滿堂扣件式鋼管支撐架立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算方法的探討

范國富

中油吉林化建工程有限公司 吉林 吉林 132021

品茗建筑施工安全計(jì)算軟件（以下簡稱“品茗”）是依據(jù)各類危大工程安全管理規(guī)定和相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范研發(fā)的高效施工安全計(jì)算軟件，但其滿堂扣件式鋼管支撐架（以下簡稱“支撐架”）頂部立桿段的實(shí)際長細(xì)比的計(jì)算方法得到的結(jié)果違背插入法的基本原理；支撐架非頂部立桿段的實(shí)際長細(xì)比計(jì)算時(shí)，《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）只給出承載力線性插入的原則，沒有明確具體可操作的方法。本文通過大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析、計(jì)算方法的假定和驗(yàn)證，旨在探討一種明確、合理和簡捷的計(jì)算方法。

1 品茗的支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算結(jié)果

1）品茗依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》附錄D中表D-1、表D-2中同一立桿間距下，立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點(diǎn)的長度a為0.2 、0.5 m時(shí)的立桿計(jì)算長度系數(shù)μ1,0.2和μ1,0.5，當(dāng)a在[0.2,0.5]區(qū)間時(shí)，以a為自變量，插入求出因變量計(jì)算長度系數(shù)μ1-a，以其算出立桿實(shí)際長細(xì)比計(jì)算中所用的計(jì)算長度ls，從而計(jì)算出實(shí)際長細(xì)比。

2）依照品茗的上述計(jì)算方法，以普通剪刀撐設(shè)置時(shí)a＝0.35 m為例， 步距h為0.6、0.9、1.2 m時(shí)，實(shí)際長細(xì)比λs的計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)際長細(xì)比λs計(jì)算

2 《標(biāo)準(zhǔn)》的支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算結(jié)果

《標(biāo)準(zhǔn)》附錄D-1中，普通剪刀撐設(shè)置時(shí)，其計(jì)算結(jié)果如表2所示。

3 品茗與《標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算結(jié)果的矛盾

1）對比表1和表2，可以發(fā)現(xiàn)：表1中的實(shí)際長細(xì)比λs超出了表2中的實(shí)際長細(xì)比λs,0.2和λs,0.5的區(qū)間范圍。此計(jì)算結(jié)果違背了插入法的基本原理。

表2 《標(biāo)準(zhǔn)》中的頂部立桿段的實(shí)際長細(xì)比λs,0.2和λs,0.5

2）《標(biāo)準(zhǔn)》的5.4.9條規(guī)定：支撐架立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點(diǎn)的長度0.2 m＜a＜0.5 m時(shí)，承載力（而不是品茗中的計(jì)算長度系數(shù)）按線性插入值，顯然，上面的計(jì)算結(jié)果違背了《標(biāo)準(zhǔn)》的這一原則。

3）《標(biāo)準(zhǔn)》中雖明確了承載力按線性插入值，但未說明具體的承載力線性插入方法，需進(jìn)一步明確和完善。

4 支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算方法

1）同一立桿間距下，支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算的兩步法：第1步，步距兩級之間線性插入計(jì)算出計(jì)算長度系數(shù)μ1,0.2、μ1,0.5；第2步，依據(jù)計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls2。當(dāng)a在[0.2,0.5]區(qū)間時(shí)，利用上兩步的計(jì)算結(jié)果，直接線性插入計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls2。依據(jù)計(jì)算長度和立桿回轉(zhuǎn)半徑，可計(jì)算出實(shí)際長細(xì)比λs2。

2）同一立桿間距下，支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算的一步法：將《標(biāo)準(zhǔn)》中的表D-1和表D-2直接轉(zhuǎn)換為實(shí)際計(jì)算長度工具用表，直接線性插入計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls1。當(dāng)a在[0.2,0.5]區(qū)間時(shí)，利用上一步的計(jì)算結(jié)果，直接線性插入計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls1。依據(jù)計(jì)算長度和立桿回轉(zhuǎn)半徑，可計(jì)算出實(shí)際長細(xì)比λs1。

3）經(jīng)過對以上2種計(jì)算方法的結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，λs1/λs2在[0.984 5,0.999 4]（普通剪刀撐）、[0.985 2,0.999 5]（加強(qiáng)剪刀撐）之間，假定的計(jì)算方法與《標(biāo)準(zhǔn)》中的計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果高度一致，可以采用更為簡捷的、更適合軟件使用的一步法。

5 支撐架非頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算方法

1）同一立桿間距下，支撐架非頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算的兩步法：第1步，步距兩級間線性插入計(jì)算出計(jì)算長度系數(shù)μ2；第2步，依據(jù)計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls2。依據(jù)計(jì)算長度和立桿回轉(zhuǎn)半徑，計(jì)算出實(shí)際長細(xì)比λs2。

2）同一立桿間距下，支撐架非頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算的一步法：將《標(biāo)準(zhǔn)》中的表D-3和表D-4直接轉(zhuǎn)換為實(shí)際計(jì)算長度工具用表，線性插入計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls1。依據(jù)計(jì)算長度和立桿回轉(zhuǎn)半徑，可計(jì)算出實(shí)際長細(xì)比λs1。

3）經(jīng)過對以上2種計(jì)算方法的結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，λs1/λs2在[0.962 6,0.996 8]（普通剪刀撐）、[0.962 6,0.996 9]（加強(qiáng)剪刀撐）之間，假定的計(jì)算方法與《標(biāo)準(zhǔn)》中的計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果高度一致，可以采用更為簡捷的、更適合軟件使用的一步法。

6 實(shí)際長細(xì)比在一定的區(qū)間范圍內(nèi)與承載力呈線性關(guān)系的分析

6.1 立桿穩(wěn)定長細(xì)比的計(jì)算

按照《標(biāo)準(zhǔn)》5.4.9條款，支撐架頂部立桿段穩(wěn)定長細(xì)比計(jì)算中所有的計(jì)算長度lw＝kls，立桿穩(wěn)定長細(xì)比λw＝lw/i＝kls/i＝kμ1,a（h+2a）/i。其中：ls為立桿實(shí)際長細(xì)比計(jì)算中所用的計(jì)算長度；k為支撐架立桿長度附加系數(shù)，見《標(biāo)準(zhǔn)》表5.4.9；i為支撐架立桿的回轉(zhuǎn)半徑。

6.2 支撐架最大的立桿穩(wěn)定長細(xì)比之差

由于k值的放大作用，lw、λw均得到k倍的放大，則立桿穩(wěn)定長細(xì)比之差Δλw＝kΔλh或Δλw＝kΔλa，最大的立桿穩(wěn)定長細(xì)比之差Δλw,max＝kmax·max{Δλh,Δλa}，kmax為支撐架竴長度附加系數(shù)的最大值。

計(jì)算得出，插入?yún)^(qū)間的支撐架立桿的最大長細(xì)比之差Δλw,max＝1.291×17.1≈22；支撐架的立桿穩(wěn)定長細(xì)比在166（最小實(shí)際長細(xì)比143.6∶1.155）和265（最大實(shí)際長細(xì)比205.2∶1.291）之間。

6.3 分析結(jié)論

經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，最大長細(xì)比之差Δλw,max為22的兩點(diǎn)之間，采用直線插入法，以穩(wěn)定長細(xì)比λw為自變量，以穩(wěn)定系數(shù)φ為因變量，直線插入的φ值為GB 50018—2002《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[2]中φ值的0.994 6～1.011 1倍，直線插入法的精度完全滿足要求。可以確定：立桿穩(wěn)定長細(xì)比λw在[166,265]區(qū)間內(nèi)，最大長細(xì)比之差Δλw,max為22的兩點(diǎn)之間，立桿的實(shí)際長細(xì)比λs、穩(wěn)定長細(xì)比λw、穩(wěn)定系數(shù)φ與穩(wěn)定承載力均呈線性關(guān)系[2]。

7 結(jié)語

1）品茗的支撐架頂部立桿段實(shí)際長細(xì)比計(jì)算結(jié)果違背插入法的基本原理和《標(biāo)準(zhǔn)》的原則，其計(jì)算方法不可取。

2）《標(biāo)準(zhǔn)》給出了支撐架在同一立桿間距下，非頂部立桿段的承載力按線性插入的計(jì)算原則，但缺少具體的可操作的方法,且其計(jì)算原則不便于軟件應(yīng)用。

3）若將《標(biāo)準(zhǔn)》中的表D-1至表D-4直接轉(zhuǎn)換為實(shí)際計(jì)算長度工具用表，支撐架立桿段可以一步（不用先求出計(jì)算長度系數(shù)μ1和μ2）直接線性插入計(jì)算出實(shí)際計(jì)算長度ls1。進(jìn)而求出實(shí)際長細(xì)比、穩(wěn)定長細(xì)比、穩(wěn)定系數(shù)和穩(wěn)定承載力，此方法合理、簡便、快捷且適合軟件應(yīng)用。