中华人民共和国黑色冶金行业标准.docx
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中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T4001.2-201X
钢格栅板及配套件
第2部份:
球型栏杆
Steelbargratingandmatchingparts
Part2:
Balltypehandrailing
征求看法稿
1
2
3
4
5
6前言
YB/T4001《钢格栅板及配套件》分为三个部分：
—第1部分：
钢格栅板；
—第2部分：
球型栏杆；
—第3部分：
钢格板斜梯。
本部分为YB/T4001的第2部分。
本部分参照采纳ISO14122-3：
2001/Amd1：
2010机械平安进入机械的固定设施第3部分：
楼梯、阶梯和护栏。
附录A：
球型栏杆的荷载试验，是规范性附录。
附录B：
球型栏杆的强度计算，是资料性附录。
本部分由佛山市南海大和钢结构有限公司起草。
球型栏杆
1范围
本部分规定了球型栏杆的制作、安装与检验要求。
本部分适用于工业企业中的操作平台、楼梯、人行通道、检修栈桥、升降口等有跌落危急的场所。
不适用于民宅、街道与道路上的步行道、学校、商场、体育场馆或大型公共场所的护栏及其他移动设备。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后全部的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，激励依据本标准达成协议的各方探讨是否可运用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T700碳素结构钢
GB/T1591低合金高强度结构钢
GB/T4172焊接结构用耐候钢
GB/T1220不锈钢棒
GB/T13793-2008直缝电焊钢管
GB4053.3-2009固定式工业防护栏杆及平台平安要求
GB17888.3-2008机械平安进入机械的固定设施第3部分：
楼梯、阶梯和护栏
GB/T13912-2002金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法
3术语及定义
下列术语及定义适用于本部分。
3.1空心球hollowsphere
立柱和扶手管，横杆或弯头连接固定用的球节点。
3.2球型立柱balltypestanchion
栏杆的垂直构件，栏杆和平台连接的支柱，是一种管—球结构支柱。
3.3脚掌（基座板）baseplate
立柱和平台连接用的基座板。
3.4扶手handrail
预定让人用手抓住支撑身体的立柱上端设置的防护构件。
3.5横杆kneerail
与扶手平行安装的立柱中部的连接杆件，能够对身体的通过供应额外的防护。
3.6弯头elbow
用于平台转弯处、楼梯与平台拐弯处的连接构件。
3.7水平收口levelclosing
用于水平栏杆的端头,连接扶手管和下横杆的连接构件。
3.8角度收口angleclosing
用于斜梯栏杆的端头,连接扶手管和下横杆的连接构件。
3.9接管connectingpipe
扶手管、横杆管的连接构件。
3.10固定铆钉fixedrivet
固定立柱与连接构件或固定接管用的铆钉。
3.11踢脚板toeplate
为避开物体由走道平面下落而设置的安装于立柱下部的防护板。
4球型栏杆的构造
4.1球型栏杆是一种管—球结构组合式固定栏杆，以不同直径的空心钢球和钢管，脚掌板通过焊接而成为立柱，以空心球作为节点，连接不同直径的扶手管，横杆管，加上踢脚板组合而成为一种固定式平安防护设施，如图1所示。
图1球型栏杆的结构型式
4.2球型栏杆在工业平台上的运用，分为三种通常规格。
球型栏杆的通常规格，如表1所示。
表1球型栏杆的通常规格单位为毫米（mm）
栏杆规格
空心球外径
立柱管外径
扶手管外径
横杆管外径
500型
Ф65
Ф42
Ф33.5
Ф26.8
890型
Ф80
Ф48
Ф42
Ф33.5
1000型
Ф95
Ф60
Ф48
Ф42
球型栏杆构件的尺寸要求
1）空心球壁厚不小于3.5mm，外圆直径和厚度偏差不大于0.25mm。
2）球型柱管壁厚不小于3.25mm。
3）扶手管壁厚不小于2.0mm。
4）横杆管壁厚不小于1.5mm。
4.3球型栏杆的高度要求
4.3.1当平台、通道及作业场所距基准面高度小于2m时，球型栏杆高度应不低于900mm。
4.3.2在距基准面高度大于等于2m并小于20m的平台、通道及作业场所的球型栏杆高度应不低于1050mm。
4.3.3在距基准面高度不小于20m的平台、通道及作业场所的球型栏杆高度应不低于1200mm。
4.4球型栏杆荷载要求
4.4.1球形栏杆扶手的荷载要求
球形栏杆的扶手在任何部位经受任何方向的1000N集中载荷时，须满意下列要求：
1）其任何构件均不应出现断裂；
2）不应发生构件与紧固件的松动或脱落；
3）负载下的最大允许挠度L/250；
4）残余变形应限制在L/1000。
4.4.2球形栏杆横杆的荷载要求
球形栏杆的横杆在任何部位应能经受任何方向的700N集中载荷，负载下的最大允许挠度L/100。
4.4.3球形栏杆立柱的荷载要求
4.4.3.1球型栏杆500型立柱的荷载要求
球型栏杆500型立柱顶部应能承受水平方向或垂直向下方向不小于500N集中载荷，负载下的最大允许挠度h/50，适用于单人行走的场合。
4.4.3.2球型栏杆890型立柱的荷载要求
球型栏杆890型立柱顶部应能承受水平方向或垂直向下方向不小于890N集中载荷，负载下的最大允许挠度h/50，适用于多人行走的场合。
4.4.3.3球型栏杆1000型立柱的荷载要求
球型栏杆1000型立柱顶部应能承受水平方向或垂直向下方向不小于1000N集中载荷，负载下的最大允许挠度h/100，适用于密集人行走的场合。
5球型栏杆制作要求
5.1球型栏杆各构件的选用材料应符合荷载及平安的要求。
5.1.1采纳碳素结构钢，低合金高强度结构钢及焊接结构用耐候钢材料，其性能不低于Q235-A,并且符合GB/T700、GB/T1591、GB/T4172的要求。
5.1.2采纳铁素体不锈钢，双相不锈钢及奥氏体不锈钢材料，其性能不低于06Cr13Al，并且符合GB/T1220的要求。
5.2接点空心球应是整体成形的钢构件，不允许由两片或多片球面焊接而成，空心球的外圆直径偏差不大于0.25mm，空心球开孔后剩余的有效截面积不小于立柱管的截面积。
5.3除空心球外，立柱管上不允许有任何的开孔、开口，保证整根立柱管的截面积不减小。
5.4立柱管与接点空心球，脚掌（基座板）应坚固的焊接成为整体，全周角焊缝宽度不小于3mm，球型栏杆立柱组装焊接后必需逐根检查，不允许存在横向和纵向裂纹。
5.5脚掌（基座板）的厚度不小于6mm，厚度偏差不大于0.3mm。
5.6扶手与横杆之间，横杆之间，横杆与挡板之间的净间距不大于500mm。
5.7挡板（踢脚板）的扁钢尺寸不小于100x3mm。
假如平台设置有满意挡板功能及强度要求的其他结构边沿时，可不另设挡板。
6球型栏杆的防腐蚀措施
6.1工业腐蚀环境下运用的球型栏杆，宜采纳耐候钢或不锈钢制造，并选用较厚的壁厚，以增加腐蚀裕量。
6.2工业腐蚀环境下运用的球型栏杆的表面防护，宜采纳耐候性优良的防护涂层。
6.2.1除不锈钢球型栏杆外，球型栏杆采纳热浸镀锌表面处理。
6.2.2工业腐蚀环境下运用的球型栏杆在热浸镀锌处理之后再涂防腐涂层，如喷（浸）漆、喷（浸）塑、玻璃钢复合等。
爱护层的种类由设计部门和用户选定。
6.2.3工业腐蚀环境下的球型栏杆安装螺栓可选用不锈钢螺栓。
7球型栏杆安装要求
7.1只要存在坠落风险就必需安装栏杆。
7.2当可能坠落高度超过500mm时，必需安装栏杆。
7.3假如操作平台和设备构架或墙壁之间的间距小于200mm并且构架的防护等效于栏杆时，不须要装栏杆。
但是，当操作平台和相邻的构架之间的间距大于30mm时，要有踢脚板。
7.4球型立柱间距由栏杆荷载设计要求而定，最大间距不应超过1000mm。
7.5在中断扶手的状况下，两段栏杆间最大净间距不应超过120mm。
7.6全部进出口，应安装自关门。
自关门应具有和栏杆同样高度的扶手和横杆，并且满意下列要求：
1）自关门只能朝一个方向打开；
2）自关门的打开方向不应朝向坠落方向；
3）自关门应能很简单打开；
4）自关门应能自动关闭。
7.7即使没有坠落风险，例如两边有墙壁的楼梯，也至少要安装一侧扶手栏杆。
宽度大于或等于1200mm的楼梯应安装两侧扶手栏杆。
7.8当楼梯的上上升度超过500mm并且斜梁外侧有大于200mm的横向间距时，在其侧边应安装栏杆。
7.9在栏杆扶手的四周100mm的距离内不应有阻碍人手把握的障碍。
7.10球型立柱脚掌与平台梁的固定宜采纳焊接连接，角焊缝不小于5mm，并预留漏水孔。
当不便焊接时，可采纳螺栓连接。
7.11球型立柱与扶手管、横杆、弯头和接管的固定宜采纳焊接，也可采纳铆钉固定。
7.12挡板（踢脚板）与球型立柱的连接采纳焊接或夹紧件固定，现场装配后挡板与平台间隙不大于20mm。
7.13球型栏杆端部必需设置立柱收口或与建筑物坚固连接。
7.14球型栏杆安装时应保证平直，没有肉眼可见的明显波浪弯曲。
7.15球型栏杆由安装单位在现场组装焊接后，焊接部位必需清理焊渣，裁切口，碰损擦伤等防腐涂层遭到损伤的部位，要求现场施工负责进行防腐涂装。
8球型栏杆检验
8.1应对每批购进的球型立柱管、扶手管钢管材料抽样进行机械性能检验。
8.2球型立柱管、扶手管、横杆运用直缝电焊钢管。
8.3球型立柱管、扶手管、横杆应依据技术要求检查外径、壁厚，公差参照GB/T13793-2008《直缝电焊钢管》A级精度的要求，表2给出了常用规格的允许偏差。
表2球型栏杆用钢管外径、壁厚的允许偏差单位为毫米（mm）
外径（D）
A级精度的允许偏差
壁厚（t）
A级精度的允许偏差
>20～50
±0.50
>1.5～2.8
±10%t
>50～80
±1.0%D
>2.8～3.8
±10%t
8.4热浸锌表面处理的球型栏杆，锌层厚度应符合GB/T13912-2002《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》的规定要求。
8.5外观：
产品外表应光滑，焊缝完整光滑，无焊渣，孔边无毛刺，镀锌匀称平滑，无粗糙锌瘤。
8.6球型栏杆荷载测试
依据本部分附录A的荷载测试方法，由生产厂家定期抽样测试，从该批栏杆中随意取用球型立柱和扶手管、横杆、踢脚板组成与实际现场安装的立柱最大间距的栏杆，进行荷载试验。
球型栏杆现场安装完毕后，可选球型栏杆扶手的随意点进行试验，其结果可作为质量交付文件。
9包装标记
9.1在生产厂经检验合格的球型栏杆构件可按合同要求包装，交付现场安装。
9.2每个包装箱的球型栏杆构件产品应贴上生产厂合格标记，球型立柱、扶手管、横杆、弯头还应按图号贴上图号标记。
附录A
（规范性附录）
球型栏杆荷载测试
A1荷载测试装置
A1.1荷载测试装置如图A1所示。
图A1球型栏杆荷载测试
A1.2载荷F逐步地、无冲击地、水平地施加于扶手或者球型立柱的顶球上。
A1.3通过如图A1所示水平定位的测偏移表测量沿中心线产生的偏移量（d1,d2）。
A2球型栏杆扶手的荷载测试
A2.1球型栏杆扶手的荷载测试的预加载
如图A2所示将50%的F水平集中载荷施加于球型栏杆扶手上，3分钟后除去载荷，将偏移表重新调到零位。
A2.2扶手管在水平集中载荷F作用下挠度d的测量
如图A2所示将载荷F施加于扶手上，保持5分钟后起先测量。
图A2球型栏杆扶手的荷载测试
加载期間测量扶手的最大挠度dmax，如图A3所示。
图A3球型栏杆扶手最大挠度的测量
A3球型立柱的荷载测试
A3.1球型立柱荷载测试的预加载
如图A4所示将50%的F水平集中载荷施加于球型立柱的顶球上，3分钟后除去载荷，将偏移表重新调到零位。
图A4球型立柱的荷载测试
A3.2如图A4所示将载荷F垂直施加于球型立柱的顶球上，保持5分钟。
加载期間测量球型立柱的最大挠度dmax，如图A5所示。
图A5球型立柱最大挠度的测量
A3.3卸载后，应对残余变形进行测量并记录。
A3.4栏杆荷载试验的结果，应符合本规范正文的要求。
附录B
（资料性附录）
球型栏杆强度计算
B1球型栏杆扶手强度计算
B1.1扶手承受弯距
M=QL2/8……………………………………………………（B1）
Q=F/L……………………………………………………（B2）
式中：
M—弯距，单位为牛顿毫米（Nmm）；
Q—外加均布荷载，单位为牛顿每毫米（N/mm）；
L—栏杆扶手计算跨距，单位为毫米（mm）；
F—外加集中荷载，单位为牛顿（N）。
B1.2扶手截面惯性矩
I=π[D4-（D-2t）4]/64……………………………………………（B3）
式中：
I—截面惯性矩，单位为四次方毫米（mm4）；
D—扶手管外径，单位为毫米（mm）；
t—扶手管壁厚，单位为毫米（mm）。
B1.3扶手截面反抗矩
W=π[D4-（D-2t）4]/32D……………………………………………（B4）
式中：
W—截面反抗矩，单位为立方毫米（mm3）；
D—扶手管外径，单位为毫米（mm）；
t—扶手管壁厚，单位为毫米（mm）。
B1.4扶手强度
σ=M/W…………………………………………………（B5）
式中：
σ—扶手强度，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
W—截面反抗矩，单位为立方毫米（mm3）；
M—弯距，单位为牛顿毫米（Nmm）。
B1.5扶手强度验算
强度满意设计要求判据
σ/ƒ≤1……………………………………………………（B6）
式中：
σ—扶手强度，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
ƒ—钢材强度设计值，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）。
B1.6扶手最大弯曲挠度dmax
dmax=5QL4/384EI………………………………………………（B7）
式中：
dmax—扶手最大弯曲挠度，单位为毫米（mm）；
Q—外加均布荷载，单位为牛顿每毫米（N/mm）；
L—栏杆扶手计算跨距，单位为毫米（mm）；
E—材料弹性模量，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
I—截面惯性矩，单位为四次方毫米（mm4）。
B2球型立柱强度计算
B2.1球型立柱承受的弯矩
M=Fh……………………………………………………（B8）
式中：
M—弯距，单位为牛顿毫米（Nmm）；
F—外加集中荷载，单位为牛顿（N）；
h—球型立柱高度，单位为毫米（mm）。
B2.2球型立柱简化计算模型截面惯性矩I
球型立柱空心球节点结构的存在，增加了立柱的抗弯实力。
但是为了便利计算，将球型立柱简化为计算模型，视为等截面钢管立柱。
简化计算模型的截面参数为球型立柱钢管截面参数。
I=π[D4-（D-2t）4]/64……………………………………………（B9）
式中：
I—截面惯性矩，单位为四次方毫米（mm4）；
D—球型立柱柱管外径，单位为毫米（mm）；
t—球型立柱柱管壁厚，单位为毫米（mm）。
B2.3球型立柱简化计算模型的截面反抗矩
W=π[D4-（D-2t）4]/32D…………………………………………（B10）
式中：
W—截面反抗矩，单位为立方毫米（mm3）；
D—球型立柱柱管外径，单位为毫米（mm）；
t—球型立柱柱管壁厚，单位为毫米（mm）。
B2.4球型立柱强度
σ=M/W…………………………………………………（B11）
式中：
σ—球型立柱强度，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
W—截面反抗矩，单位为立方毫米（mm3）；
M—弯距，单位为牛顿毫米（Nmm）。
B2.5球型立柱强度验算
强度满意设计要求判据
σ/ƒ≤1…………………………………………………（B12）
式中：
σ—球型立柱强度，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
ƒ—钢材强度设计值，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）。
B2.6球型立柱最大弯曲挠度
dmax=Fh3/3EI………………………………………………（B13）
式中：
dmax—球型立柱最大弯曲挠度，单位为毫米（mm）；
F—外加集中荷载，单位为牛顿（N）；
h—球型立柱高度，单位为毫米（mm）；
E—材料弹性模量，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；
I—截面惯性矩，单位为四次方毫米（mm4）。
附：
球型栏杆强度计算实例
500型球型栏杆强度计算
500型球型栏杆参数：
扶手钢管外径：
33.5mm，壁厚2.5mm。
球型立柱钢管外径：
42mm，壁厚3.25mm。
空心球外径：
65mm，壁厚3.5mm。
球型立柱间距L=1000mm。
球型立柱高度h=1230mm。
脚掌10x50x100mm焊接锚固。
荷载要求：
扶手水平荷载Q=1000N／m。
球型立柱顶部的集中荷载F=500N。
选用材料为Q235A：
材料弹性模量E=206000N/mm2。
钢材强度设计值ƒ=215N/mm2。
1.500型栏杆扶手强度计算
栏杆扶手承受弯距M
M=QL2/8=125000Nmm
栏杆扶手管截面尺寸，D=33.5mm，t=2.5mm。
扶手管截面面积
A=π（D2-d2）/4=243.47mm2
扶手管截面惯性矩
I=π[D4-（D-2t）4]/64=29437.46mm4
扶手管截面反抗矩
W=π[D4-（D-2t）4]/32D=1757.46mm3
栏杆扶手强度
σ=M/W=71.13N/mm2
扶手强度验算
强度满意设计要求判据σ/ƒ≤1
σ/ƒ=0.33<1
强度验算σ/ƒ<1满意设计要求。
栏杆扶手最大弯曲挠度
dmax=5QL4/384EI=2.15mm
L/250=4mm
符合最大弯曲挠度小于L/250的要求。
2.500型球型立柱强度计算
球型立柱承受的弯矩
M=Fh=615000Nmm
球型立柱简化计算模型截面惯性矩
I=π[D4-（D-2t）4]/64=74782.96mm4
球型立柱简化计算模型截面反抗矩
W=π[D4-（D-2t）4]/32D=3561.09mm3
球型立柱强度
σ=M/W=172.70N/mm2
σ/ƒ=0.8<1
球型立柱强度验算σ/ƒ<1满意设计要求。
球型立柱最大弯曲挠度dmax
dmax=Fh3/3EI=20.13mm
h/50=24.6mm
符合最大弯曲挠度小于h/50的要求。
3.500型球型立柱球接点截面积验算
空心球赤道位置截面积Amax
Amax=π（D2-d2）/4=676.23mm2
最大开孔为扶手管接点开孔≤35mm
空心球开孔后最小截面积Amin
Amin=444.42mm2
球型立柱截面积A
A=395.64mm2
空心球开孔后最小截面积Amin不小于球型栏杆立柱管截面积A，符合球型立柱简化计算模型的截面设定参数。
本计算结果有效。
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