淺議鋼井架圍設(shè)安全網(wǎng)前后纜風(fēng)繩的受力計算

○劉銀沛 何少忠 （廣東省六建集團(tuán)有限公司）

鋼井架由于其造價低廉、裝拆方便等優(yōu)點，在建筑工地中成為物料垂直運輸?shù)闹饕獧C(jī)具，得到了廣泛的應(yīng)用。但是，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，全國建筑業(yè)每年發(fā)生的一次死亡3人以上的重大事故中，屬鋼井架和龍門架的就占50%。發(fā)生事故的主要原因之一就是穩(wěn)固架體的纜風(fēng)繩的選擇和使用不當(dāng)。

近年來，隨著建筑工地對文明施工、安全施工的要求越來越高，鋼井架架體三面圍設(shè)安全網(wǎng)以防止物料滾落的現(xiàn)象也越來越普遍。那么，鋼井架架體圍設(shè)安全網(wǎng)前和圍設(shè)安全網(wǎng)后纜風(fēng)繩的受力到底有大多呢？下面，我們舉一個具有普遍意義的實例來說明這個問題。

例：某工地因施工需要欲搭設(shè)一高度為30.6m的鋼井架，鋼井架體設(shè)兩組纜風(fēng)繩、對角拉設(shè)，如圖1所示。



圖1 鋼井架受力圖

鋼井架架體D面為進(jìn)出料工作面，A、B、C三面圍設(shè)安全網(wǎng)。主要技術(shù)參數(shù)如下：

架體主肢角鋼 ∟75×75×7

架體橫綴桿 ∟60×60×5

架體斜綴桿 ∟50×50×5

架體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高 ∟1.8m

纜風(fēng)繩繩徑 13mm，6X（37）

搖臂桿長 8000mm

搖臂桿起重量

起重滑輪組及吊具等重量q=150kg≈1500N

搖臂桿自重G₁=300kg≈3000N

如上圖所示，鋼井架纜風(fēng)繩所受的力主要有三個：纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力、纜風(fēng)繩受風(fēng)荷載產(chǎn)生的張力、搖臂吊桿起重時纜風(fēng)繩的張力。

1. 纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力

纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力按下式計算：

式中，—纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力，N

q—纜風(fēng)繩自重力，當(dāng)繩徑為13mm時，q=6.2N/m

—纜風(fēng)繩長度。=H/cosα，其中H為井架高度30.6m，α為纜風(fēng)繩與井

架夾角45°，則，

f—纜風(fēng)繩垂度，一般控制f=/300左右，經(jīng)計算得：



∴頂部纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力：

中部纜風(fēng)繩自重產(chǎn)生的張力：

2. 風(fēng)荷載作用下纜風(fēng)繩的張力

如圖2所示，如果風(fēng)從鋼井架對角線方向吹來時，則只有一條纜風(fēng)繩承受風(fēng)荷載力，其余三條不受力。所以，此時承受荷載的那條纜風(fēng)繩受力最大。計算如下：



圖2 風(fēng)沿鋼井架對角線吹

2.1 風(fēng)荷載的計算

風(fēng)荷載按下式計算：

式中：—鋼井架承受的風(fēng)荷載

—基本風(fēng)壓，一般取值250N/m²，沿海地區(qū)應(yīng)取值350N/ m²（此值偏小，按當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓取值—編者）

—風(fēng)載體型系數(shù)，按下式計算得出：=1.3（1+η)×ψ式中：

—桁架的擋風(fēng)系數(shù)，，為架體投影面積，為架體受風(fēng)

輪廓面積。

鋼井架架體由于掛設(shè)了安全網(wǎng)，所以，其投影面積分為兩部分：一部分為

架體投影面積，一部分為架體安全網(wǎng)投影面積。計算如下：

我們廣東地區(qū)鋼井架普遍掛設(shè)的密目安全網(wǎng)，據(jù)實際測算，其每平方米的投影面積約為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

鋼井架體受風(fēng)輪廓面積為

=2.1××30.6=86.5m²

η—效果系數(shù)，按和架體截面的長寬比b/h，由《簡明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表1—11查得。這里b/h=2.1/2.1=1,查得η=0.33

—風(fēng)向從對角線方向吹時的單肢桿件系數(shù)，=1.1



—風(fēng)振系數(shù)，按下式計算得出：

式中：—脈動增大系數(shù)，查手冊表1—12得 =2.1

—脈動影響系數(shù)，查手冊表1—13得 =0.79

—振型系數(shù)，查手冊表1—16得 =0.73

—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，查手冊表1—10得 =1.11

∴風(fēng)荷載



∴鋼井架高度方向的平均風(fēng)荷載

q=w/H=65631/30.6=2144N/m

2.2纜風(fēng)繩張力的計算

在風(fēng)荷載作用下，考慮井架頂部及中間處上、下兩道纜風(fēng)繩皆起作用，故整個井架可近似按兩等跨連續(xù)梁計算，如圖3所示：

鋼井架頂部纜風(fēng)繩的水平分力



圖3 風(fēng)載作用下井架計算簡圖

∴頂部纜風(fēng)繩的張力

鋼井架中部纜風(fēng)繩的水平分力

3.搖臂吊桿起重時纜風(fēng)繩的張力

起重時，只考慮頂端一道纜風(fēng)繩起作用。纜風(fēng)繩的張力按下式計算：

式中： K—吊重動力荷載系數(shù)，參見《施工常用結(jié)構(gòu)計算》手冊表2-77得K=1.2，

—所吊運的材料或構(gòu)件的重量（N），所取=10000N

q—起重滑輪組及吊具等設(shè)備重力（N），取q=1500N

—搖臂桿自重（N），取=3000N

H—鋼井架高度，H=30.6m

S—搖臂吊桿到鋼井架體的水平距離，取S=6.93m

4.纜風(fēng)繩合力的計算

鋼井架頂部纜風(fēng)繩的合力

鋼井架中部纜風(fēng)繩的合力

5.鋼井架未掛設(shè)安全網(wǎng)時的纜風(fēng)繩張力計算

鋼井架未掛設(shè)安全網(wǎng)時，架體的投影面積為各構(gòu)件的投影面積之和，即

桁架擋風(fēng)系數(shù)

同樣查表1-11得η=0.66

風(fēng)荷載



架體高度方向平均風(fēng)荷載

∴頂部纜風(fēng)繩的張力：

中部纜風(fēng)繩的張力：

∴未掛設(shè)安全網(wǎng)時，頂部纜風(fēng)繩受力合力

中部纜風(fēng)繩受力合力

6.安全網(wǎng)掛設(shè)前后纜風(fēng)繩受力之差

7.計算結(jié)果分析

從上述計算結(jié)果我們知道，如果鋼井架架體不設(shè)密目安全網(wǎng)，則架體頂部的纜風(fēng)繩受力最大，為26085N。根據(jù)規(guī)范要求，纜風(fēng)繩的安全系數(shù)為3.5，則其允許纜風(fēng)繩和其錨固件的破斷拉力為3.5×26085=91297.5N。從《機(jī)械設(shè)計手冊》查得工地最常用的規(guī)格為6×37的13圓股鋼絲繩（公稱抗拉強(qiáng)度為1400Mpa）的允許破斷拉力為93100N，而93100N＞91297.5N，符合安全使用要求。當(dāng)鋼井架三面密布安全網(wǎng)后，則中部纜風(fēng)繩受力最大，為64258N。同樣，根據(jù)規(guī)范要求，纜風(fēng)繩和其拉固錨固件的允許破斷拉力應(yīng)大于3.5×64258=224903N,如果此時仍舊使用前述規(guī)格性能的鋼絲繩，而該鋼絲繩的允許破斷拉力為

93100N＜224903N，就不符合安全使用要求。

由此可見，鋼井架體三面密布安全網(wǎng)，給鋼井架體中部的纜風(fēng)繩增加了38625N的拉力，如果不注意這個力的存在，選擇的纜風(fēng)繩不合適的話，就會使鋼井架體處于傾翻患之中，不符合安全使用要求。為了使鋼井架體符合安全使用要求，一方面我們不要使用密目安全網(wǎng)來封閉架體，另一方面一定要根據(jù)纜風(fēng)繩的受力計算來選擇合適的纜風(fēng)繩。

從上述的計算中我們還可以知道，即使不掛設(shè)安全網(wǎng)，每條纜風(fēng)繩的受力也都可能在某一時刻達(dá)到20kN（2噸）以上。所以，我們在施工管理中一定要認(rèn)真檢查纜風(fēng)繩的錨固點，絕對不允許有任何的脫落和松弛。只有這樣，才能保證鋼井架架體的穩(wěn)定性，保證其安全作用。

（引自建筑安全2002.1）