基于模块化设计的一种每跨可伸缩、旋转的防护栏杆

基于模块化设计的一种每跨可伸缩、旋转的防护栏杆

郭洋1

（中铁建安工程设计院有限公司）

摘要：

防护栏杆作为高空作业的重要防护措施，普遍应用在每一个高空作业项目中，然而施工现场中的防护栏杆设置存在着诸多的问题，导致不满足相关规范、标准的要求，不能够有效地起到防护作用。本文总结了施工现场的防护栏杆存在的问题，进行剖析并提出解决思路，继而结合高空作业安全防护相关规范、标准，提出一种模块化设计、便捷安装拆卸、每跨可伸缩、旋转的防护栏杆方案，有效解决现场问题，可广泛应用在各类高空作业临边防护的场景之中，对提升高空作业安全防护具有积极的影响。

关键词：施工安全、高空作业防护、防护栏杆、可伸缩、可旋转

1.背景

施工安全问题引人深思，其中40%~50%的施工作业事故都是高空坠落，安全帽、安全绳、防护栏杆等措施都是高空防护的重要保障，其中防护栏杆主要用于作业面临边防护。相关规范、标准规定施工高度超过2m必须设置防护栏杆，并对栏杆的间距、杆件强度、栏杆防护网、栏杆护脚板等构件提出了明确要求。施工现场的栏杆设置存在着许多问题，主要有三个方面：一是栏杆结构不规范不满足规范、标准；二是工作面不规则导致栏杆难以安装；三是栏杆与工作面的锚固困难。

2.施工中的问题分析及解决思路

2.1 栏杆结构不规范不满足规范、标准

相关规范、标准中要求栏杆高度不得低于1.2m[1]，该数据是按照国民身高平均值求得人体重心得来的；要求栏杆立杆的间距（每跨）不得大于2m，横杆间距不得大于0.6m；栏杆必须设置防护网，护脚板高度不得低于0.18m；栏杆任何位置均能承受水平冲击力1Kn。施工现场的许多栏杆不满足以上要求，防护效果得不到充分保障。

此类问题即栏杆标准化问题，在研读规范的基础上设计出标准的图集或者标准化产品，广泛的应用在各类施工项目当中即可妥善解决。

2.2 工作面不规则导致栏杆难以安装

栏杆作为临边防护设施，往往要求工作面形状规则，遇到不规则的弧形、多边形工作面难以布设，造成临边防护留空，带来安全隐患。应对不规则工作面，若栏杆可以伸缩、旋转，便可较好的适应。

2.3 栏杆与工作面的锚固困难

栏杆立杆与工作面的连接通常根据工作面的材质而做出不同选择，混凝土工作面常采用膨胀螺栓连接，钢质工作面常采用焊接。施工现场对螺栓规格、焊缝参数缺少科学的计算，在不满足强度要求的情况下，存在安全隐患。制定合理的焊接参数、锚固长度、螺栓规格，以满足规范要求。

3.栏杆方案设计

针对上述的三项主要问题，结合相关规范，设计出合理的栏杆解决方案。

3.1模块化设计

在建筑防护栏杆中主要由栏杆、栏板、扶手和立柱组成[2]，从结构方面看，栏杆的立柱和扶手是主要的受力结构[3]。本次设计栏杆采用模块化设计理念，由杆件、网片、锚固件三个模块组成，每个模块独立加工，模块之间拼接即成栏杆整体，无需螺栓等连接构件，拆装便捷[4]。

栏杆整体拼装效果图

3.2网片模块

网片模块一体化加工，出厂即装配成型。其中扣件Q235Φ52，t=3.6mm钢管加工而成，可以套在立杆上实现网片的安装；滑槽为d=5mm，h=100mm的开孔，可以使扣件在滑槽中上下滑动，从而满足栏杆安装高度的调整，并且由于可上下滑动，因此左右幅网片可以不分先后安装，增加了安装的便捷             

网片由框架、搭扣、防护网组成，框架采用嵌套式结构，具备伸缩功能，能够实现1m~2m范围的伸缩，防护网采取2mm钢丝网，网孔边长不大于20mm。搭扣采用Φ52，t=3.6mm钢管加工，嵌套在立杆上可上下滑动，实现两个网片自由拼装。护脚板采用180mm，t=2mm钢板制作。

网片模块

网片模块细部图

3.2立杆模块

杆件按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，取用施工现场常用的Q235Φ48.3，t=3.6mm脚手钢管，其取材便捷，强度及质量可靠。立杆下部设有外螺纹，能够与锚固件通过螺纹连接。

3.3锚固模块

锚固模块

锚固模块采用Φ52，t=3.6mm内螺纹钢管加工，共有两种形式，一种是预埋式，一种是膨胀螺栓锚固式。预埋式用于混凝土工作面的预埋式安装，设有塑胶防堵头，防止在混凝土浇筑过程中套筒堵塞；膨胀螺栓锚固式套筒采用t=10mm钢板与内螺纹钢管焊接而成，四个角部分别设有Φ10开孔，匹配M8膨胀螺栓。

4.安装步骤及功能

4.1安装步骤

   整个安装分为 3 个步骤。

安装步序图

（1）平面定位设计

根据工作面的平面图，大概设计出栏杆需要几跨，定位出锚固套筒的安装位置，并根据工作面的情况，选择适合的锚固件。现场放线定位，安装套筒。

（2）放置网片模块，将两个网片模块的扣件调整到合适的位置并对齐。

（3）从上方插入立杆，拧紧立杆即完成安装栏杆立杆从上面插入，拧进下面的套筒，就完成安装了。

4.2功能

（1）安装便捷：由于栏杆扣件可上下滑动，因此栏杆板件可轻松拼接。立杆与锚固件采用螺纹套筒安装，整个栏杆的安装过程中无需传统的螺栓、扣件等相对复杂的安装工艺，工人几乎可以实现徒手安装。

（2）每跨均可伸缩1m~2m范围，普遍适用于各种形状的工作面。

（3）由于连接扣件是套在立杆上的，因此扣件可以随意转动，从而实现栏杆每跨360°旋转。

（4）锚固件涉及了预埋式和膨胀螺栓锚固式两种形式，基本能够匹配各种类型的工作面，适用性高。

综上，本栏杆方案可以适用于各种形状、各种形式的工作面，极大的简化安装，提升临边防护的质量。再结合加强标准化施工和规范化管理，提高标准化管理水平，即可充分发挥防护栏杆功效[5]。

5.总结

（1）本文总结了现阶段安全防护栏杆在实施过程当中的三个主要问题，结合现场情况进行了分析，寻找出了问题的原因。

（2）针对以上问题提出解决方案，立足于解决现场问题，兼顾经济实用性、安全可靠性、拆装便捷性等特点，设计新型防护栏杆。

（3）本设计虽然有效的解决了上述问题，在栏杆材料的轻质化、新型材料的应用等方面仍有优化的空间。

参考文献：

1.《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019

2.刘兴远，刘洋，夏阳，等 . 建筑防护栏杆力学性能检测探讨 [J]. 重庆建筑， 2021 （ 3 ）： 36-38

3.[1]辛晓辉,王晓蕾,胡晓明等.海上平台栏杆结构设计规范探讨[J].天津科技，2020,47(10):26-28+31.DOI:10.14099/j.cnki.tjkj.2020.10.008.

4.ZL 2023 2 0470672.3具有旋转伸缩功能的板式装配防护栏 郭洋、滕达，等 中铁建安工程设计院有限公司

5.董 鑫，苏伟康，江西建材 2017 年第 20 期(总第 221 期)