建筑施工楼层临边安全防护栏杆的改进研究*

金坚强

(衢州学院， 浙江 衢州 324000)

建筑施工楼层临边安全防护栏杆的改进研究*

金坚强

(衢州学院， 浙江 衢州 324000)

建筑防护栏杆是我国建筑施工临边安全防护重要和有效的措施之一，楼层边的安全防护非常重要。建筑用脚手架在长期使用过程中由于保养不当、过期使用等原因，壁厚达不到规范要求。以钢管为原材料，设计了一种简易、安全的防护栏杆，既解决了脚手架大面积更换造成社会资源浪费的问题，又达到了国家行业对建筑施工安全防护的要求。

防护；固定座；横杆；安全

建筑防护栏杆是我国建筑施工临边安全防护重要和有效的措施之一。传统的建筑防护栏杆采用钢管及各种扣件组合而成，工艺粗糙，稳定性差，难以满足日益增强的安全防护要求。其所使用的钢管和扣件量大，成本高，占用空间，妨碍进入操作面施工作业；另外，钢管搭设时内外突出，既阻碍通行又易造成人员碰撞受伤。施工单位搭设外脚手架钢管要求为48 mm×4.6 mm，现有脚手架由于保养不当、过期使用等原因，实际壁厚降低到4 mm左右，如果全部更换就只能按废铁处理。临边防护栏杆相对强度和稳定性要求较低，如果采用废弃脚手架钢管改造，可使其简捷、稳固，制作安装拆除更加方便，无需大量人力物力，既降低了施工成本，又安全、美观、可周转实用，符合建筑业向工具化、标准化发展的趋势，必将受到广大施工单位好评。

目前，我国有关防护栏杆的设置要求主要有2个方面：一方面是对临边防护栏杆横杆高度、立杆间距，不同材料上固定连接件的要求；另一方面是按“临边作业防护栏杆设计计算方法”对其进行弯矩、挠度、弯曲强度等力学检验。本文基于上述背景，进行了施工楼层边安全防护栏杆的改进研究[1]。

1 栏杆设计

1.1 应用范围

该防护栏适用于临边空间两边有结构主体柱子或剪力墙的结构，防护栏杆由上下2道横杆及栏杆柱组成，上杆离地高度为1.2 m，下杆离地高度为0.6 m。当横杆长度>2 m时，必须加设栏杆柱。当临边外侧临街道时，除设置防护栏杆外，敞口立面必须采取满挂密目安全网，做全封闭处理[2]。

1.2 使用材料

采用的材料见表1。

表1 跨度6 m的材料用量表

2 改进设计的力学分析

目前，我国有关防护栏杆的安全要求包括栏杆柱固定及其与横杆连接，其整体构造应使防护栏杆在上杆任何处能经受任何方向的1 000 N的外力。主要从2个方面验算其安全性：1) 按《高空作业临边防护规定》验算临边防护栏杆横杆高度、立杆间距，对于不同材料上固定连接件的要求，整体构造受外力都有明确规定；2) 按“临边作业防护栏杆设计计算方法”对其进行弯矩、挠度和弯曲强度等力学检验，荷载设计值的取用应符合现行的GB 50009—2012 《建筑结构荷载规范》 有关规定，强度设计值的取用应符合相应结构设计规范的有关规定[3-4]。

2.1 上横杆分析

构件之间的链接采用直角式扣件连接，连接处无法转动。上横杆计算简图如图1所示。

图1 上横杆安全计算图

由于图1为多次超静定结构，可将扣件处的支座简化为铰支座，原本固定的支座可以承受一定的弯矩，简化后则不能承受弯矩。若简化后均满足要求，则原支座必然满足要求。简化后简图如图2所示。

图2 简化后上横杆安全计算图

钢管φ45 mm×3.5 mm的自重形成的荷载：

q=7.85×106×2×π×(2 400/1 000)×(3.5/1 000)=41.4 (N/m)。

规范中规定，栏杆受任意方向1 kN作用处为最危险截面处(固端出现最不利内力)。

该计算模型简图为一次超静定结构。其基本体系为:

所以，固端处的剪力和弯矩分别为：

FV=(41.4×3+1 000-1 834.5)=-710.3 (N)

2.2 两端支座计算分析

2.2.1 验算焊缝强度

由于底座的一小段钢管(φ35 mm×3.5 mm)的自重起到抵抗作用，可忽略不计。危险截面处受到剪力和弯矩的共同作用。

式中，焊脚尺寸hf=10 mm。

所以，焊缝强度满足要求。

2.2.2 验算膨胀螺栓强度

作用于单个螺栓的最大拉力：

根据国家标准规范，M10膨胀螺栓的允许拉力为700 kg，允许剪力为520 kg，所以膨胀螺栓强度满足要求。

2.3 立杆验算

立杆安全计算如图3所示，简化后立杆安全计算如图4所示。

图3 立杆安全计算图

图4 简化后立杆安全计算图

则固定端处的剪力和弯距为：

FV=1 000-1 650=-650 (N)(↓)

M=-(1 000×1.5-1 650×1.2)=480 (N·m)

2.4 底部支座验算

2.4.1 验算焊缝强度

由于底座的一小段钢管(φ35 mm×3.5 mm)的自重起到抵抗作用，可忽略不计。危险截面处受到剪力和弯矩的共同作用。

式中，焊脚尺寸hf=10 mm。

所以，焊缝强度满足要求。

2.4.2 验算膨胀螺栓强度

单个螺栓所受剪力：

作用于单个螺栓的最大拉力：

所以膨胀螺栓强度满足要求。

2.5 下横杆验算

下横杆计算图如图5所示，最不利位置有2处，分别是①和②。

图5 下横杆安全计算图

若将支座情况简化为铰支时满足要求，则当支座情况为固定端也必定满足要求。

当1 kN布置在①位置时,计算简图如图6所示。

图6 简化后下横杆安全计算图

当1 kN布置在②位置时，计算简图如图7所示:。

图7 2位置简化后下横杆安全计算图

由于直角扣件的抗滑移承载力设计值为8 000 N，所以，下横杆满足要求。

3 结语

本文主要研究了结合构造知识，在节点连接、固定方式等方面加以改进建筑施工楼层边安全防护栏杆，以力学原理结合《建筑结构荷载规范》等技术标准，并进行弯矩和弯曲强度等设计要求验算。论证期间走访了多家施工单位，得到很多建议和意见，在尽量保证施工简易性、操作性的前提下，减少了材料使用率，减小了施工劳动强度。文中提及的改进型楼层边安全栏杆，具有装拆方便、简捷稳固、整齐大方和经济实用等优点，有一定的研究意义。

[1] 李培臣. 高层建筑施工临边的安全防护[J]. 建筑安全,2000(9):8-9.

[2] 倪卫国. 建筑施工临边及洞口作业的安全防护[J]. 建筑安全,1997(7):41-44.

[3] 宋文武. 临边洞口成品安全防护的设计与应用[J]. 福建建筑,2014(2):75-77.

[4] 何伟文. 建筑施工高处作业安全防护[J]. 建筑安全,2005(8):12-13.

*浙江省教育厅资助项目(Y201328854)

责任编辑李思文

DevelopingResearchonSecurityBarriersofBuildingConstructionBorders

JIN Jianqiang

(Quzhou College, Quzhou 324000, China)

Construction barrier is one of effective ways in building construction borders security protection, the protection of building borders is very important. Scaffolding often showed the phenomenon of low wall thickness because of improper maintenance and expiring usage. Took steel pipes as raw materials, and designed a kind of simple and secure barrier, which solved the problem of society resources waste because of changing of scaffolding. and aslo meet the requirements of security protection of construction.

protection, fixing bed, bean, security

TU 731

：B

金坚强(1981-)，男，讲师，主要从事建筑施工与节能建筑等方面的研究。

2014-11-03