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【摘 要】我国南方地区普遍采用竹笆板作为施工脚手架的脚手板,但目前竹笆板自重尚无明确规定,为此笔者组织有关单位进行了调查分析,提出其取值参考。
【关键词】脚手架;竹笆板;自重
Investigation and Research for weight of construction scaffolding bamboo scaffolding boards
Ding Wei-kang1,Wu Yu-wen1,Xu Yi-jun2
(1. Jiangsu Gold Civil Construction Group Co., Ltd.,Changshu Jiangsu 215500;2. Changshu City Construction Management Office ,Changshu Jiangsu 215500)
【Abstract】Widely used in southern China as the construction of bamboo scaffolding Tenth Board scaffold board, but there is no self-respecting board bamboo Tenth clear that this writer conducted a survey of the relevant units organizational analysis, propose its value for reference.
【Key words】Scaffold; Bamboo tenth board; Weight
在我国南方地区,建筑施工脚手架中普遍采用竹笆板(俗称排晒)作为脚手板,但在《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130)等相关规范和标准中未对竹笆板自重取值作明确规定。在脚手架架体设计中,脚手板自重往往只能参考JGJ130中规定的冲压钢板(0.3KN/m2)、竹串片(0.35KN/m2)或木脚手板(0.35KN/m2)取值,实际上竹笆板的自重与上述脚手板相比明显要轻得多,直接套用JGJ130规范中脚手板自重标准值进行设计计算,不符合实际且经济性比较差,故笔者组织有关单位对建筑施工脚手架中的竹笆板自重开展了调查分析和比较,得出了竹笆板自重标准值,供建筑脚手架计算时参考使用。
1. 试验方案
在进行调查研究前,调查试验小组先制定一套方案,计划分三步进行:
1.1 第一步:调查自然干燥状态下竹笆板的自重。考虑到不同企业和施工现场因进货渠道不同,竹笆板规格重量等可能存在较大差异,调查中采用分层抽样的方法来选取试样,即在每个企业或施工现场随机抽取一定数量竹笆板作为一个调查批次(一个子样),记录其尺寸和重量,得到单位面积竹笆板自重。为充分了解同一批次内以及不同批次间试样的差异,分别对每个批次和所有批次的样本数据进行统计计算,通过分析比较,确定自然干燥状态下竹笆板自重标准值。
1.2 第二步:调查竹笆板从自然干燥状态到饱和吸水状态(或称完全湿润状态)的吸水量。在第一步每个批次中随机抽取一定数量的竹笆板,分别记录其自然干燥状态和完全湿润状态下的重量,两者之差即为每块竹笆板吸收的水分重量(吸水量),然后采用数理统计分析方法确定其吸水量。
1.3 第三步:总结。根据上述两步得到的数值,计算竹笆板完全湿润状态下的重量,并综合考虑其他相关因素,合理确定脚手架设计中竹笆板的自重标准值。
2. 数理统计基本方法和选用原则
2.1 进行数值分析时,应根据样本数量多少选用以下公式:
2.1.1 当样本数量足够多时(n≥30):
数学期望(即算术平均值):μ=1n Σni=1χi (1)
均方差(即标准差): σ=[1n Σni=1(χi-μ)2] 12 (2)
2.1.2 当样本数量较少时(n<30):
数学期望(即算术平均值): μ=1n Σni=1χi (3)
均方差(即标准差): σ=[1n -1Σni=1(χi-μ)2] 12 (4)
式中 χi为第i个样本数据值
n为样本数量
2.2 图形表示。
在进行数据统计和分析时,适当选用图形工具能直观的反应数据的分布情况,当样本数量达到50时,选用直方图表示比较直观方便,有关公式如下:
极差(R): R=Xmax-Xmin(5)
组数(K):k=1+3.3lgnK=[k](6)
组距(h):h=R/K (7)
式中:Xmax为样本最大值;
Xmin为样本最小值;
n为样本数量。
2.3 在进行具体数值分析时,因样本数量较大,采用人工计算十分繁琐,且计算误差大、可靠性差,所以笔者利用Excel软件编制了专门的计算程序,基本实现了电算化,提高了计算分析的效率和准确性。
3. 调查自然干燥状态下竹笆板的自重
3.1 数据采集:从2009年2月份到7月份,笔者组织对企业新购、毛竹销售点和现场使用的竹笆板进行了调查统计。调查时以一家企业、一个销售点或一个施工现场为一个试验批次,每个批次随机抽取50块竹笆板,记录其外观尺寸和重量,调查发现新竹笆板普遍比旧竹笆板重,因此取其中5批全新自然干燥状态下的竹笆板作为分析的样本数据。
3.2 数据整理和优化:为保证统计结果的正确性,在统计分析之前先对测量数据进行可靠性检验,消除存在的异常数据,使概率特征值更具代表性和真实性。通常根据某一置信水平(置信度)舍弃有效范围以外的异常点,本次采用3σ法则进行取舍,即取99.73%的置信水平,其数据的有效范围为[μ-3σ,μ+3σ],舍弃有效范围以外的点。根据中心极限理论,当样本数量较多时,比较接近正态分布,而正态分布曲线在区间[μ-3σ,μ+3σ] 以外的概率为0.0027,如此小的概率可认为是不可能事件,因此,采用μ±3σ区间来划分数据的有效范围是比较合理的。
3.3 数据统计分析:考虑到不同批次的竹笆板可能存在一定差异,本次采用两种方法对这些数据进行统计分析,取较大值作为最终结果。第一种方法是假定五次调查中所有竹笆板特征基本一致,将五次调查得到的250个数据作为一次试验的随机变量进行统计分析。第二种方法是假定同一个批次中的竹笆板相对一致,不同批次之间的竹笆板存在较大差异,即先分别对五次调查的样本数据进行统计分析,然后再将得到的五个结果视作一次试验的五个随机变量进行分析。
图1
3.3.1 第一种方法:因样本数量较多,选择公式(1)和(2)计算(其中两个数据在有效范围以外,舍去),取平均值加两倍均方差作为竹笆板自重,即G1k=μ+2σ=5.5920+2*0.3052=6.2024(Kg/m2);将相关数据代入公式(5)、(6)和(7),画出直方图(如图1)。
3.3.2 第二种方法:首先将五次调查数据分别代入公式(1)和(2)计算,结果见表1,直方图见图2。然后将表1中的五个平均值视作一次试验中的五个随机变量,代入公式(3)和(4),得到竹笆板自重G2k=μ+2σ=5.5803+2×0.2479=6.0762。
3.3.3 将上述计算结果进行汇总,见表2,通过观察分析,发现:
(1)不同分析方法得到的样本均值μ较为接近,绝对差值:Δμ=μmax-μmin=5.9067-5.2619=0.6448, 相对差值:Δμ/μmax=10.92%,绝对差值和相对差值都比较小,说明不同批次样本的数据中心基本一致。
(2)不同分析方法得到的变异系数CV(CV=σ/μ)都比较小,最大仅为6.21%,说明样本数据的离散性很小,大部分数据分布在均值附近。
(3)在六张直方图中,基本都符合正态分布规律,且分布中心较为接近。
由此可见,无论采用上述哪种方法分析均能一致地反映研究对象的整体状况,且同一批次内和不同批次间样本特征较为接近,笔者从偏于安全考虑,取最大值作为自然干燥状态下全新竹笆板自重标准值,即G0k=μ+2σ=6.2024(kg/m2)。
4. 吸水量调查
外脚手架在使用过程中不可避免碰到雨天,由于竹子具有一定的吸水性能,竹笆板受雨淋后重量有所增加,为了解其吸水性能,选取一定数量的竹笆板,记录其自然干燥状态下自重,然后完全浸入水中48小时,保证充分湿润,取出稍微沥干后再称其重量,增加的重量即为吸水重量。
由上述分析可知,本次调查的竹笆板特性差别不大,为缩短试验时间,节约试验费用,在进行吸水量调查时,适当减少了试样的数量,在上述每批竹笆板中随机抽取10块,然后以此50块竹笆板作为一次抽样的样本,记录其尺寸和湿润前后的重量,得到单位面积竹笆板吸水量,代入公式(1)和(2),计算结果见表3,则单位面积竹笆板吸水量标准值Δ0k=μ+2σ=0.8299(Kg/m2)。
5. 结论
这几次调查试验是针对不同建筑公司、不同施工现场和不同进货渠道的竹笆板进行的随机抽查,其数据在一定范围内具有普遍的代表性,在完全湿润状态下,全新竹笆板自重标准值Gk=(G0k+Δ0k)×9.8/1000=(6.2024+0.8299)×9.8/1000=0.0689(KN/m2),在实际脚手架架体设计时,考虑到一些不确定因素,笔者建议脚手架竹笆板自重标准值取0.06~0.10 KN/m2为宜。
[文章编号]1006-7619(2009)12-20-1050
【关键词】脚手架;竹笆板;自重
Investigation and Research for weight of construction scaffolding bamboo scaffolding boards
Ding Wei-kang1,Wu Yu-wen1,Xu Yi-jun2
(1. Jiangsu Gold Civil Construction Group Co., Ltd.,Changshu Jiangsu 215500;2. Changshu City Construction Management Office ,Changshu Jiangsu 215500)
【Abstract】Widely used in southern China as the construction of bamboo scaffolding Tenth Board scaffold board, but there is no self-respecting board bamboo Tenth clear that this writer conducted a survey of the relevant units organizational analysis, propose its value for reference.
【Key words】Scaffold; Bamboo tenth board; Weight
在我国南方地区,建筑施工脚手架中普遍采用竹笆板(俗称排晒)作为脚手板,但在《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130)等相关规范和标准中未对竹笆板自重取值作明确规定。在脚手架架体设计中,脚手板自重往往只能参考JGJ130中规定的冲压钢板(0.3KN/m2)、竹串片(0.35KN/m2)或木脚手板(0.35KN/m2)取值,实际上竹笆板的自重与上述脚手板相比明显要轻得多,直接套用JGJ130规范中脚手板自重标准值进行设计计算,不符合实际且经济性比较差,故笔者组织有关单位对建筑施工脚手架中的竹笆板自重开展了调查分析和比较,得出了竹笆板自重标准值,供建筑脚手架计算时参考使用。
1. 试验方案
在进行调查研究前,调查试验小组先制定一套方案,计划分三步进行:
1.1 第一步:调查自然干燥状态下竹笆板的自重。考虑到不同企业和施工现场因进货渠道不同,竹笆板规格重量等可能存在较大差异,调查中采用分层抽样的方法来选取试样,即在每个企业或施工现场随机抽取一定数量竹笆板作为一个调查批次(一个子样),记录其尺寸和重量,得到单位面积竹笆板自重。为充分了解同一批次内以及不同批次间试样的差异,分别对每个批次和所有批次的样本数据进行统计计算,通过分析比较,确定自然干燥状态下竹笆板自重标准值。
1.2 第二步:调查竹笆板从自然干燥状态到饱和吸水状态(或称完全湿润状态)的吸水量。在第一步每个批次中随机抽取一定数量的竹笆板,分别记录其自然干燥状态和完全湿润状态下的重量,两者之差即为每块竹笆板吸收的水分重量(吸水量),然后采用数理统计分析方法确定其吸水量。
1.3 第三步:总结。根据上述两步得到的数值,计算竹笆板完全湿润状态下的重量,并综合考虑其他相关因素,合理确定脚手架设计中竹笆板的自重标准值。
2. 数理统计基本方法和选用原则
2.1 进行数值分析时,应根据样本数量多少选用以下公式:
2.1.1 当样本数量足够多时(n≥30):
数学期望(即算术平均值):μ=1n Σni=1χi (1)
均方差(即标准差): σ=[1n Σni=1(χi-μ)2] 12 (2)
2.1.2 当样本数量较少时(n<30):
数学期望(即算术平均值): μ=1n Σni=1χi (3)
均方差(即标准差): σ=[1n -1Σni=1(χi-μ)2] 12 (4)
式中 χi为第i个样本数据值
n为样本数量
2.2 图形表示。
在进行数据统计和分析时,适当选用图形工具能直观的反应数据的分布情况,当样本数量达到50时,选用直方图表示比较直观方便,有关公式如下:
极差(R): R=Xmax-Xmin(5)
组数(K):k=1+3.3lgnK=[k](6)
组距(h):h=R/K (7)
式中:Xmax为样本最大值;
Xmin为样本最小值;
n为样本数量。
2.3 在进行具体数值分析时,因样本数量较大,采用人工计算十分繁琐,且计算误差大、可靠性差,所以笔者利用Excel软件编制了专门的计算程序,基本实现了电算化,提高了计算分析的效率和准确性。
3. 调查自然干燥状态下竹笆板的自重
3.1 数据采集:从2009年2月份到7月份,笔者组织对企业新购、毛竹销售点和现场使用的竹笆板进行了调查统计。调查时以一家企业、一个销售点或一个施工现场为一个试验批次,每个批次随机抽取50块竹笆板,记录其外观尺寸和重量,调查发现新竹笆板普遍比旧竹笆板重,因此取其中5批全新自然干燥状态下的竹笆板作为分析的样本数据。
3.2 数据整理和优化:为保证统计结果的正确性,在统计分析之前先对测量数据进行可靠性检验,消除存在的异常数据,使概率特征值更具代表性和真实性。通常根据某一置信水平(置信度)舍弃有效范围以外的异常点,本次采用3σ法则进行取舍,即取99.73%的置信水平,其数据的有效范围为[μ-3σ,μ+3σ],舍弃有效范围以外的点。根据中心极限理论,当样本数量较多时,比较接近正态分布,而正态分布曲线在区间[μ-3σ,μ+3σ] 以外的概率为0.0027,如此小的概率可认为是不可能事件,因此,采用μ±3σ区间来划分数据的有效范围是比较合理的。
3.3 数据统计分析:考虑到不同批次的竹笆板可能存在一定差异,本次采用两种方法对这些数据进行统计分析,取较大值作为最终结果。第一种方法是假定五次调查中所有竹笆板特征基本一致,将五次调查得到的250个数据作为一次试验的随机变量进行统计分析。第二种方法是假定同一个批次中的竹笆板相对一致,不同批次之间的竹笆板存在较大差异,即先分别对五次调查的样本数据进行统计分析,然后再将得到的五个结果视作一次试验的五个随机变量进行分析。
图1
3.3.1 第一种方法:因样本数量较多,选择公式(1)和(2)计算(其中两个数据在有效范围以外,舍去),取平均值加两倍均方差作为竹笆板自重,即G1k=μ+2σ=5.5920+2*0.3052=6.2024(Kg/m2);将相关数据代入公式(5)、(6)和(7),画出直方图(如图1)。
3.3.2 第二种方法:首先将五次调查数据分别代入公式(1)和(2)计算,结果见表1,直方图见图2。然后将表1中的五个平均值视作一次试验中的五个随机变量,代入公式(3)和(4),得到竹笆板自重G2k=μ+2σ=5.5803+2×0.2479=6.0762。
3.3.3 将上述计算结果进行汇总,见表2,通过观察分析,发现:
(1)不同分析方法得到的样本均值μ较为接近,绝对差值:Δμ=μmax-μmin=5.9067-5.2619=0.6448, 相对差值:Δμ/μmax=10.92%,绝对差值和相对差值都比较小,说明不同批次样本的数据中心基本一致。
(2)不同分析方法得到的变异系数CV(CV=σ/μ)都比较小,最大仅为6.21%,说明样本数据的离散性很小,大部分数据分布在均值附近。
(3)在六张直方图中,基本都符合正态分布规律,且分布中心较为接近。
由此可见,无论采用上述哪种方法分析均能一致地反映研究对象的整体状况,且同一批次内和不同批次间样本特征较为接近,笔者从偏于安全考虑,取最大值作为自然干燥状态下全新竹笆板自重标准值,即G0k=μ+2σ=6.2024(kg/m2)。
4. 吸水量调查
外脚手架在使用过程中不可避免碰到雨天,由于竹子具有一定的吸水性能,竹笆板受雨淋后重量有所增加,为了解其吸水性能,选取一定数量的竹笆板,记录其自然干燥状态下自重,然后完全浸入水中48小时,保证充分湿润,取出稍微沥干后再称其重量,增加的重量即为吸水重量。
由上述分析可知,本次调查的竹笆板特性差别不大,为缩短试验时间,节约试验费用,在进行吸水量调查时,适当减少了试样的数量,在上述每批竹笆板中随机抽取10块,然后以此50块竹笆板作为一次抽样的样本,记录其尺寸和湿润前后的重量,得到单位面积竹笆板吸水量,代入公式(1)和(2),计算结果见表3,则单位面积竹笆板吸水量标准值Δ0k=μ+2σ=0.8299(Kg/m2)。
5. 结论
这几次调查试验是针对不同建筑公司、不同施工现场和不同进货渠道的竹笆板进行的随机抽查,其数据在一定范围内具有普遍的代表性,在完全湿润状态下,全新竹笆板自重标准值Gk=(G0k+Δ0k)×9.8/1000=(6.2024+0.8299)×9.8/1000=0.0689(KN/m2),在实际脚手架架体设计时,考虑到一些不确定因素,笔者建议脚手架竹笆板自重标准值取0.06~0.10 KN/m2为宜。
[文章编号]1006-7619(2009)12-20-1050