对于荷载规范中的设计影响因素进行了对比设计。参考载荷的相关计算公式可以得知，在其他因素条件不变的情况下，风载荷的数据和体型的系数成正比，而体型系数直接对工程造价产生影响，因此选用合理的体型系数是有必要的，对于防风网的经济性效果影响比较显著。

1.4柱距

网板成本占上部整体成本的30-40%。在特定的条件下，网板的选用直接和支架的距离有很大的关系。水平的支撑杆的作用在于减少支架立柱平面外的计算长度，它的用钢量主要是受支架距离和自身截面等因素的控制。支架之间的距离越小，辅助环节支撑系统的占比也随之减小。如果构造选用的钢材较小，从受力的方面来说效果就越好，因此合理的柱距不仅仅对于防风网的工程造价有着至关重要的影响因素，同时防风网的防风的效果也越好。

1.5周期

根据防风网设计的规范与程序得出计算公式，脉动的增大系数和结构周期相关。因防风网支架结构的形式较简单，刚度分布较均匀。相关实验显示，模型计算周期和规范模型的周期较相近。但比典型的结构空间模型周期要大很多，在规模建议的范围内，在条件允许的情况下，对于空间模型进行计算，可以达到安全合理的目的。

1.6结构高度

运用荷载计算中风振系数的计算公式，散货码头的功能越强，防风网的面积越大，计算得出迎风面的宽度与结构高度的比值小于0.4。通过相关工程的数据显示，防风网的高度和受风条件以及堆场的货物的堆存高度，都会互相影响，因此防风网的高度一般都会设置低于25m。防风网的高度会对风荷载计算中的高度变化系数的取值产生影响，从而影响防风网的经济性。

防风网的平面走向是和挡风的效果密切关联，在所有上部结构相同的情况下，风荷载高度变化系数的取值，直接关系到整体的造价。从案例2中对设计高度13m和15m的防風网的造价进行比较：防风网设置同样的上部结构，因防风网结构高度的不同，两种高度的防风网造价呈现出明显差异。

2、防风网的设计要点：

大多数相关企业对于防风网的结构特点不了解，制造技术也不成熟。基于当前防风网的设计水平，需要精准的控制好相关影响因素，同时在防风网安装时，需对风振进行分析。风振响应分析一般会选用两种方法：一是时域分析法，二是频域分析法。时域分析法是指采用计算机进行模拟数据运行，以此得出风压过程的数据，将这些数据用在防风网的结构设计中，通过数据分析算出结构的动力响应，这种方法可以综合考虑到外界因素，具有较高的实效性。而频域分析法数据精度不高，对于防风网的设计参考价值较小，不建议采用。

3、总结

综上所述，防风网结构设计的影响因素，可分为以下几个方面：第一，支架的距离的设定。由于防风特点以及生产条件的限制，合理的支架距离可以实现最优的效益。第二，风荷载体型系数的取值，直接对于结构设计的经济性和合理性产生很大影响，结构用钢量与体型系数的取值之间成正比。第三，结构自振周期，自振周期越大，结构对于风振的影响效果就越大，结构的构建断面就越大。在这个环节不能单一注重结构刚度的增大。必须在两者之间找到一个平衡点。第四点，因为受地基条件的限制，基础的结构形式对于造价直接产生影响。事物的发展需要不断满足发展的需求，需及时的对防风网的结构特点进行优化，更好的顺应时代发展的需求。

参考文献：

[1]许栋，张博曦，及春宁，杨海滔，季则舟，张志强.防风网扬尘庇护区湍流流场模拟数值边界条件[J].环境工程学报，2018，12（10）：2825-2832.

[2]何新民.棉花防风沙减灾技术[J].农民致富之友，2018（18）：61.

[3]陈凯，唐意，金新阳.中国建筑科学研究院风工程研究成果综述[J].建筑科学，2018，34（09）：56-65.