浅议钢井架围设安全网前后缆风绳的受力计算.doc

浅议钢井架围设安全网前后缆风绳的受力计算浅议钢井架围设安全网前后缆风绳的受力计算○刘银沛何少忠（广东省六建集团有限公司）钢井架由于其造价低廉、装拆方便等优点，在建筑工地中成为物料垂直运输的主要机具，得到了广泛的应用。但是，据有关部门的统计，全国建筑业每年发生的一次死亡3人以上的重大事故中，属钢井架和龙门架的就占50%。发生事故的主要原因之一就是稳固架体的缆风绳的选择和使用不当。近年来，随着建筑工地对文明施工、安全施工的要求越来越高，钢井架架体三面围设安全网以防止物料滚落的现象也越来越普遍。那么，钢井架架体围设安全网前和围设安全网后缆风绳的受力到底有大多呢？下面，我们举一个具有普遍意义的实例来说明这个问题。例：某工地因施工需要欲搭设一高度为30.6m的钢井架，钢井架体设两组缆风绳、对角拉设，如图1所示。图1钢井架受力图钢井架架体D面为进出料工作面，A、B、C三面围设安全网。主要技术参数如下：架体主肢角钢∟75×75×7架体横缀杆∟60×60×5架体斜缀杆∟50×50×5架体标准节高∟1.8m缆风绳绳径13mm，6X（37）摇臂杆长8000mm摇臂杆起重量起重滑轮组及吊具等重量q=150kg≈1500N摇臂杆自重G1=300kg≈3000N如上图所示，钢井架缆风绳所受的力主要有三个：缆风绳自重产生的张力、缆风绳受风荷载产生的张力、摇臂吊杆起重时缆风绳的张力。1.缆风绳自重产生的张力缆风绳自重产生的张力按下式计算：式中，—缆风绳自重产生的张力，Nq—缆风绳自重力，当绳径为13mm时，q=6.2N/m—缆风绳长度。=H/cosα，其中H为井架高度30.6m，α为缆风绳与井架夹角45°，则，f—缆风绳垂度，一般控制f=/300左右，经计算得：∴顶部缆风绳自重产生的张力：中部缆风绳自重产生的张力：2.风荷载作用下缆风绳的张力如图2所示，如果风从钢井架对角线方向吹来时，则只有一条缆风绳承受风荷载力，其余三条不受力。所以，此时承受荷载的那条缆风绳受力最大。计算如下：图2风沿钢井架对角线吹2.1风荷载的计算风荷载按下式计算：式中：—钢井架承受的风荷载—基本风压，一般取值250N/m2，沿海地区应取值350N/m2（此值偏小，按当地风压取值—编者）—风载体型系数，按下式计算得出：=1.3（1+η)×ψ式中：—桁架的挡风系数，，为架体投影面积，为架体受风轮廓面积。钢井架架体由于挂设了安全网，所以，其投影面积分为两部分：一部分为架体投影面积，一部分为架体安全网投影面积。计算如下：我们广东地区钢井架普遍挂设的密目安全网，据实际测算，其每平方米的投影面积约为0.43m2=2[2.1×30.6-(1.6×0.075×2+0.2×0.17×2+2.7×0.05×2)×17]×0.34cos45°=26.16m2=+=16.01+26.16=42.17m2钢井架体受风轮廓面积为=2.1××30.6=86.5m2η—效果系数，按和架体截面的长宽比b/h，由《简明建筑结构设计手册》表1—11查得。这里b/h=2.1/2.1=1,查得η=0.33—风向从对角线方向吹时的单肢杆件系数，=1.1—风振系数，按下式计算得出：式中：—脉动增大系数，查手册表1—12得=2.1—脉动影响系数，查手册表1—13得=0.79—振型系数，查手册表1—16得=0.73—风压高度变化系数，查手册表1—10得=1.11∴风荷载∴钢井架高度方向的平均风荷载q=w/H=65631/30.6=2144N/m2.2缆风绳张力的计算在风荷载作用下，考虑井架顶部及中间处上、下两道缆风绳皆起作用，故整个井架可近似按两等跨连续梁计算，如图3所示：钢井架顶部缆风绳的水平分力图3风载作用下井架计算简图∴顶部缆风绳的张力钢井架中部缆风绳的水平分力3.摇臂吊杆起重时缆风绳的张力起重时，只考虑顶端一道缆风绳起作用。缆风绳的张力按下式计算：式中：K—吊重动力荷载系数，参见《施工常用结构计算》手册表2-77得K=1.2，—所吊运的材料或构件的重量（N），所取=10000Nq—起重滑轮组及吊具等设备重力（N），取q=1500N—摇臂杆自重（N），取=3000NH—钢井架高度，H=30.6mS—摇臂吊杆到钢井架体的水平距离，取S=6.93m4.缆风绳合力的计算钢井架顶部缆风绳的合力钢井架中部缆风绳的合力5.钢井架未挂设安全网时的缆风绳张力计算钢井架未挂设安全网时，架体的投影面积为各构件的投影面积之和，即桁架挡风系数同样查表1-11得η=0.66风荷载架体高度方向平均风荷载∴顶部缆风绳的张力：中部缆风绳的张力：∴未挂设安全网时，顶部缆风绳受力合力中部缆风绳受力合力6.安全网挂设前后缆风绳受力之差7.计算结果分析从上述计算结果我们知道，如果钢井架架体不设密目安全网，则架体