参考规范:

JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》P42

为什么要保证钢丝绳与工字钢之间的夹角θ≥45°?

当θ ≥45°时

垂直分力(Fy)大于水平分力(Fx),这就意味着施加在工字钢和建筑结构上的不利水平力相对较小,钢丝绳主要用于承担竖向荷载产生的拉应力。

规范要求的θ≥45°,这是无数工程经验和力学计算后形成的强制性安全条文,是基于一个平衡点:既要保证卸荷有效性,使垂直分力占据主导。又要控制不利影响,将水平拉力限制在一个相对可控、结构可以承受的范围内。

当θ < 45°时

水平分力(Fx)大于垂直分力(Fy),这就意味着钢丝绳拉力的主要部分没有用来有效卸荷,反而变成了一个巨大的水平拉力,这是非常危险的。

◆ 对悬挑工字钢的危害:工字钢产生过大的水平位移,可能拉裂其锚固点,使工字钢承受额外的弯矩,可能造成其向上翘曲或整体失稳,极大削弱其承载能力。

◆对建筑结构(梁、板、墙)的危害: 这个巨大的水平力最终会通过锚环传递给建筑结构的边梁或楼板。结构边梁设计时主要考虑承受竖向荷载和较小的水平风荷载,并没有考虑承受如此巨大的集中水平拉力。这可能导致锚固点混凝土被局部拉碎、劈裂,楼板或边梁产生裂缝,影响结构安全。

◆钢丝绳自身效率低下且不安全: 夹角越小,在提供相同的垂直承载力(Fy)的前提下,钢丝绳需要承受的总拉力(F)就越大,这不仅需要更粗的钢丝绳,而且其安全余量被大大浪费,绳内应力极高,存在断裂风险。