楊 侃

（深圳市建筑工務(wù)署教育工程管理中心，廣東 深圳 518040）

0 引言

金屬防護板網(wǎng)是在鋼板、鋁板等金屬板材質(zhì)上，用機械沖壓出各種孔型，然后與鍍鋅方管焊接組裝，制作而成的定型金屬板網(wǎng)。早期廣泛應(yīng)用于工具式腳手架的圍護，隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，金屬防護板網(wǎng)的應(yīng)用范圍逐步擴展，在北京、雄安新區(qū)等部分地區(qū)，已大量取代密目式安全網(wǎng)，廣泛應(yīng)用于落地式、懸挑式鋼管腳手架或承插盤扣腳手架。

金屬防護板網(wǎng)因其外觀平整美觀、抗沖擊性強、防火性能優(yōu)異、安拆便捷等優(yōu)點，加之均攤使用成本不高，很多地區(qū)的項目都開始使用，推廣應(yīng)用逐步呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢。甚至在有些地區(qū)的招標文件中會明確要求：“圍護用安全網(wǎng)應(yīng)使用金屬防護板網(wǎng)”，在局部地區(qū)，有取代密目式安全網(wǎng)的趨勢。

在工程管理上，為安全、高效、高質(zhì)量地完成承擔(dān)的建設(shè)任務(wù)，應(yīng)當(dāng)有“大膽創(chuàng)新，勇于實踐”的理念，但在涉及質(zhì)量和安全的工作上做到“安全第一，預(yù)防為主”，因此有必要對金屬防護板網(wǎng)應(yīng)用進行深入的研究和探討。

1 應(yīng)用中存在的問題

1.1 應(yīng)用上既無國家規(guī)范也無行業(yè)規(guī)范

雖然在推廣說明上，是參考工具式腳手架圍護來應(yīng)用的，但實際應(yīng)用時，在落地式、懸挑式鋼管腳手架或承插盤扣腳手架上，其連接件、固定件與工具式腳手架上完全不同，連接可靠度不能相提并論。

如圖 1、圖 2 所示，工具式腳手架金屬板網(wǎng)的連接通常采用螺栓連接，而圍護金屬防護金屬板網(wǎng)通常采用自行加工的卡件連接；從構(gòu)造就可以看出，工具式腳手架金屬網(wǎng)的緊固可靠性遠高于目前的圍護金屬網(wǎng)。

圖1 圍護金屬防護金屬板網(wǎng)連接件示意圖

圖2 工具式腳手架圍護金屬板網(wǎng)固定示意圖

1.2 荷載受力計算取值不準確

筆者研究收集了數(shù)個金屬防護板網(wǎng)施工方案，發(fā)現(xiàn)在計算書中，由于計算軟件無金屬板網(wǎng)的設(shè)定值，所以計算書中自重標準值、擋風(fēng)系數(shù)均按密目式安全網(wǎng)計算取值（自重標準值取 0.01 kN/m2，擋風(fēng)系數(shù)最大取 0.8）。

以現(xiàn)在比較常見的 0.5 mm 厚鍍鋅鋼板沖孔網(wǎng)片，孔徑 0.6 mm，孔距 4 mm 分析，開孔率約 20 %～24 %，擋風(fēng)系數(shù)約 0.96～0.91，每平方米重量約 0.06～0.08 kN（見表 1）。

表1 開孔率與擋風(fēng)系數(shù)對應(yīng)值

1.3 節(jié)點構(gòu)造不規(guī)范

因為無統(tǒng)一標準，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，幾乎每個廠家的節(jié)點構(gòu)造均不相同，出廠說明書及安裝說明書差異明顯，特別是在一些關(guān)鍵部位，如第一步和最后一步、陰陽角、異形截面等處，其固定件、構(gòu)造做法均沒有較規(guī)范的標準。

有些廠家要求金屬板網(wǎng)之間用扎帶或鐵絲緊固，有些廠家金屬板網(wǎng)之間要求用專用緊固件進行連接。暫且不論這些緊固方法是否可靠，但由于這些緊固方式不便于施工，在施工現(xiàn)場施工單位并未按廠家說明進行金屬板網(wǎng)之間緊固（見圖 3）。

圖3 部分廠家金屬板網(wǎng)間緊固要求示意圖

固定的可靠性無驗收標準，固定件的承載力要求不明確，特殊部位的防脫落構(gòu)造措施要求無驗收標準，也導(dǎo)致很難做到規(guī)范管理。

1.4 未制定防墜落安全專項措施

經(jīng)分析，一片 500 m2的外架，與使用密目式安全網(wǎng)相比，增加了約 1 500～2 000 個可能墜落的金屬件。筆者分析了多個項目的施工方案，發(fā)現(xiàn)對這一風(fēng)險的防范，均未給予足夠的重視，甚至有些施工方案連在金屬防護板網(wǎng)安拆過程應(yīng)設(shè)置安全警戒的簡單文字說明都沒有。

1.5 作業(yè)面安全圍護滯后

由于金屬防護板網(wǎng)必須在剪刀撐施工完畢并驗收合格后才能進行掛網(wǎng)作業(yè)，所以導(dǎo)致在施工作業(yè)面無安全圍護的情況出現(xiàn)；一些地區(qū)的項目，為了滿足施工作業(yè)規(guī)范的要求，不得不在作業(yè)層臨時掛設(shè)密目式安全網(wǎng)進行圍護，操作極其不便。經(jīng)測算，需為此增加圍護面積約 50 % 以上的密目安全網(wǎng)的工作量。

2 防臺風(fēng)計算的問題及不足

2.1 涉及風(fēng)荷載計算的探討

2.1.1 受臺風(fēng)侵襲地區(qū)應(yīng)重視強風(fēng)對金屬板網(wǎng)的影響

現(xiàn)有使用金屬防護板網(wǎng)代替密目式安全網(wǎng)的項目，基本均按 JGJ 130－2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》［1］（以下簡稱“JGJ 130－2011”）等相關(guān)規(guī)范進行計算并進行腳手架設(shè)計。經(jīng)筆者測算，在內(nèi)陸地區(qū)，修正前述取值錯誤的問題后，對計算結(jié)果的影響或許不大，但在沿?？赡苁芘_風(fēng)侵襲地區(qū)，這樣計算存在較大的安全風(fēng)險，在臺風(fēng)極端條件下，有可能對生命財產(chǎn)造成重大損失，必須予以足夠重視。

2.1.2 應(yīng)用金屬板網(wǎng)時風(fēng)荷載計算初探

以作用于腳手架上的水平風(fēng)荷載標準值為例，如式（1）所示。式中：μs按 JGJ 130－2011 表 4.2.6 中取 1.3φ計算；φ按前述表 1 選最為常見的開孔率 24 % 插值計算擋風(fēng)系數(shù)約為 0.91，則μs=1；μz參照 GB 50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（以下簡稱“GB 50009－2012”）［2］表 8.2.1，分別取 30、50、100 m，地面粗糙度選城市較為的常見 C，D 類為例來計算比較，如表 2 所示。w0按 GB 50009－2012，城市選取深圳，則wk值計算如表 3 所示。

表2 風(fēng)壓高度變化系數(shù) μz

表3 風(fēng)荷載標準值（按 JGJ 130-2011 中 4.2.5 參照密目式安全網(wǎng)計算）

表4 風(fēng)速與風(fēng)壓對照表

其風(fēng)壓值經(jīng)與表3對照分析可知，當(dāng)風(fēng)壓值在0.375 2 ～0.504 1 kN/m2時，對應(yīng)風(fēng)級為 10 級，當(dāng)風(fēng)壓值在0.664 2～0.851 kN/m2時，對應(yīng)風(fēng)級為 12 級，當(dāng)風(fēng)壓值在 0.851 kN/m2以上時，對應(yīng)風(fēng)級為 12 級以上。

單片或局部密目式安全網(wǎng)受風(fēng)荷載影響破壞時，不影響整個圍護系統(tǒng)的安全；而金屬防護板網(wǎng)是剛性的緊固在腳手架上的，受風(fēng)荷載作用時，力會全面?zhèn)鬟f至腳手架，類似于圍護結(jié)構(gòu)的受力，筆者建議，可參照圍護結(jié)構(gòu)考慮陣風(fēng)系數(shù)βgz來計算風(fēng)荷載標準值，陣風(fēng)系數(shù)如表 5 所示，計算結(jié)果如表 6 所示。

表5 陣風(fēng)系數(shù)（按 GB 50009-2012 表8.6.1 選?。?/p>

表6 wk（βgz）風(fēng)荷載標準值（按 GB 50009－2012 中 7.1.1-2 考慮陣風(fēng)系數(shù)計算）

對于沿海受臺風(fēng)侵襲地區(qū)來說，10 級以上大風(fēng)，甚至 12 級颶風(fēng)并不罕見，以 2018 年 9 月 16 日在廣東登陸的“山竹”為例，其登陸時的中心附近最大風(fēng)力達 14 級以上，其風(fēng)壓最大理論值已達 1.32 kN/m2。金屬防護板網(wǎng)與密目式安全網(wǎng)相比，面臨強風(fēng)破壞時，最大的安全問題是：金屬防護板網(wǎng)一旦局部破壞，就有可能形成系統(tǒng)解體，加上金屬板網(wǎng)單張重約 12～17 kg，受風(fēng)力影響的飄墜，可能會造成大面積的財產(chǎn)及人員損傷。

近些年極端天氣對人民生命財產(chǎn)造成的重大損失屢有發(fā)生，因此，在安全措施上采取審慎的態(tài)度十分必要。

根據(jù)《中國沿海大風(fēng)陣風(fēng)西湖特征分析》［3］一文，以山東成山頭、江蘇南京、福建廈門、廣東汕尾、海南?？?5 個沿海城市氣象站的數(shù)據(jù)為例，8、9 級大風(fēng)的陣風(fēng)系數(shù)在 1.041～3.520；10 級以上大風(fēng)的陣風(fēng)系數(shù)在 1.056～3.789。而根據(jù)《深圳沿海地區(qū)陣風(fēng)系數(shù)的特征》［4］一文，深圳在季風(fēng)型和熱帶氣旋性影響下的陣風(fēng)系數(shù)分別為 0.90～3.10 和 0.83～2.79。也從另一側(cè)面證明了表 5 中陣風(fēng)系數(shù)取值的合理性，以及在沿海受臺風(fēng)侵襲地區(qū)金屬防護板網(wǎng)驗算中納入陣風(fēng)系數(shù)的必要性。

由上述風(fēng)荷載的基本計算也可知，考慮陣風(fēng)系數(shù)，會導(dǎo)致風(fēng)荷載標準值計算的差異極大，這也將直接影響以值計算的“立桿穩(wěn)定”和“連墻件承載力與穩(wěn)定”的計算結(jié)果。

2.2 計算舉例

以 C 類區(qū)域較為常見的立桿間距 1.5 m，步距2.0 m，連墻件二步三跨的外墻雙排架為例驗算。

2.2.1 連墻件強度驗算

連墻件軸向力設(shè)計值N1w=1.4×Wk×Aw=25.2×Wk，則計算結(jié)果如表 7 所示。

表7 連墻件軸向力表（陣風(fēng)系數(shù)）（按 JGJ 130-2011 公式 5.2.13 計算）

連墻件承載力驗算如下。

可知，在前述限定條件下，連墻桿即使在極端不利情況下亦無問題。所以按規(guī)范和標準設(shè)置的連墻件，其強度及穩(wěn)定性均能滿足金屬防護板網(wǎng)的安全。

2.2.2 立桿彎矩設(shè)計值計算

按 JGJ 130－2011 中公式Mw=0.9×1.4Wklah2÷10=0.756×Wk計算，則計算結(jié)果如表 8 所示。

表8 立桿彎矩設(shè)計值與重現(xiàn)期、距地高度對應(yīng)值（按JGJ 130－2011公式 5.2.9 計算）

按 GB 51210－2016《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標準》（以下簡稱“GB 51210－2016”）［5］中公式Mwd=0.6×1.4×0.05×0.6WklaH12=0.61×Wk計算，則計算結(jié)果如表 9 所示。

表9 立桿彎矩設(shè)計值（按GB 51210-2016公式6.2.6計算）

立桿穩(wěn)定性驗算：軸向力設(shè)計值N取 8 kN，組合風(fēng)荷載。

可知，在深圳，地面粗糙度 C 類地區(qū)，在金屬防護板網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)≥0.83 的前提下，立桿軸向力值 8 kN 時，按照立桿間距 1.5 m，步距 2 m 搭設(shè)的雙排鋼管腳手架，背靠建筑物為“敞開、框架和開洞墻”狀況，按 JGJ 130－2011 計算，搭設(shè)高度 30 m 時，遇 12 級及以上大風(fēng)，立桿穩(wěn)定性不滿足要求，如果考慮陣風(fēng)系數(shù)，則遇 10 級大風(fēng)時，立桿穩(wěn)定性驗算即不符合要求。

假定在大風(fēng)時，腳手架處于沒有施工荷載的理想狀態(tài)，僅考慮腳手架自重及構(gòu)配件荷載，將立桿軸向力值取 4.5 kN，在前述條件下，經(jīng)計算Mw≈0.74 時，立桿穩(wěn)定性計算值會≥f，查“表 7”可知：在不考慮陣風(fēng)系數(shù)的情況下，搭設(shè)高度約 50 m 的金屬板網(wǎng)圍護腳手架遇 12 級以上大風(fēng)可能會變形失穩(wěn)。如果考慮陣風(fēng)系數(shù)，則搭設(shè)高度約 60 m 時，遇 10 級大風(fēng)就可能會變形失穩(wěn)。如果按 GB 51210－2016 中公式計算，搭設(shè)高度會有提高，但亦非全部安全，詳見表 8 數(shù)值。

當(dāng)然，更精確地計算會受到金屬板網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)、離地面高度、步距、立桿間距、地區(qū)風(fēng)壓值等數(shù)據(jù)的影響，但上述計算已經(jīng)可以證明，腳手架圍護金屬板網(wǎng)的使用，是具有一定風(fēng)險的，是并非可以隨意使用的一種材料。

2.3 風(fēng)荷載驗算存在的問題

2.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取值不準確

經(jīng)筆者分析收集的數(shù)份腳手架計算書，發(fā)現(xiàn)安全網(wǎng)自重標準值、安全網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)等取值均存在各種錯誤；特別是安全網(wǎng)自重標準值按密目網(wǎng)的 0.01 取值與按金屬網(wǎng)的 0.058 相比，按 18 m 挑架計算，考慮金屬網(wǎng)增加的構(gòu)配件后，差值約 1 kN。

2.3.2 均未考慮陣風(fēng)系數(shù)

現(xiàn)在的腳手架計算書，按 J G J 1 3 0－2 0 11和 GB 51210－2016 的規(guī)定計算，均未考慮陣風(fēng)系數(shù)。但筆者認為，在易受臺風(fēng)侵襲地區(qū)，由于金屬防護板網(wǎng)一旦局部破壞，就有可能形成系統(tǒng)解體；加上金屬板網(wǎng)單張重約 12～17 kg，受風(fēng)力影響的飄墜，可能會造成大面積的財產(chǎn)損毀或人員傷害事故，所以當(dāng)使用金屬板網(wǎng)時，在計算中按 GB 50009－2012 中圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載公式，納入陣風(fēng)系數(shù)進行驗算是十分必要。而且，GB 51210－2016 中第 5.1.8 條也規(guī)定：“高聳塔式結(jié)構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)等特殊腳手架結(jié)構(gòu)在水平風(fēng)荷載標準值計算時，應(yīng)計入風(fēng)振系數(shù)?！?/p>

在此，期待高校和科研機構(gòu)的專業(yè)研究人員能夠通過風(fēng)洞試驗，抗臺風(fēng)實驗等各種技術(shù)手段確定金屬板網(wǎng)的合理陣風(fēng)系數(shù)取值，為這項應(yīng)用提供有力支撐。

3 措施及建議

3.1 應(yīng)按危大工程進行管理

金屬防護板網(wǎng)的應(yīng)用，除應(yīng)遵守現(xiàn)行法律、法規(guī)、規(guī)范、規(guī)定等各項要求外，應(yīng)明確按照《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》（以下簡稱《危大工程管理規(guī)定》）對金屬防護板網(wǎng)使用進行管理。

1）腳手架工程不屬于危大工程范圍的，使用金屬防護板網(wǎng)應(yīng)按《危大工程管理規(guī)定》附件 1 第七項第六條“采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備可能影響工程施工安全，尚無國家、行業(yè)及地方技術(shù)標準的分部分項工程”進行管理，編制專項施工方案。

2）腳手架工程本身屬于“危險性較大”或“超過一定規(guī)模的危險性較大”工程范圍的，金屬防護板網(wǎng)與其一同進行管理。

3）建設(shè)單位在招標文件中明確要求使用金屬防護板網(wǎng)的，應(yīng)在危大工程清單中應(yīng)予以注明。

4）申請辦理安全監(jiān)督手續(xù)提交危大工程清單及其安全管理措施等資料時，如果項目招標文件明確使用金屬防護板網(wǎng)的，提交的資料中應(yīng)有相關(guān)專篇或?qū)ｍ椯Y料。

3.2 專項施工方案關(guān)鍵內(nèi)容

3.2.1 材料要求

金屬防護板網(wǎng)的材質(zhì)、規(guī)格型號、板材厚度，邊框壁厚等關(guān)鍵數(shù)值應(yīng)清晰明確，筆者試算的理論重量如表 10 所示。

表10 沖孔金屬板網(wǎng)每平方米理論重量參考值 kg·m-2

3.2.2 關(guān)鍵指標

自重標準值應(yīng)按實際計算，為保證金屬防護板網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)不大于密目式安全立網(wǎng)的 0.8 取值，則金屬防護板網(wǎng)開孔率不得＜33 %（按φ=1.2An/Aw反推并考慮 20 % 安全系數(shù)）。

3.2.3 關(guān)鍵構(gòu)造

金屬防護板網(wǎng)廠家必須提供詳細的安裝說明書，施工單位的專項安裝方案不得低于廠家要求。且應(yīng)符合以下關(guān)鍵項的要求。

1）應(yīng)限定每個安裝單元的最大面積，在每個安裝單元的最底和最高處，均應(yīng)使用加長連接件，固定在兩道縱向水平桿上，以具備可靠的承托力。

2）無論采用何種連接件，均應(yīng)保證金屬防護板網(wǎng)能固定在架體上，并能承受 1.0 kN 的偶然水平荷載。

3.2.4 安全措施

使用金屬防護板網(wǎng)的項目，必須制定詳細安全專項措施，保證金屬板網(wǎng)在裝、拆過程中的安全，主要要求如下。

1）嚴禁交叉作業(yè)。在金屬板防護網(wǎng)裝、拆過程中，不得進行任何形式的交叉作業(yè)。

2）必須設(shè)置安全警戒。金屬防護板網(wǎng)安裝及拆除過程中，應(yīng)設(shè)置警戒區(qū)域，并有專人值守，防范金屬件墜落傷人的風(fēng)險。

3）安裝及拆除作業(yè)必須在白天進行。遇 5 級及以上大風(fēng)和大雨、濃霧和雷雨等惡劣天氣時，嚴禁進行裝、拆作業(yè)。

4）專項驗收。金屬防護板網(wǎng)安裝完成后，應(yīng)經(jīng)專項驗收合格后方可使用，專項驗收合格后，安全警戒區(qū)域方可撤除。

5）過程檢查。應(yīng)制定定期檢查制度，遇 6 級及以上大風(fēng)后復(fù)工時，應(yīng)進行檢查，確認合格后方可使用。

3.3 制定行業(yè)規(guī)范

金屬板網(wǎng)廠家應(yīng)與科研及有關(guān)協(xié)會合作，結(jié)合專家評審，盡快制定行業(yè)規(guī)范。

3.4 材料優(yōu)化

金屬板網(wǎng)的網(wǎng)眼設(shè)計及構(gòu)配件應(yīng)結(jié)合施工要求進行優(yōu)化，實現(xiàn)快裝快拆，安全高效。

3.5 嚴把計算關(guān)

在受臺風(fēng)侵襲地區(qū)，在目前腳手架金屬板網(wǎng)設(shè)計及計算均存在各種問題的情況下，有關(guān)管理部門和單位也不應(yīng)以一紙文件的形式，將安全管理風(fēng)險轉(zhuǎn)移至施工單位，而施工單位項目技術(shù)負責(zé)人也應(yīng)牢記主體責(zé)任的職責(zé)，在圍護腳手架設(shè)計計算中嚴禁不負責(zé)任的“湊數(shù)字、做樣子”的行為。

4 結(jié)論

1）目前圍護金屬板網(wǎng)的應(yīng)用及計算均存在不規(guī)范的行為，因其一旦破壞后的危害性較大，在使用管理上應(yīng)予以足夠重視。

2）建議明確將金屬防護板網(wǎng)的應(yīng)用納入危大工程進行管理。

3）在受臺風(fēng)侵襲地區(qū)，在目前腳手架金屬防護板網(wǎng)設(shè)計及計算均存在各種問題的情況下，搭設(shè)高度超過 50 m 的腳手架時，慎用金屬板網(wǎng)替代密目式安全網(wǎng)。

4）使用金屬防護板網(wǎng)在安全驗算時，建議參考圍護結(jié)構(gòu)納入陣風(fēng)系數(shù)，確保使用安全。Q