1、中华人民共和国黑色冶金行业标准南海大和钢结构YB/T 4001.2-201X钢格栅板及配套件第2部分: 球型栏杆Steel bar grating and matching parts Part 2: Ball type handrailing征求意见稿123456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：钢格板楼梯。本部分为YB/T4001的第2部分。本部分参照采用ISO 14122-3：2001/Amd 1：2010机械安全 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
2、杆的强度计算，是资料性附录。本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由全国钢标准化技术委员归口。本部分起草单位：佛山市南海大和钢结构有限公司、冶金工业信息标准研究院。本部分主要起草人：本部分为首次发布。 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、升降口等有跌落危险的场所。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，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，
3、鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使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 50661-2011 钢结构焊接规范GB/T13793-2008 直缝电焊钢管GB4053.3-2009 固定式工业防护栏杆及平台安全要求GB17888.3-2008 机械安全 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
4、hollow sphere立柱和扶手管、横杆或弯头连接固定部位的球节点。3.2 球型立柱 ball type stanchion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）base plate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，能够对身体的通过提供额外的防护。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 level closing用于水平栏杆的端头，连接扶手管和下横杆的连接构件。3.
5、8 角度收口 angle closing 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 connecting pipe扶手管、横杆管的连接构件。3.10 固定铆钉 fixed rivet固定立柱与连接构件或固定接管用的铆钉。3.11 踢脚板 toe plate为避免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安全防护设施，如图1所示。图1 球型栏杆的结构型式4.2 球型栏杆在工
6、业平台上的使用，有如下三种通常规格。4.2.1 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654233.526.8890型80484233.51000型956048424.2.2 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
7、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集中荷载时，须满足下列要求：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集中荷载，负载下的最大允许挠度L/100。4
8、.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的集中荷载，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的集中荷载，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的集中荷载，负载下的最大允许挠度h/100，适用于紧急撤离路线通道和密集人行走的场合。5 球
9、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安全的要求。5.1.1 采用碳素结构钢，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 采用铁素体不锈钢，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。
10、5.4 立柱管与接点空心球，脚掌(基座板)应牢固的焊接成为整体，全周角焊缝宽度不小于3mm，球型栏杆立柱组装焊接后必须逐根检查，不允许存在横向和纵向裂纹。5.5 立柱的组装焊接应符合GB50661-2011钢结构焊接规范规定。5.6 脚掌（基座板）的厚度不小于8mm，厚度偏差不大于0.3mm。5.7 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。5.8 挡板(踢脚板)的扁钢尺寸不小于100x3mm。如果平台设置有满足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 工业腐蚀环境下使用的球型栏杆，宜采用耐候钢或不锈钢制造，并选用较厚的壁厚，以增
11、加腐蚀裕量。6.2 工业腐蚀环境下使用的球型栏杆的表面防护，宜采用耐候性优良的防护涂层。6.2.1 除不锈钢球型栏杆外，球型栏杆采用热浸镀锌表面处理。6.2.2 工业腐蚀环境下使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。保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须安装栏杆。7.2 当可能坠落高度超过500mm时，必须安装栏杆。7.3 如果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，不需要装栏杆。但是，当操作平台和相邻的构
12、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 在中断扶手的情况下，两段栏杆间最大净间距不应超过120mm 。7.6 所有进出口，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，并且满足下列要求：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) 自关门应能很容易打开；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 当楼梯的上升高度超过500mm并且斜梁外侧有大于200mm的横向
13、间距时，在其侧边应安装栏杆。7.9 在栏杆扶手的周围100mm的距离内不应有妨碍人手把握的障碍。7.10 球型立柱脚掌与平台梁的固定宜采用焊接连接，角焊缝不小于6mm，并预留漏水孔。当不便焊接时，可采用螺栓连接。7.11 球型立柱与扶手管、横杆、弯头和接管的固定宜采用焊接，也可采用铆钉固定。7.12 挡板(踢脚板)与球型立柱的连接采用焊接或夹紧件固定，现场装配后挡板与平台间隙不大于10mm。7.13 球型栏杆端部必须设置立柱收口或与建筑物牢固连接。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，焊接部位必须清理焊渣，裁切口，碰损擦伤
14、等防腐涂层遭到损伤的部位，现场施工负责进行防腐涂装。8 球型栏杆检验8.1 应对每批次生产的球型立柱管、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、横杆使用直缝电焊钢管。8.3 球型立柱管、扶手管、横杆应根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20500.501.52.810%t50801.0%D2.83.810%t8.4 热浸锌表面处理的扶手管和横杆的锌层厚度应符合GB/T1
15、3793-2008直缝电焊钢管的锌层厚度要求。8.5 热浸锌表面处理的球型立柱、踢脚板，锌层厚度应符合GB/T 13912-2002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。8.6 外观：产品外表应光滑，焊缝完整光滑，无焊渣，孔边无毛刺，热浸锌处理的镀锌构件表面平滑，无粗糙锌瘤。8.7 球型栏杆荷载试验按照本部分附录A的荷载试验方法，由生产厂家按批次抽样试验，从该批栏杆中任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任意点进行试验，其结果可作为质量交付文件。9 包装标志9.1 在生产厂经
16、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志，球型立柱、扶手管、横杆、弯头还应按图号贴上图号标志。附录 A(规范性附录)球型栏杆荷载试验A1 荷载试验装置A1.1 荷载试验装置如图A1所示。图A1 球型栏杆荷载试验A1.2 荷载F逐步地、无冲击地、水平地施加于扶手、横杆的跨距中部或者球型立柱的顶球上。A1.3 通过如图A1所示水平定位的百分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试验A2.1 球型栏杆扶手的荷载试验的预加载如图A2所示将50% F的水平集中荷载施加于球型栏杆扶手的跨距中部上，3分钟后除去
17、荷载，将百分表重新调到零位。A2.2 扶手管在水平集中荷载F作用下挠度d的测量如图A2所示将荷载F施加于扶手的跨距中部上，保持5分钟后开始测量。 图A2 球型栏杆扶手的荷载试验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 球型栏杆横杆的荷载试验 横杆的的荷载试验方法参照扶手的荷载试验方法。A4 球型立柱的荷载试验A4.1 球型立柱荷载试验的预加载如图A4所示将50% F的水平集中荷载施加于球型立柱的顶球上，3分钟后除去荷载，将百分表重新调到零位。图A4 球型立柱的荷载试验A4.2 如图A4所示将荷载F 垂直施加于球型立柱的顶球上，保持5分钟。加载期間
18、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A4.3 卸载后，应对残余变形进行测量并记录。A4.4 栏杆荷载试验的结果，应符合本规范正文的要求。A5 试验报告试验报告应包括以下信息：（1）栏杆规格类型（2）试样尺寸及构件尺寸测量记录（3）栏杆扶手的试验荷载、施加位置、持续时间及最大变形挠度（4）栏杆横杆的试验荷载、施加位置、持续时间及最大变形挠度（5）栏杆立柱的试验荷载、施加位置、持续时间及最大变形挠度（6）任何失败（破裂）的细节，永久变形记录或照片（7）试验所使用施加荷载的传导装置详细描述，图纸或照片（8）计量器具的校验记录（9）试验日期及环境温度（10）试验
19、负责人的姓名，职位和资格（11）试验负责人的签名附录 B(资料性附录)球型栏杆强度计算B1 球型栏杆扶手抗弯强度计算B1.1 扶手承受弯距M=QL2/8 (B1)Q=F/L (B2)式中：M栏杆扶手弯距，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 扶手管截面惯性矩I=D4-(D-2t)4/64 (B3)式中：I扶手管截面惯性矩，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 扶手管截面模量W=D4-(D-2t)4/32D (B
20、4)式中：W扶手管截面模量，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 扶手抗弯强度=M/W (B5)式中：扶手抗弯强度，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)；W扶手管截面模量，单位为立方毫米(mm3)；M扶手管弯距，单位为牛顿毫米(Nmm)。B1.5 扶手抗弯强度验算扶手抗弯强度满足设计要求判据/1 (B6)式中： 扶手抗弯强度，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)；钢材抗弯强度设计值，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)。B1.6 扶手最大弯曲挠度dmaxdmax=5QL4/384EI (B7)式中：dmax扶手最大弯曲挠度，单位为毫米
21、(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球型立柱弯距，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，增加了立柱的抗弯能力。但是为了方便计算，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=D4-(D-2t
22、)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抵抗矩W=D4-(D-2t)4/32D (B10)式中：W截面模量，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 球型立柱抗弯强度=M/W (B11)式中：球型立柱抗弯强度，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)；W截面模量，单位为立方毫米(mm3)；M弯距，单位为牛顿毫米(Nmm)。B2.5 球型立柱抗弯强度验算球型立柱抗弯强度满足设计要求判据/
23、1 (B12)式中： 球型立柱抗弯强度，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)；钢材抗弯强度设计值，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。横杆钢管外径：26.8mm，壁厚1.5mm。球型立柱钢管外径：42m
24、m，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=1000Nm。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。钢材抗弯强度设计值=215N/mm2。1. 500型栏杆扶手强度计算栏杆扶手承受弯距MM=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=(D2-d2)/4=243.47mm2扶手管截面惯性矩I=D4-(D-2t)4/64=29437.46mm4扶
25、手管截面模量W=D4-(D-2t)4/32D=1757.46mm3栏杆扶手抗弯强度=M/W=71.13N/mm2扶手抗弯强度验算扶手抗弯强度满足设计要求判据/1/=0.331强度验算/1 满足设计要求。栏杆扶手最大弯曲挠度dmax=5QL4/384EI=2.15mmL/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=D4-(D-2t)4/64=74782.96mm4球型立柱简化计算模型截面模量W=D4-(D-2t)4/32D=3561.09mm3球型立柱抗弯强度=M/W=172.70N/mm2/=0.81球型立柱强度验算/1满足设计要求。球型立柱最大弯曲挠度dmaxdmax=Fh3/3EI=20.13mmh/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AmaxAmax=(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AminAmin=444.42mm2球型立柱截面积AA=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。
