模板支架立杆计算中的风荷载体型系数.docx

模板支架立杆计算中的风荷载体型系数林伊宁〔广西建设工程质量安全监督总站〕摘要】现行标准给出的风荷载体型系数计算式不适用于模板支架计算中的单立杆计算关键词】 风荷载体型系数0 引言在模板支架的立杆计算中，风荷载标准值WK按GB50009-2001《建筑结构荷载标准》式 -1 计算：Wk二卩卩卩W0k z s z 0式中的巴是杆件的风荷载体型系数本文就巴的取值问题作一探讨，为此，需要涉及如下标准：GB50009-2001JGJ130-2001JGJ162-2008JGJ166-2008《建筑结构荷载标准》〔2006年版〕 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》〔2002 年版 《建筑施工模板安全技术标准》《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术标准》1现行标准对U取值的规定对U的取值，各标准各有规定:— —JGJ162-2008 第条规定按 GB50009-2001〔2006 年版〕计算，在 GB50009-2001（2006 年版）中，与模板支架体型相近的是表7.3.1 中第 32项至第 37项，具体按哪一项取值， JGJ162-2008未作出明确规定——JGJ166-2008 第条第 3 款给出了无遮拦多排模板支架的体型系数为1 _耳np -s st 1 _ 门该式出自 GB50009-2001表第32〔b〕项，式中n为顺风向支架立杆的排数；n按AJGJ166-2008规定，当杆件的挡风面积与迎风全面积的比值广可小于或等于0.1时，取0。

A 卩=1.2申=1.2 — "0.97; £为单排架的体型系数，st 0 A——JGJ130-2001 〔2002年版〕第条规定，敞开式单、双排脚手架的体型系数1 2 A卩=1.2 1st A0该式与JGJ166-2008的规定一致按JGJ130-2001对第条的条文说明，单排架的体型系数可作如下计算A 1.2Au = 1.2 i = 1s A l - h0a1.2(1 + h + 0.3251 h)da a1 - h=1.2申式中A］为杆件在计算单元内的挡风面积，包括计算杆长为1a的水平杆、计算杆长为h 的立杆以及计算杆长为每平方米内0.325m平均长度的剪刀撑3种杆件在迎风面上的投影；A = 1 . hA0= a 为计算单元迎风面全面积；1.2是节点增大系数〔JGJ130附录A表A-3就是按 上式对设定数据进行计算后所制成的表〕综合以上各标准的规定，得出支架杆件风荷载体型系数的计算式为单排立杆支架A 1.2 Au = 1.2 1 = 1s A 1 - h0a1.2(1 + h + 0.3251 h)da a—1 - ha=1.2申0(1)1 _耳nu =u -多排立杆支架 S St 1 _n 〔2〕为了在工程实践中应用，先设定几组数据代入试算，然后再讨论如何应用。

2 试算设：模板支架的立杆纵距、横距、步高均为1.5m，分别求顺风向具有15排立杆、30 排立杆和50排立杆的支架的风荷载体型系数2.1求顺风向为单排立杆的支架的风荷载体型系数USt已知：1 = 1 = h = 1.5m，所用钢管为048x3.5mm管，d = 48mm = 0.048m将已ab知数据代入式〔1〕，得1.2(1 + h + 0.3251 h)d 1.2 x (1.5 +1.5 + 0.325 x 1.5 x 1.5) x 0.048U = a a = = 0.0955st 1 . h 1.5 x 1.5a即 u = 1.2p = 0.0955st 00.0955其中申= =0.07960 1.22.2 求顺风向具有 15 排立杆、30 排立杆和 50 排立杆的支架的风荷载体型系数按J GJ166-2008第条第3款的规定，当9 0时，"=0.97，已知n分别为 n = 15、30、50，分别代入式〔2〕，得：a) 当 n=151_Hnmnv< 1-0.9715 1-0-6333u = u =).0955 x =).0955 x =1.167s J 1 _n 1-0.97 1-0.97b) 当 n=30c)当 n=50卩 1Z^n =).0955 X I-0"。

).0955 x 1-0.2181 =2.489st 1 -n 1-0.97 1-0.973 讨论3.1风荷载体型系数也有随架体顺风向立杆排数不断增多而增大的趋势 从以上试算可知：当 n = 15 时，卩二 1.167 ；当n二30时,二 1.907 ；当n二50时,卩二 2.4891-0.97n可见，式卩= ，当n无限增大时，卩也增大，最后趋向于1/0.03的极限值s 1-0.97 s3.2卩不是单条立杆的风荷载体型系数，而是计算单元全面积上顺风向架体结构的风荷载体型系数从试算可知，U随架体顺风向立杆排数的增多而增大，所求出的不适用于单立杆, 而适用于将顺风向 n 排立杆作为一个结构整体来考虑的情况〔对此下文有更详尽的分析〕3.3分析风荷载在单立杆上引起弯矩的计算公式，再看US的意义JGJ162-2008式-15给出了单立杆上由风荷载引起的弯矩值为102、另一个 0.9 是可变荷载效应组合系数， 而 1.4 是可变荷载分项系数［见 GB50009-2001（2006 年版）第条、3.2.4 条、3.2.5 条］除去 0.9、0.9、1.4 这 3 个系数之后，将余下的Wl h210与简支梁的跨中弯矩ql2作比较，不同点在于，前者的分母是10，后者分母是 8，这是考虑到支架中立杆的支承情况 不完全是简支而类似于连续梁。

前者分母为 10，是考虑完全按简支计算的弯矩值不符合工 程实际，应适当减小再看简支梁两支座的距离前者是h,即步高，后者是1，即梁长，这两者是同一概念, 即同是计算跨中弯矩时所取的简支梁两支座间的距离将剩下的Wl与q作比较，发现Wl就是简支梁的线荷载q，即此线荷载是以立杆间k a k a距1为迎风面宽度的计算单元的线荷载换言之，按JGJ162-2008计算风荷载在单条立杆上 a引起的弯矩，是以计算单元的全面积计算的，不是以杆件受风面积计算的所以，从0.92 x 1.4WI h2 k-a10可知，假设M 是以计算单元全面积算出的，则放大了风力的影响，不合理，需要往小的方 w向修正，修正的手段就是出，所以一旦卩＞ 1则不合理Ss再看 GB50009-2001〔2006 年版〕表第 2 项至第 23 项以实墙迎风来计算的各类房屋，其 中风荷载体型系数分别为：迎风面＋0.8，背风面-0.5 或-0.4换言之，就单面实墙而言， 其风荷载体型系数的绝对值均小于1支架中的立杆，排列再密也不可能与实墙相比，所以 对于支架立杆，必定有卩＜ 1s给出条件算出的US均大于1的结果可知，此U是将整个架体作为整体结构考虑时，一 个计算单元的风荷载体型系数，而不是单条立杆的风荷载体型系数，所以按式〔2〕算出的 叫不可直接用于单立杆的稳定计算。

3.4 如何确定单立杆上的风荷载体型系数 确定单立杆上的风荷载体型系数有两种途径：a) 先确定模板支架的计算简图，再按式〔2〕求出US，用U确定风荷载标准值«， 然后通过整架受力分析反求单立杆的风荷载体型系数；b) 由风洞试验结果确定3.5 模板支架的计算简图无法确定 现在的模板支架计算为什么仅算单立杆的稳定性，而不作整架计算？不是计算量大的原 因，因为现在已有计算速度极高的电脑，再大的计算量也不是问题问题在于模板支架的计 算简图无法确定，对此问题讨论如下：a) 确定为多层多跨框架不合适，因为杆件节点不是刚节点，不能承受弯矩的作用b) 确定为桁架或网架不合适，因为支架立杆大多数跨内无斜腹杆，其结构形式不同 而且每条立杆均落地，其受力形式也不同c) 确定为多层多跨排架不合适，因为立杆以对接扣件接长，即立杆沿杆高有铰接点， 与普通排架柱不同换一个角度看，如果能确定支架架体的计算简图，就可以进行整架结构计算，而不必进 行单立杆计算了，讨论单立杆上的uS已经没有意义4 结论a) 现行标准给出的风荷载体型系数计算式1 _耳n1 一耳不适用于模板支架中的单立杆计算b) 迄今为止，现行标准未给出可以用于模板支架的单立杆风荷载体型系数计算式c) 单立杆的风荷载体型系数应通过风洞试验确定。

2009年 4月 8日。