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线膨胀系数差一倍:30 米扶手留几道缝

康林旺不锈钢 2012-04-17 3 浏览
导读

三十米长的室外扶手,夏天伸长十八毫米,冬天缩回二十六毫米,一夜之间接头崩开。线膨胀系数乘上温差就是这个数,伸缩缝该留在哪,这篇给你算清。

  • 栏目材料与选型
  • 篇幅1,376 字
  • 发布2012年4月17日
线膨胀系数差一倍:30 米扶手留几道缝

2012 年三月装的一条室外扶手,30 米,一整条,中间没有断。七月最热那几天,手摸上去烫,扶手在立柱上嗒地响了一声。

十二月的一个夜里,温度掉到 6 度,值班保安听见砰的一声,第二天去看,接头处崩开了 8mm,两根立柱被推歪了。

这不是质量问题,是算漏了

304 的线膨胀系数是 17.3×10⁻⁶ 每度。碳钢 12,铝 23。这个数字平时没人看,放到 30 米的长度上,它就是一个看得见的数。

板面温度跟气温不是一回事。夏天太阳直晒,气温 35 度,不锈钢扶手表面能到 55 到 60 度。冬天夜里 6 度。

温差按 50 度算。30 米乘 17.3×10⁻⁶ 再乘 50,等于 26mm。

这条扶手装的时候是三月,20 度左右。到七月,它长了 18mm;到十二月,缩回去 26mm。两头都焊死在立柱上,这 26mm 只能变成应力。

26mm 跑到哪里去了

扶手是 Φ60×2 的圆管,壁厚 2,截面积 364 平方毫米。

弹性模量取 193GPa,温度变化全约束的话,应力等于 193000 乘 17.3×10⁻⁶ 再乘 50,算下来 167MPa。

304 的屈服 205,看着没超。但接头是角焊缝,焊趾的应力集中系数 2.5,局部就是 400 多。所以裂在焊缝上,不在管子上。

立柱被推歪,是因为管子伸长,把力传到了立柱底部的螺栓。拆开看,四颗 M8 螺栓的断口是斜的,典型的剪切。

缝要留在直段,不能留在弯头

30 米分五段,每段 6 米,中间四道伸缩节,每道留 6mm 的行程。

伸缩节不用买,自己做:一段 Φ68×2 的外套管,长 120,套在两段管的接头上,一端满焊,一端打三圈硅胶,能滑。硅胶不是密封,是挡灰,也让滑动的时候不尖叫。

弯头处不能留缝。弯头是异形的,留了缝,水从缝里进去,冬天一冻就裂。转角的位置做固定点,让它不动。

固定点和滑动点要分开。每段只有一个固定点,其余支座开长圆孔,孔长 20mm,螺栓不拧死,留 0.5 的间隙。这一条最容易漏,漏了就等于全约束。

三种材料混在一起,麻烦更大

这条扶手的立柱是铝的,埋件是碳钢的,扶手是 304,三种膨胀系数。

铝是 23,比 304 大三分之一。同样 6 米,铝立柱涨 6.9mm,管子涨 5.2mm,差 1.7mm。这个差全压在连接螺栓上,一颗 M8 螺栓被两个方向来回剪,几个月就松。

碳钢埋件和不锈钢立柱之间还隔着电偶腐蚀。那个位置拆开看,立柱底下一圈锈,锈水顺着柱脚流到石材上,擦不掉。

以后再碰到混材,螺栓孔一律开长圆孔,垫 1mm 的绝缘垫片,缝隙打中性胶。这三样加起来不到 30 块一个点。

返工怎么做的

切了四道缝,加了四个伸缩节,材料 800,人工两天。

歪掉的立柱拆下来校直,底座的长圆孔现场用角磨机扩,扩完重新打化学锚栓。这一块 6000。

商场停业两天,按合同扣了 4000。合计一万二。如果一开始留四道缝,成本是 800,差 15 倍。

以后再遇到长扶手,先算三个数

长度、温差、约束方式。长度超过 12 米一律断开;温差按当地极端值再加 10 度;一段只留一个固定点。

室内的问题小一些,但也不是没有。商场中庭的扶手,冬天暖气 22 度,夏天门口能到 35 度,13 度温差,20 米也有 4.5mm。

4.5mm 看不出来,可它在。木饰面留缝,石材留缝,玻璃留缝,不锈钢凭什么不留。这句话我们现在写在报价单的备注里,客户看不懂会问,问了就得跟他讲一遍 17.3 这个数。

加厚和加筋哪个更省钱,见不锈钢的弹性模量,扶手要扛多大的水平力在栏杆的水平推力 1.0kN,立柱怎么固定看栏杆立柱的固定方式。

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