建筑室外玻璃护栏设计研究

　　模型取单片10mm玻璃加载，面荷载为2623N/m2;约束特征为入槽玻璃面积。模型竖直方向为Y方向，垂直玻璃面为Z方向，平行玻璃面为X方向。按照支撑结构特点：对底边施加X，Y，Z三个方向平动，对入槽的玻璃面施加垂直玻璃面的平动约束。分析计算结果如图18、19、20所示。

图18 塔楼玻璃护栏面板正面强度(单位Pa)

图19 塔楼玻璃护栏面板背面强度(单位Pa)

　　由分析结果可得，玻璃栏版强度值为13.6MPa，10mm钢化玻璃边缘强度为59MPa，强度满足要求。

图20 塔楼玻璃护栏面板风载变形分析

　　变形结果为7.84mm。变形限值为660mm/60=11mm，变形满足要求。

　　为满足工程设计及使用要求，塔楼的玻璃护栏还增加了使用活荷载（词条“活荷载”由行业大百科提供）校核，如图21所示，在面板上方玻璃边缘(安装扶手处)增加线性荷载，此处根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)，对模型施加了1.0kN/m的线性荷载，模型约束条件与上文相同。分析结果如图22，23所示。

图21 塔楼玻璃护栏活荷载加载

图22 塔楼玻璃护栏面板正面活载强度(单位Pa)

图23 塔楼玻璃护栏面板背面活载强度(单位Pa)

　　活荷载作用强度为32.8MPa，小于10mm钢化玻璃边缘强度限值59.0MPa，满足要求。从强度计算结果可以得出应力最大值发生在支撑区上缘区域。

　　4 结构安全设计要点

　　由上述工程案例的分析过程和结果可知，要确保项目玻璃护栏的结构安全，在护栏系统的结构设计上，除了必须遵守现有的规范和标准，还应注意以下几点：

　　(1) 玻璃栏板支撑条件确定

　　包括玻璃四边支撑，四点支撑，三边支撑，两边支撑，单边支撑等，并确认支承条件成立的前提。如在上文案例中的塔楼玻璃护栏，要达到完全依靠玻璃面板作为支承结构对系统的进行固定，必须对其入槽深度、支座长度有严格要求。但国内现行的规范，对此大多没有严格规定，经过本文调查得知，国内目前仅有少数地方性标准对此做出了要求。如《重庆市建筑护栏技术规程》(DBJ50-123-2010)的5.4.3，要求全玻璃护栏(即本文的玻璃结构护栏)栏版嵌入深度不小于200mm，但槽式支座的长度却无明确规范要求。而经过本文调查，在我国香港地区的屋宇署一份关于防护性建筑护栏的推荐性技术文件中查到相关技术要求，该文件基于香港地区的设计风压（词条“风压”由行业大百科提供）规范及英标BS6180做出如下规定：推荐单边支撑结构的玻璃护栏采用通长夹持底部固定支座设计(即通长入槽设计)，玻璃夹持深度不小于100mm，夹具（词条“夹具”由行业大百科提供）壁厚不小于12mm，槽体与主体结构连接的锚栓(或埋件)间距最大为500mm。借鉴他乡之石，本文认为这些细则均值得为为进一步深入研究做参考。

　　(2) 玻璃栏板抗冲击性能

　　玻璃护栏还应关注其抗冲击荷载的性能，这一点在现行国内规范也有相应的要求。如《建筑玻璃应用技术规程》(JGJ 113)中规定了玻璃结构护栏的最小16.76mm的栏板钢化夹层玻璃厚度，以及适用范围：距离楼地面高度不大于5m。同时规程还参考了澳大利亚标准《建筑玻璃的选择》(AS1288)中建筑平板玻璃(包括栏板)的最大许用面积。GB50009则区分了加载到玻璃上和独立扶手的两种冲击荷载，一些特殊居住及公共建筑如住宅、宿舍、学校、医院等，除了需考虑栏杆顶部的1.0kN/m的水平荷载，还应考虑其1.2kN/m的竖向荷载，且水平荷载与竖向荷载应分别考虑。

　　(3) 玻璃护栏的玻璃配置选择

　　玻璃护栏栏板建议优先选用半钢化夹层玻璃或者钢化夹层（词条“夹层”由行业大百科提供）玻璃。不管是国内规范还是国外标准，一般均对玻璃护栏的玻璃配置做出相应性的指导意见，虽然不排除在局部位置(如用作室内人行疏导设施的护栏)可采用单片玻璃，大部分国家均将钢化夹层玻璃作为首选。

　　(4) 玻璃护栏系统构配件的材料和截面

　　玻璃护栏系统的支撑及连接件（词条“连接件”由行业大百科提供）的材料和截面选择，同样也是其系统结构安全的关键技术要点之一。一般而言，除了玻璃结构护栏之外，其它结构形式的玻璃护栏通常都采用钢材、不锈钢或铝型材龙骨作为其系统的主受力构件，但设计过程中，其材质及截面不但应能通过最不利荷载情况的计算校核，还应符合现有规范及标准的要求。一旦出现诸如外观或构造方面的特殊要求与结构安全性能发生冲突，应保障系统安全性。

　　5 实现技术标准化的展望

　　综上所述，建筑室外玻璃护栏的结构安全性能研究在目前而言还是一个较新的技术课题，目前国内

　　还没有较为完备的专业性规范及标准作为设计及施工的指导依据。与此同时，新建玻璃护栏工程的技术安全问题日益突显，如何解决这一矛盾，成为目前玻璃护栏产业亟需解决的焦点问题。本文通过对相关现行技术标准及工程案例的研究及分析，以及对常见玻璃护栏结构安全设计要点的总结，希望能对促进今后建筑室外玻璃护栏技术的标准化设计工作贡献绵薄之力。

　　参考文献

　　[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2012.

　　[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ113-2015，建筑玻璃应用技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社,2015.

　　[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ102-2003，玻璃幕墙工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2003.

　　[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ102-2003，玻璃幕墙工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2003.

　　[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.JG/T 342-2012，建筑用玻璃与金属（词条“金属”由行业大百科提供）护栏[S].北京：中国建筑工业出版社,2012.

　　[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JG/T 138-2010，建筑玻璃点支承装置[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

　　[7] 中华人民共和国住房和城乡建设部. JG/T 138-2010，建筑玻璃点支承装置[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

　　[8]重庆市城乡建设委员会. DBJ50-123-2010，重庆市建筑护栏技术规程[S].重庆：重庆市城乡建设委员会,2010.

　　[9]American Society for Testing and Materials. ASTM E2358-04:2010,StandardSpecification for the Performance of Glass in Permanent Glass Railing Systems, Guards, and Balustrades [S].2010.

　　[10] BSI Standard Publication.BS 6399-2:1997，Loading for bulidings-Part2:Code of Practice for wind Load[S].1997.

　　[11]Australian Standard.AS 1288-2006,Glass in Building—Selection and installation[S].2006.

　　[12] BSI Standard Publication. BS 6180-2011，Barriers in and about buildings - Code of practice

　　[S].2011.

本文摘自：《建筑幕墙创新与发展》未经许可不得转载

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