防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素

湯天

摘 要：當前，防風網(wǎng)在我國的港口工程中應用范圍越來越廣，但缺少豐富的經(jīng)驗。依照國內(nèi)外防風網(wǎng)的應用和現(xiàn)狀分析，就防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素進行研究。通過工程的實例分析，尋找出對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生的影響因素，并針對其影響因素展開探析，希望對我國的防風網(wǎng)的使用以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化有所參考價值。

關(guān)鍵詞：防風網(wǎng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；影響因素

防風網(wǎng)構(gòu)造簡單、便于維護，被大范圍的應用于港口、煤場等地區(qū)，對抑制粉塵、凈化空氣起到了良好的作用。它主要以多孔網(wǎng)板透風的形式，降低風速使氣流中的漩渦結(jié)構(gòu)減緩，以此起到防塵、防風的作用。防風網(wǎng)安置在上風向，可以起到防風作用，安置在下風向，則能起到抑塵效果。

1、防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素

1.1防風網(wǎng)的安置和結(jié)構(gòu)形式

防風網(wǎng)的安置和結(jié)構(gòu)形式主要包含：防風的軸線、高度、長度的設(shè)置，以及相關(guān)的網(wǎng)孔形狀、支架結(jié)構(gòu)、設(shè)網(wǎng)方式等。當前國內(nèi)使用的防風網(wǎng)材質(zhì)主要分兩大類，一類是聚酯纖維和高密度聚乙烯軟網(wǎng)；另一類是如鍍鋁鋅鋼網(wǎng)板和玻璃鋼網(wǎng)板硬網(wǎng)。以高密度聚乙烯網(wǎng)和鍍鋁鋅板網(wǎng)板為例，兩者阻燃性較強，綜合抑塵率高達75%以上。高密度聚乙烯軟網(wǎng)的優(yōu)勢在與價格便宜、安裝較方便。但不美觀，極易受臺風影響破損出現(xiàn)結(jié)塵的問題。而鍍鋁鋅板網(wǎng)板硬網(wǎng)強度大，價格相對偏高。不會受風沙等環(huán)境因素限制，不易受損且防腐性較強，且具有外形美觀，可回收利用的特點。因此，設(shè)計時要綜合防風網(wǎng)的效益與經(jīng)濟成本而定。

1.2載荷的設(shè)定

防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是受到風荷載的控制，因此在設(shè)計的環(huán)節(jié)，需要從風荷載的計算公式出發(fā)進行比較。對風荷載參數(shù)比如風壓、體型系數(shù)，場地類別的合理確定，這將直接影響到防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性與經(jīng)濟型。

1.3案例分析

案例1：某市某區(qū)碼頭的沙石工程，該碼頭的沙堆選用條形料場的方法，共設(shè)有6條條形的沙堆。該區(qū)域的最低風壓在0.85kN/m2，地面的粗糙程度是B級。本工程通過防風網(wǎng)的的有效布置進行防風，沿著防風網(wǎng)四面設(shè)置防風抑塵墻，防風網(wǎng)的高度設(shè)置為14m，防風網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)-墻結(jié)構(gòu)，支架的間距是4.3m。墻體的高度小于1.8m，設(shè)計中選用1.5m，項目的抗震設(shè)防烈度為6度。受到場地以及地質(zhì)情況的限制，防風網(wǎng)的基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)。

案例2：某沿海城市新建散貨碼頭，迫于環(huán)保壓力，需要在堆場的四面設(shè)置防風網(wǎng)。經(jīng)過設(shè)計計算本工程的防風網(wǎng)的高度定為15m或者13m，防風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)同樣為網(wǎng)-墻面，墻高1.3m，支架的間距是2米。

因防風網(wǎng)所在區(qū)域巖基埋深較淺，本工程基礎(chǔ)設(shè)計選用了淺基礎(chǔ)，但場地巖基層起伏大，故在防風網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)計過程中對部分場地進行了換填處理。由于防風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要受風荷載的控制，因此在設(shè)計過程中，對于荷載規(guī)范中的設(shè)計影響因素進行了對比設(shè)計。參考載荷的相關(guān)計算公式可以得知，在其他因素條件不變的情況下，風載荷的數(shù)據(jù)和體型的系數(shù)成正比，而體型系數(shù)直接對工程造價產(chǎn)生影響，因此選用合理的體型系數(shù)是有必要的，對于防風網(wǎng)的經(jīng)濟性效果影響比較顯著。

1.4柱距

網(wǎng)板成本占上部整體成本的30-40%。在特定的條件下，網(wǎng)板的選用直接和支架的距離有很大的關(guān)系。水平的支撐桿的作用在于減少支架立柱平面外的計算長度，它的用鋼量主要是受支架距離和自身截面等因素的控制。支架之間的距離越小，輔助環(huán)節(jié)支撐系統(tǒng)的占比也隨之減小。如果構(gòu)造選用的鋼材較小，從受力的方面來說效果就越好，因此合理的柱距不僅僅對于防風網(wǎng)的工程造價有著至關(guān)重要的影響因素，同時防風網(wǎng)的防風的效果也越好。

1.5周期

根據(jù)防風網(wǎng)設(shè)計的規(guī)范與程序得出計算公式，脈動的增大系數(shù)和結(jié)構(gòu)周期相關(guān)。因防風網(wǎng)支架結(jié)構(gòu)的形式較簡單，剛度分布較均勻。相關(guān)實驗顯示，模型計算周期和規(guī)范模型的周期較相近。但比典型的結(jié)構(gòu)空間模型周期要大很多，在規(guī)模建議的范圍內(nèi)，在條件允許的情況下，對于空間模型進行計算，可以達到安全合理的目的。

1.6結(jié)構(gòu)高度

運用荷載計算中風振系數(shù)的計算公式，散貨碼頭的功能越強，防風網(wǎng)的面積越大，計算得出迎風面的寬度與結(jié)構(gòu)高度的比值小于0.4。通過相關(guān)工程的數(shù)據(jù)顯示，防風網(wǎng)的高度和受風條件以及堆場的貨物的堆存高度，都會互相影響，因此防風網(wǎng)的高度一般都會設(shè)置低于25m。防風網(wǎng)的高度會對風荷載計算中的高度變化系數(shù)的取值產(chǎn)生影響，從而影響防風網(wǎng)的經(jīng)濟性。

防風網(wǎng)的平面走向是和擋風的效果密切關(guān)聯(lián)，在所有上部結(jié)構(gòu)相同的情況下，風荷載高度變化系數(shù)的取值，直接關(guān)系到整體的造價。從案例2中對設(shè)計高度13m和15m的防風網(wǎng)的造價進行比較：防風網(wǎng)設(shè)置同樣的上部結(jié)構(gòu)，因防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度的不同，兩種高度的防風網(wǎng)造價呈現(xiàn)出明顯差異。

2、防風網(wǎng)的設(shè)計要點：

大多數(shù)相關(guān)企業(yè)對于防風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點不了解，制造技術(shù)也不成熟?；诋斍胺里L網(wǎng)的設(shè)計水平，需要精準的控制好相關(guān)影響因素，同時在防風網(wǎng)安裝時，需對風振進行分析。風振響應分析一般會選用兩種方法：一是時域分析法，二是頻域分析法。時域分析法是指采用計算機進行模擬數(shù)據(jù)運行，以此得出風壓過程的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)用在防風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過數(shù)據(jù)分析算出結(jié)構(gòu)的動力響應，這種方法可以綜合考慮到外界因素，具有較高的實效性。而頻域分析法數(shù)據(jù)精度不高，對于防風網(wǎng)的設(shè)計參考價值較小，不建議采用。

3、總結(jié)

綜上所述，防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素，可分為以下幾個方面：第一，支架的距離的設(shè)定。由于防風特點以及生產(chǎn)條件的限制，合理的支架距離可以實現(xiàn)最優(yōu)的效益。第二，風荷載體型系數(shù)的取值，直接對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和合理性產(chǎn)生很大影響，結(jié)構(gòu)用鋼量與體型系數(shù)的取值之間成正比。第三，結(jié)構(gòu)自振周期，自振周期越大，結(jié)構(gòu)對于風振的影響效果就越大，結(jié)構(gòu)的構(gòu)建斷面就越大。在這個環(huán)節(jié)不能單一注重結(jié)構(gòu)剛度的增大。必須在兩者之間找到一個平衡點。第四點，因為受地基條件的限制，基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式對于造價直接產(chǎn)生影響。事物的發(fā)展需要不斷滿足發(fā)展的需求，需及時的對防風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點進行優(yōu)化，更好的順應時代發(fā)展的需求。

參考文獻：

[1]許棟，張博曦，及春寧，楊海滔，季則舟，張志強.防風網(wǎng)揚塵庇護區(qū)湍流流場模擬數(shù)值邊界條件[J].環(huán)境工程學報，2018，12（10）：2825-2832.

[2]何新民.棉花防風沙減災技術(shù)[J].農(nóng)民致富之友，2018（18）：61.

[3]陳凱，唐意，金新陽.中國建筑科學研究院風工程研究成果綜述[J].建筑科學，2018，34（09）：56-65.