46-SC新型装配式定型化楼梯临边防护的研制发布

新型装配式楼梯定型化临边防护的研制众志成城SC小组发布人：鲍浩成BUSINESSREPORT01基本情况02选题理由03对策04现状调查目录Contents05效果检查06实施07巩固措施08今后设想ONE基本情况01/小组名称山东港湾城建公司众志成城SC小组成立日期2020年3月小组注册号SDGW-CJ-2020-02活动时间04月01日—10月31日课题名称新型装配式楼梯临边防护的研制课题类型科技攻关型小组成员5人活动次数26次课题注册编号SDGW-CJ-02SC教育学时48小时/人NO姓名性别职称组内职务职称SC教育时间小组分工1鲍浩成男助理工程师本科组长66学时整体指导2李宜东男工程师本科副组长66学时组织策划3丁明军男高级工程师本科组员66学时技术指导4李慎波男工程师研究生组员66学时具体实施5牟宗平男工程师本科组员66学时组织策划项目效果图

随着我国经济社会发展，为落实国家政策、满足节能减排、提高生产效率、解决劳动力短缺和粗放式施工的问题，我项目使用了装配式建筑，然而也随之而来了许多新型的技术问题。装配式楼梯为预制构件，运输到现场后直接与梁板连接安装使用，不再进行二次抹灰装饰，安装后需在梯段边设置临边防护，因此如何在保护预制楼梯成品的前提下，做好装配式楼梯临边防护便成了一项急需解决的问题。

目前使用的防护方式需对楼梯结构造成不同程度的损伤，且应用于装配式楼梯临边防护，如何让装配式楼梯临边防护在满足安全防护规范要求的情形下，标准化、合理化，无损化是摆在我们面前的一项难题。TWO选题理由02/蘭园一期项目是日照润城置业有限公司重点的商品房项目，也是公司重点工程，安全文明目标为山东省安全文明标准化工地。该工程10#-A、11#住宅楼为装配式建筑，也是我公司由承揽的首个含有装配式建筑的工程。由于装配式建筑施工，楼梯入场均为成品，常规楼梯防护装置不满足实际需求。需求分析

1、建设单位要求我方施工过程中做好装配式构件的成品防护工作的同时要保障施工安全的底线，特别对于预制楼梯和ALC墙板的成品保护做了严格的要求。

2、楼梯防护还应符合安全管理规定，防护应力防护栏杆应由上下两道横杆及栏杆柱组成，上杆离地高度为1.0~1.2m，下杆离地高度0.5~0.6m。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1000N的外力。防护栏杆必须设置自上而下的密目安全网封闭，或在栏杆下边设置严密固定的高度不低于180mm的挡脚板。防护栏杆及防护用挡脚板应涂刷醒目的黄黑相间或红白相间油漆。

3、蘭园一期创优目标为“山东省安全文明标准化工地”，且因前期地质因素导致现阶段工期紧、任务重，公司要求在保证施工安全和防护效果的同时，降低安装时间，将安装效率提高为原来的2倍。

目标及目标值：制作一种达到规范及安全防护规定要求的装配式楼梯定型化临边防护，保护成品和作业人员安全的同时，安装效率提高至12分钟/件THREE现状调查03/

现有做法与需求对比

目前使用的防护方式共两种。一种为用钢筋搭接焊接方式，另一种为架管连接的方式。

（1）5月10日-5月15日，小组成员李宜东和鲍浩成对蘭园一期项目10#楼，楼梯临边防护焊接安装情况，进行调研、跟踪和统计。

安排4名电焊工和4名架管搭设工人分别使用钢筋焊接和架管搭设的方式对10#-A楼28跑装配式楼梯临边防护进行试验。

结果如下：

经试验钢筋焊接平均用时38.05min/件，楼梯成品被破坏需二次处理达48处，架管搭设平均用时22.25min/件，成品被破坏需二次处理达17处。

（2）架管搭设方式需要在楼板上打膨胀螺栓固定立杆，安装效率低，且立杆间距大于2m,不符合《建筑施工高处作业安全技术规范》立杆间距大于2m的要求，如果增加立杆会破坏装配式楼梯表面。

现有做法与需求对比工人各装配式楼梯防护装置安装时间（min/件）平均安装时间S1（min/件）平均安装时间S2（min/件）123451号394138353637.838.052号3842403738393号373636383736.84号404138373738.6钢筋焊接临边防护用时调查统计表架管搭设临边防护调查统计表工人各装配式楼梯防护装置安装时间（min/件）平均安装时间S1（min/件）平均安装时间S2（min/件）123451号222324212222.422.252号1922212320213号2121222625234号232123222422.6

图3-2装配式楼梯侧面被打孔破坏图3-1钢筋焊接

图3-4

架管搭设防护磕碰破坏楼梯成品图3-3架管搭设防护

现有做法问题钢筋焊接防护方式破坏预制楼梯成品，影响成品质量，且安装效率低，安装时间长，浪费大量的钢材并且导致临边防护成本高，且在安全性上存在隐患，不太适合预制楼梯防护。现有做法问题

架管防护租赁周期长，成本较高，转运较不方便，且安装效率较低，防护过程中容易磕碰造成成品破坏。安全方面因为其跨度大于2m,无法安装挡脚板，安全性差且不符合规范要求。需求分析两种安装方式显然不能满足项目对安全防护和成品保护的需求。因此当前急需一种装配式楼梯临边防护装置，在满足安全防护规范要求和做好成品保护的前提下提高安拆效率。现有做法与需求对比广泛借鉴

建筑行业中是否有更好的方法，能够改善装配式楼梯的防护？小组成员李慎波、鲍浩成展开了借鉴查新工作，通过在中国知网、国家科技成果网、万方数据等门户网站检索关键词“装配式楼梯扶手”进行查新，试图找到一些可供借鉴的思路。小组成员共检索到多条相关的关键词结果，多数文献与装配式楼梯扶手设置内容无关，内容中出现了“装配式”字眼，经逐一查看,在万方数据平台的两条查询结果为小组成员提供了思路和启发。序号检索网站检索结果结论1

检索出0条结果2

检索出63条结果，2条启发。3检索出472条结果，不适用，无启发。确定课题

小组成员通过万方数据平台的相关文献《一种复合装配式楼梯扶手护栏》受到启发，小组成员预想设计一款夹板安装在装配式楼梯第一步的踏步上，用对拉螺栓夹紧，就可以实现在装配式楼梯上免打孔的固定方式。

基于以上理由，我们选择“新型装配式楼梯定型化临边防护”作为本次活动的课题。

设定目标

制作一种达到规范及安全防护规定要求的装配式楼梯定型化临边防护，保护预制楼梯成品和作业人员安全的同时，安装效率提高至12分钟/件。人员实测安装夹板耗时（s）平均用时（s）每层使用4件夹板平均安装时间（min）1号45s55s53s48s50.25s（50.25+56.5s）÷2×4件/层÷60s=3.56min/层2号58s54s59s55s56.5s

目标设定依据（1）通过现场测试2名工人安装借鉴内容中的夹板装置，验证得出每层安装4件夹板具用时为3.56min。由此推算其他连接件的安装速度。（2）小组成员由我单位的5名技术人员组成，其中高级工程师1名，工程师3名，助理工程师1名，技术水平高，具有较高创新能力。且根据借鉴内容，小组已经有了研究方向和思路，通过对借鉴文献装置的模拟实验，小组成员认为可以目标。FOUR对

策04/方案系统图小组成员丁明军、鲍浩成、李宜东、牟宗平对装配式临边防护装置的型式展开了讨论，通过归纳总结，设计了一种满足要求的方案：将夹紧装置、连接装置、扶手装置组合成一种装配式楼梯扶手。小组成员对方案进行了分解，绘制如下系统图：

提出方案

分级方案比选

我们根据提出的方案，将各部件分级方案进行了对比选择。备选方案直板夹异形夹可实施性应力足够，操作简单，满足需要垂直距离小，可根据现场实际情况调整异形夹角度和开口深度，满足超长楼梯使用。示意图

调查分析经济性单价0.9元/件单价5.8元/件可靠性直板夹与楼梯夹紧度高，经济性好，但在≥3m的楼梯中部无法起到固定的效果。异形夹根据现场实际情况调整异形夹角度和开口深度固定在楼梯中部，经济性略差。结论≤3m楼梯在楼梯端部使用直板夹，＞3m的楼梯在端部使用直板夹的同时在中间加设异形夹。备选方案六角螺栓对拉螺栓示意图

型号M14×30M14×30调查分析

经济性1.96元/件5.3元/件可实施性六角螺栓表面端头直径为Φ14mm，紧固异形夹，经测试达到紧固要求。经济性好，但无法在直板夹上使用。对拉螺栓表面端头直径为Φ14mm，紧固直夹板，经测试达到紧固要求。经济性差，只能用于直夹板。结论经综合分析，六角螺栓适合在异形夹上使用，对拉螺栓在直板夹上使用。

分级方案比选备选方案方管立杆圆管立杆示意图型号5cm×5cm×2及3cm×3cm×3Φ48×1.2mm调查分析经济性40元/个25元/个×2=50元/组实用性可直接连接长方管，无需其他连接件，重量轻利于转运组装，经济性好。需要将两个立杆焊接在一起，配合铁弯头连接圆钢管，施工工序多，重量重，不利于转运组装，经济性差。结论经综合分析，选用方管立杆装置。

分级方案比选

分级方案比选备选方案圆管防护方管防护示意图

型号Φ4030*30mm试验模拟对比通过利用现场同等材质的物料进行转运安装模拟实验，对比得知圆管防护重量重，转运安装较为不便，消耗人工较多。通过利用现场同等材质的物料进行转运安装模拟实验，对比得知方管防护重量轻，安装速度较快，人工消耗少，防护性能更高。结论经综合分析，使用方管防护扶手可以提高安装效率。

分级方案比选备选方案弹簧销六角螺栓示意图

型号Φ6M6×40试验对比通过破坏性试验，发现使用弹簧销连接虽然快，但是在承受外力破坏时（如人员倾覆），其首先被破坏，无法很好地起到防护作用，存在安全隐患。经过破坏性试验对比，使用螺栓连接虽然连接速度慢，但是在承受外力破坏时（如人员倾覆），其结构稳定，紧固程度高，结实耐用。结论经综合分析，使用六角螺栓连接可以保障安全性。

系统图及效果图绘制经过调查分析试验对比，确定最佳方案绘制系统图如下：各部件方案优化完成后，小组成员鲍浩成对各部件进行设计并绘制详图根据最佳方案系统图，小组成员按照5W1H原则和“N+1”原则，制定如下对策表：序号对策目标措施地点完成时间责任人11、固定夹：采用钢板制作异形夹及直板夹。2、紧固装置：采用对拉螺栓和六角螺栓做紧固装置。1、固定夹各部件尺寸偏差不大于2mm。2、紧固装置紧固后可承受侧向力1000N不滑移。1、固定夹：（1）采购厚3mm钢板（2）将钢板按图纸尺寸进行下料、钻孔、折弯。2、紧固装置：（1）采购M14六角螺栓与异形夹组装；（2）采购对拉螺栓与直板夹组装；（3）测试紧固装置安装后承受侧向力1000N不滑移。样板基地8.1丁明军牟宗平鲍浩成2采用方管制作立杆。各部件下料尺寸偏差不大于2mm，焊接、钻孔尺寸偏差不大于0.2mm.1、采购厚3mm钢板、50×50mm、25×25mm方管并查看合格证。2、将钢板、方管按图纸尺寸进行下料、钻孔、折弯、焊接，将直板夹和异形夹的一部分与方管立杆组焊。样板基地8.5鲍浩成牟宗平李慎波

3采用方管制作防护扶手装置1各部件下料尺寸偏差不大于2mm，钻孔尺寸偏差不大于0.2mm.1、分别采购40mm*40mm、30*30mm方管及2mm钢板并查看合格证。2、将方管按图纸下料并钻孔，去毛刺。将钢板焊接到方管上并根据图纸钻孔，去毛刺。样板基地8.15牟宗平李宜东李慎波4采用六角螺栓制作连接装置检查连接装置合格证并抽检合格率。1、六角螺栓连接到各部件中。2、进行紧固性试验。样板基地8.20牟宗平丁明军鲍浩成5组装试验1、组装后尺寸为2530mm。2、各方向冲击力达到1000N，无明显变形、滑移，起到防护作用。1、将各部件进行喷漆；2、对各部件进行组装，试验。施工现场8.30李慎波李宜东鲍浩成FIVE实施05/02[实施一]采用钢板制作异形夹及直板夹1、由小组成员牟宗平采购厚度3mm钢板，并查看合格证。2、由专业工人按图纸尺寸将钢板进行下料、钻孔、折弯。3、由小组成员鲍浩成、丁明军组装六角螺栓与异形夹及对拉螺栓与直板夹，测试紧固装置安装后承受侧向力1000N不滑移。计划夹紧力（N）实际夹紧力（N）100011501000117610001200效果检查：由小组成员鲍浩成、丁明军对夹紧力进行测试，紧固装置扭矩大于1000N,达到夹紧力要求，对策措施有效。010203[实施二]采用方管制作立杆1、由小组成员牟宗平采购厚度3mm钢板及50×50mm、25×25mm方管，并查看合格证。2、由小组成员鲍浩成联系专业工人按图纸尺寸将钢板进行下料、钻孔、折弯；将方立管下料、钻孔，并与钢板组焊，保证垂直。焊接前打磨组焊后焊缝焊接后现场测量尺寸[实施二]采用方管制作立杆效果检查：由小组成员李慎波对立杆进行测量，各部件尺寸偏差均不大于2mm，达到目标要求，对策措施有效。具体见下表：尺寸（mm）实测尺寸（mm）偏差（mm）1001019899100.5小于±2，合格

尺寸偏差统计表010203[实施三]采用方管制作防护扶手装置1、由小组成员牟宗平分别采购40*40mm方管、30mm*30mm方管并查看合格证2、由小组成员李宜东联系专业操作工人将40*40mm方管下料长2750mm并按照图纸尺寸钻Φ10mm通孔。3、由小组成员李宜东联系专业人员按照图纸将30*30mm方管下料73cm。将2mm钢板下料为8×3cm钢片，并在一端倒角，按照图纸在钢片上进行打孔。4、由小组成员李宜东联系专业人员将钢片和方管焊接在一起。方管下料方管钻孔组焊[实施三]采用方管制作防护扶手装置效果检查：由小组成员李慎波现场进行尺寸测量，镀锌钢管下料尺寸偏差小于2mm，钻孔尺寸偏差小于0.2mm，对策措施有效。下料长度（mm）实测尺寸（mm）偏差（mm）40mm×40mm×275027482747.527532749小于±2，合格

下料尺寸偏差统计表序号钻孔尺寸（mm）实测尺寸（mm）偏差（mm）孔1Φ1010.510.1109.8小于±0.2，合格孔2Φ109.710.210.1510.03小于±0.2，合格孔3Φ101010.310.19.9小于±0.2，合格孔4Φ1010.29.99.710.1小于±0.2，合格

钻孔尺寸偏差统计表[实施三]采用方管制作防护扶手装置效果检查：由小组成员李慎波检查各部件焊接效果及成品尺寸，检查合格，对策措施有效。

下料尺寸偏差统计表成品尺寸（mm）实测尺寸（mm）偏差（mm）30×30×730733736726731小于±2，合格30×30×730726730.5732729小于±2，合格30×30×730731732729730小于±2，合格0102部件成品尺寸检查焊缝检查[实施四]连接装置1、由小组成员牟宗平采购六角螺栓并查看合格证2、由小组成员丁明军将连接装置连接到立杆和防护扶手装置中。效果检查小组成员鲍浩成进行紧固性检查，螺栓扭距应达20.8N/m（15.7N/m~25.8N/m）。检查合格，对策措施有效。01连接试验序号标准扭矩（mm）扭矩N/m偏差（N/m）螺栓120.8N/m21.620.219.119.8在15.7~25.8标准范围内，合格螺栓220.8N/m19.720.220.1520.03在15.7~25.8标准范围内，合格螺栓320.8N/m2020.620.419.7在15.7~25.8标准范围内，合格螺栓420.8N/m20.219.919.620.8在15.7~25.8标准范围内，合格

[实施五]组装试验1、由小组成员鲍浩成将各部件进行喷漆；2、由小组成员李宜东对各件进行组装；效果检查:1、由小组成员鲍浩成进行效果检查，楼梯扶手安装稳固，起到临时防护的作用。2、由小组成员牟宗平对装配式楼梯临时扶手进行外力试验，经多次试验，承受1000N外力作用3次，扶手变形度均少于10mm，夹紧装置无滑移，符合目标要求。对策措施有效。01喷漆试验记录试验外力（N）试验次数变形度（mm）试验1100059试验2100053试验3100058SIX效果检查06/目标完成情况

小组成员丁明军对其满足安全防护要求和无成品破坏的前提下的安装效率进行了统计，在安装人员不变的情况下，统计表如下：工人

各装配式楼梯防护装置安装时间（min/层）平均安装时间S1（min/件）

平均安装时间S2（min/件）

123451号87.68.59.27.88.227.92

2号7.78.49.17.48.98.33号6.97.67.86.87.17.24安装效率统计表现场使用照片目标完成情况

通过SC活动，小组研制的装配式楼梯定型化临边防护，达到了规范及安全防护规定要求，做到了在不破坏成品和保护作业人员安全的同时，在一定程度上提高了安装效率，达到了预期目标。01

以蘭园一期工程为例进行效益分析如下：工程概况：现场11#楼25层共96跑预制楼梯，需进行防护。防护布置及费用计算：11#共计安装96个防护立杆，192个防护横杆，288个防护小立杆，挡脚板96m2，各类螺栓螺帽共计1728个。共计需要资金40*96+184*192+98*288+9000+47*96=80744元。由于此定型化防护栏杆可回首再次利用，按10%的折损率计算，共需要资金8074.4元。安装共消耗人工48工日，按脚手架班组每工日380元计算，共消耗人工费18240元。现场购置电动扳手两部，共消耗资金费300x2=600元。购置转运小车一台共计500元。共需经费8074.4+18240+600+500=27414.4元。与采用了传统防护装置对比节约：采用焊接螺纹钢，共消耗三级φ10螺纹钢约0.63t。每吨5300元，共计0.63x5300=3339元。消耗人工72工日，按脚手架班组每工日380元计算，共消耗人工费27360元。购置电焊工具一台，消耗500元。焊接时消耗电费100元。二次修补装配式楼梯表面人工费24x300=7200元，材料费1000元。共需经费3339+27360+500+100+7200+1000=39499元采用架管防护，共需要架管1021m，各类扣件约500个。按市场价0.018元/米/天，0.015元/个/天。按架管平均在场600日，供需架管租金11026.8元，扣件租金4500元。消耗人工96工日，按脚手架班组每工日380元计算，共消耗人工费36480元。现场购置电动扳手两部，共消耗资金费300x2=600元。购置转运小车一台共计500元。共需经费11026.8+4500+36480+600+500=53106.8元三种防护装置相对比可得，本防护装置相比于传统防护装置焊接螺纹钢节约12084.6元。相比架管防护节约25692.4元。经济效益02本临边防护装置，结构设计简单、合理，具有以下优点：1、本防护装置相比于螺纹钢传统防护装置而言少了焊接的流程，减少了对环境的污染。2、本防护装置相比于传统防护装置而言无需使用电，减少了用电的安全隐患。3、本防护装置相比于传统防护装置而言不破坏预制楼梯成品质量，不用二次修复装配式楼梯表面。4、本防护装置使用的材料可以由工厂定型化加工，运至施工现场后可在短时间内安装完成，标准化程度更高。5、本装置可以多次周转使用，降低施工成本，实现绿色节能。6、本装置研制的成功，得到了良好的社会效果，得到了建设、监理方的高度赞扬与认可，并组织了市级观摩会，目前在公司内部全面推广使用，具有广阔的应用前景。使用本装置后未发生一起楼梯防护不当坠落事故。社会效益02SEVEN巩固措施07/推广应用价值评价本次SC小组活动成果经过公司组织评价，该成果达到了规范及安全防护规定对楼梯临边防护的要求，做到了在不破坏成品和保护作业人员安全的同时，提高安装效率，并且可以循环周转使用，具有推广应用价值。

纳入标准经过大家的努力及公司的大力支持，小组把活动中的成功做法，总结经验，加以整理，上报公司，编制了《装配式楼梯标准化扶手技术要求》（Q/GWCJ-X0201-2021），经工程管理部组织内部专家审核通过后，将其纳入企业标准，在全公司内部成果转化推广应用。EIGHT今后设想08/小组成员总结出成熟的装配式楼梯标准化临边防护制作及施工标准，纳入了企业标准，在全公司内推广。活动中我们的CAD制图、三维图、机械原理知识水平得到了进一步提高。专业技术方面专业技术总结表序号内容实施前实施后1机械加工知识对机械加工知识仅在于了解表面程度。对机械加工原理有进一步的认识。2办公软件使用只熟悉excel、word、ppt常用功能，制图计算等很少涉及。熟练使用办公软件进行数据处理，并且学会熟练掌握CAD、犀牛等设计软件。