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固定式工业防护栏杆

 
固定式工业防护栏杆
 
本标准是为固定式工业防护栏杆的设计、制作和安装提供主要技术依据,以保证劳动者的安全。
    本标准适用于一般工业企业中的平台、人行通道、升降口等有跌落危险的场所,不适用于船舶和民用建筑。
    1定义
    1.1固定式工业防护栏杆:沿平台等场所敞开边缘固定安装的防护装置(如图)。
    1.2立柱:栏杆的垂直构件。
    1.3扶手:固定于立柱上端的防护构件。
    1. 4横杆:固定于立柱中部的连接构件。
    1.5挡板:固定于立柱下部的防护板。
    2技术要求
    2. 1防护栏杆的高度不得低于1050mm,在疏散通道等特殊危险场所的防护栏杆可适当加高,但不应超过1200mm。
    2.2栏杆的全部构件采用性能不低于 A3F的钢材制作。
    2.3栏杆的结构座全部采用焊接,焊接要求应符合《钢结构焊接规范》。当不便焊接时也可用螺栓连接,但必须保证结构强度。
    2.4所有构件表面应光滑、无毛刺,安装后不应有歪斜、扭曲、变形及其他缺陷。
    2.5立按和扶手宜采用外径φ33.5mm的钢管或50×4角钢,立柱间距不得大于1000mm。
    2.6横杆采用不小于30×4扁钢或φ16圆钢。横杆与上下构件的间距不得大于380mm。
    2.7挡板采用不小于100×3扇钢。
    2.8室外栏杆的挡板与平台面的间隙宜为10mm,室内不宜留间隙。
    2.9栏杆端部必须设置立校或与建筑物牢固连接。
    2.10栏杆必须涂防锈漆。并按 GB2894—82《安全标志》涂表面漆。
    3强度检验
    栏杆整体组装后,在所有相邻两根立往间的扶手中点处,从水乎方向垂直施加50kg/m的荷载,持续2min,卸载后不得有损坏和永久变形,
    4标记
    栏杆型号表示法:
    标记示例:LG—1050
    表示高度为1050mm的防护栏杆。
    —《固定式工业防护栏杆》编制说明
    一、编制过程
    《固定式工业防护栏杆》国家标准,是原国家劳动总局委托吉林省劳动保护科学研究所制订的。接受任务后,我们对国内工业栏杆的使用情况进行了重点调查,并收集了有关的国内外资料,经过了一系列的实验、研究和测试,编写了《固定式工业防护栏杆》国家标准。
    二、编写标准的目的及意义
    栏杆在工业生产中是应用最广泛但又最简单、最基本的安全防护设施。在工厂或矿山中到处可见。但我国工业使用的防护栏杆,一直没有一个统一的国家标准。所以,在使用过程中,因高度不够或强度不够以及其它原因,造成了一些伤亡事故和不应有的损失。为此,本标准结合生产实际以人机工程学为基础,从安全生产的角度出发,确定栏杆的基本尺寸数据,作为各工业企业部门统一的防护栏杆标准。
    三、制定一个什么样的标准
通过对国内外防护栏杆使用情况的具体分析,我们认为:对于防护栏杆,只作高度、扶手尺寸等参数的规定为好。这是因为不管栏杆用于什么行业,都是为了预防人员从高处跌落,所以关键的问题是栏杆的高度和强度。因此,我们决定抓住实质,对细节不作详细的规定,不过多考虑特殊情况,制订一个各行业通用的栏杆标准。
    四、确定主要参数尺寸的依据
    1.防护栏杆高度的确定
    设置防护栏杆的目的,特别是高处平台上的防护栏杆,在于防止人体从高处坠落事故的发生。它的高度是与人体身高的数值密切相关的。它要求站在栏杆内侧的人体意外向外倾斜时,能有效的发挥保护作用,不发生坠落。显然,栏杆的最低高度必须超过人体站立时的重心高度,否则,就起不到保护作用。可见,人体身高的测量数据就是设计栏杆高度的基础数据。我们在确定这一数据的时候,避免了不必要的大规模的人体测量工作,而着重搜集、借用了国内现有的人体测量数据。考虑到登高作业主要是正常男性工人进行,女工较少,而且男性身高大于女性身高,因此,在栏杆标准设计中采用男性身高值是比较妥善的。现将国内在建筑、服装、家具、空军、体育和中国科学院古脊椎动物古人类研究所与北京劳动保护研究所等单位对有关人体身高的测量数据列入表1。
    对表1中数据进行分析比较后,我们选用了1980年中国科学院古脊椎动物古人类研究所与北京劳保所联合测定,经中国科学院应用数学研究所处理的我国14个省的人体测量数据。这组数据是近年来最新的数据,样本大,测量的地区广泛,特别是包括了朝、蒙、维、回、藏、彝、壮等较多的少数民族,能较好的代表我国人群的特点。
    在人体重心高度与身高的比例问题上,到目前,我们还未看到国内有关这方面的材料。那么借用国外的研究成果是否可行呢?从资料中看到,欧美人的身材比较高大,其体形特点是长四肢短躯干型。和我国人的特点相差较大。而日本人身高的均值为1656mm,和我国人身高的均值1656.03mm很相近,只差0.03mm,而且同属于长躯干短四肢的亚洲型人种。这样在考虑我国人体重心高度时供用日本人体重心高度与身高的比例关系是完全可行的。因此,我们采用了日本松井秀治著的《运动と身体の重心》一文中所介绍的资料,男性的全身重心从头顶计算位于身长的46%处,换算成人体直立状态时的重心高度是身高的54%、以此计算我国男人直立状态时的重心高度:
    取平均身高+3倍标准差得身高值:
    1656.03+3×61.57=1840.74mm
    则重心高度为1840.74×54%=993.9996≈994mm
    穿鞋后的重心高度:994+20=1014mm。
    从统计学的角度看,此值已代表了我国99.73%的男人的重心高度。所以,防护栏杆的高度必须大了1014mm。此外考虑到人在栏杆附近走动或待杆行走姿势时,在某种程度上提高了人体的重心高度。因此对高处作业的防护栏杆的最低安全高度确定为1050mm。
    考虑到高空作业必然造成人的心理状态的改变。特别是缺乏锻炼者,在登高作业时,常常引起精神紧张,甚至产生恐惧心理,而造成不安全因素。如适当提高防护栏杆高度将会增加人们心理的安全感。因此,对于超过三级作业高度等特殊危险的场所,可在栏杆最低安金高度的基础上适当加高,但不宜超过1200mm。因为我们在作随着工作高度的增加人们要求防护栏秆高度的心理和生理指标的实验过程中,发现受试者对超过1200mm后栏杆高度增加的主观感觉差异不大。
    2.扶手外径的确定
    栏杆上部扶手的外径应采用人手握力量最大的外径。在日本“人间工学船装技术基准”中所应用和介绍的日本手握柄的力量最大时的外径为30~40mm,最佳值是34mm。我们采用了这个尺寸以保证人在高空平台上手握扶手时的舒适感和安全感。因此,扶手外径确定为33.5mm(公称直径为“1”)钢管最为理想。
    3.钢栏杆允许强度值的确定
    对防护栏杆水平横向的承载能力搜集到的国内外资料来看多少有些差异。? 美国标准中规定栏杆顶部水平负载为34kg/m,最末端立桩顶部应能承受90.72kg/m的负载。
日本工业标准中规定栏杆顶部横向承载50kg/m。
    法国对人流集中场所的栏杆规定水平推力为80kg/m。
    我国《工业与民用建筑结构荷载规范》(TJ9—74)中规定楼梯看台,阳台和上人的平顶屋面等的栏杆水平载荷应按所属房屋分别采用:
    住宅、宿舍、办公室、旅馆 ................................50kg/m;
    学校、剧场、商店、体育场 …………………………………………100kg/m。
    综上所述考虑到工业平台上的人流并不集中,并根据机械设计手册中介绍的人的最大推、拉作用是30kg和38kg,本标准对防护栏杆的承载能力遵循国家《工业与民用建筑结构荷载规范》中规定的50kg/m这一强度值。
    4.立柱、横杆间隙的确定
    (1)立柱间距
    由防护栏杆整体受力来确定立技间距是一个比较复杂的问题,对这个问题我们请教了吉林工学院材力教研室的老师和吉林省建筑设计院的同志,他们的意见是:由于防护栏杆要求的精度不高,可用简单的方法近似计算。因栏杆的主要承重构件就是立柱,若立柱能满足已确定的50kg/m的强度要求即可。
    目前,国内外最常用的立柱间距是:900、1000、1200mm。立柱间距与栏杆材质有很大关系,这里我们就接已确定的材料和强度值来确定这一数据。
    由于防护栏杆在起作用时都是局部受力。因此我们取一段(两个立柱间距)栏杆进行计算,以材料为A3F的钢管栏杆为例:
    立柱间距为900mm时因强度值是50kg/m,所以这段栏杆上应承受90kg,按最不利的集中荷载计算,每根立柱平均承载30kg,由弯曲强度公式:
    σ= M/W = PL/W = 30×105/2.45 = 1285kg.m*2*<[σ]
    同理:
    立柱间距为1000mm时,
    M/w = 33.5×105/2.45 = 1427kg/m*2*[σ] 立柱间距为1200mm时,
    M/W = 40×105/2.45 = 1714kg/m*2*[σ] 由计算我们不难看出既安全又经济的数值是1000mm,确定该值为立柱的间距值还有另一个原因,就是这一值与国际标准 ISO3674—1976《造船——内河船——甲板栏杆》中规定的立柱间距相吻合。除理论计算外,我们又通过强度试验对这一数值进行了验证,完全满足安全要求。
    (2)横杆间隙
    参考1966年关于满载吃水线的国际条约(INTERNATIONAL CONVENTION ON LOAD LINES1966)的第25条“船员防护”中对栏杆、横杆间隙的规定。把该规定简略成下图所示:
    此规定是对船上的栏杆所做的要求,它在有效防护船员安全方面考虑的很周密。低层隔栏与甲板距离不大于23Omm是考虑到船员在甲板上滑倒时也不至于从栏杆最下边滚落海中。这对在高处平台作业的人员也适用。我们决定本标准的横杆间隙参照该规定,横杆间隙最大不应超过380mm。对于防护栏杆的底部,为防止人员或物料滑落,增设了100mm高的防护挡板。对最高的1200mm的防护栏杆底部间隙就由380mm减少到280mm,虽然已比条约的规定大一些,但防护挡板弥补了这一不足。我国的男女平均肩宽都在400mm左右,胸廓前后径是200mm,存取动作时的最低身高是800mm,由此看来,我们确定的防护栏杆间隙,若不是人为有意识的往外钻的话,人无论是站立、下蹲、还是发生意外情况时都不可能从防护栏杆的间隙中漏出去。
    另外,考虑到室外平台上的流水问题,本标准中还规定室外平台的防护板与平台面留有10mm的间隙。
    五、实验及分析
    在已固定好的防护栏杆试件的两根立柱间的扶手上横向施加试验荷载,2min后卸载观察其结构变化及变形。
    加载顺序:20、50、80、100、200kg/m。
    实测结果与理论计算值整理见表2:(理论计算值公式见附录2)
    1.承载能力
    根据实验情况,设计荷载是50kg/m,实际实验加至200kg/m时栏杆才出现永久变形1mm,卸载后没有破坏现象。这说明栏杆的水平承载能力距栏杆破坏还有很大潜力,安全系数大于4。
    2.变形
各试验阶段的实测值与理论计算值相比较均未超过理论计算值。从实测记录上看,随着载荷量的增加变形量增加,但卸载后立刻恢复原状,这说明栏杆一直处在弹性变形阶段。由此可以肯定栏\杆有足够的安全度。
    六、其他
    各行业根据其生产的不同特点在本标准的基础上增加防护措施,应该认为是合理的。
    以上是工业防护栏杆的编制说明,由于我们在制订安全标准方面缺少经验,对于一些问题还考虑的不够周到,有待补充和修订。
    附录 1
    防护栏杆的国内外情况
    一、国内情况
    对防护栏杆,建国后最早的文字材料是56年国务院通过的《工厂安全卫生规程》中第十一条:“升降口和走台应设围栏,走台栏杆高度不能低于一公尺。”除此以外一机部、六机部、建工部、冶金部均颁布过部颁标准。我们在调研中许多单位对防护栏杆的高度说法不一,没有做过强度试验或没有确切的数据,都希望有一个具体的指导性文件。
    二、国外情况
从搜集到的资料看,目前世界上制定了栏杆安全标准的国家有:美国、联邦德国、日本、挪威、瑞典,这些标准都在随着生产的发展和科学研究的深入,不断的充实修订。
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