玻璃欄板設(shè)計的常見問題及解決方案

謝得亮

玻璃欄板設(shè)計的常見問題及解決方案

謝得亮

近五年來，在深圳地區(qū)幕墻及外裝飾工程的施工圖強制性審查過程中，發(fā)現(xiàn)有較多的玻璃欄板設(shè)計不符合規(guī)范要求，出現(xiàn)安全隱患。本文針對玻璃欄板施工圖設(shè)計與規(guī)范要求不相符等常見問題，進行分析，并提出相應(yīng)的解決方案。

臨空；可踏部位；玻璃欄板高度；人體荷載；夾膠鋼化玻璃

玻璃欄板是護欄的一種形式，其外型美觀、新穎，屬于建筑的外圍護結(jié)構(gòu)，經(jīng)常被用于民用建筑和工業(yè)建筑中，尤其廣泛應(yīng)用于民用建筑的公共建筑和居住建筑。

與玻璃欄板有關(guān)的規(guī)范主要有《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-2005、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012、《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ113-2015、《建筑用玻璃與金屬護欄》JG/T342-2012、《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013、《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-2011，等。

1 玻璃欄板設(shè)計常見的問題

1.1 計算書常見問題

1.1.1 玻璃欄板風荷載局部體型系數(shù)取1.3或1.2，不符合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012的要求。

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的第8.3.3條抄摘如下：“計算圍護構(gòu)件及其連接的風荷載時，可按下列規(guī)定采用局部體型系數(shù)μsl：

1）封閉式矩形平面房屋的墻面及屋面可按表8.3.3的規(guī)定采用；

2）檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處的裝飾條等突出構(gòu)件，取-2.0；

3）其他房屋和構(gòu)筑物可按本規(guī)范第8.3.1條規(guī)定體型系數(shù)的1.25倍取值。”

以上第1項、第2項并沒有對欄板進行明確的規(guī)定，但在該規(guī)范的主要受力構(gòu)件表8.3.1的第34項（獨立墻壁及圍墻）的風荷載體型系數(shù)為1.3，該參數(shù)可以參照使用。玻璃欄板作為建筑外圍護構(gòu)件，其風荷載局部體型系數(shù)μsl可取1.3×1.25=1.625。

1.1.2 鋁合金型材立柱的內(nèi)腔加襯鋼型材，在欄板立柱根部校核時，把鋁合金型材和鋼型材一起計算的做法是錯誤的。

外露的鋼材因為銹蝕，造成不安全和不美觀，從而，鋁合金型材成為玻璃欄板立柱較好的選擇之一。欄板立柱根部必須生根于預(yù)埋鋼件或后埋鋼件上，焊接是主要的連接形式，但鋁合金型材并不適合于這類焊接。通常的做法是在鋁合金型材立柱的內(nèi)腔加襯鋼型材，鋼型材與埋件焊接。如下圖所示：

因而，欄板立柱根部的受力計算，只能取加襯的鋼型材進行校核。

1.1.3 欄板立柱根部校核時，把彎矩當成扭矩計算的做法是錯誤的。

連接如下圖所示：

假設(shè)欄板根部彎矩M=3.5kN.m，分別按照彎矩和扭矩進行計算，結(jié)果是不同的。

1.1.3.1 按照彎矩計算，則可以求出一個螺栓在彎矩作用下的剪切力

F＝M/L/2=3.5×1000000/50/2=35000(N)=35(kN)

1.1.3.2 按照扭矩計算，則可以求出一個螺栓在扭矩作用下的剪切力

V＝T/e/4=3.5×1000000/35/4=25000(N)=25(kN)

欄板立柱為懸臂構(gòu)件，由水平荷載作用，對立柱根部產(chǎn)生的是彎矩，不是扭矩。校核螺栓群時，按照扭矩計算是錯誤的、不安全的。

1.1.4 欄板頂部活荷載取值錯誤或計算漏項。

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的第5.5.2強制性條文抄摘如下：“樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿活荷載標準值，不應(yīng)小于下列規(guī)定：

1）住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所、幼兒園，欄桿頂部的水平荷載應(yīng)取1.0kN/m；

2）學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場，欄桿頂部的水平荷載應(yīng)取1.0kN/m。豎向荷載應(yīng)取1.2kN/ m，水平荷載與豎向荷載應(yīng)分別考慮。”

在計算欄板扶手應(yīng)力的時候，經(jīng)常有直接用水平荷載標準值1.0kN/m進行校核的，這是錯誤的，應(yīng)考慮活荷載的分項系數(shù)1.4。

在學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場的欄桿校核中，經(jīng)常有漏掉豎向荷載作用的校核。此處的豎向荷載標準值必須考慮活荷載的分項系數(shù)1.4。欄板扶手的水平荷載和豎向荷載應(yīng)分別考慮。

玻璃欄板的玻璃有風荷載作用，扶手有活荷載作用，深圳地區(qū)的風荷載較大，可以將扶手的活荷載作為第2個可變荷載考慮，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的3.2.3條的(3.2.3-1)公式進行校核。

應(yīng)注意，《中小學建筑設(shè)計規(guī)范》GB50099-2011的8.1.6強制性條文“上人屋面、外廊、樓梯、平臺、陽臺等臨空部位必須設(shè)防護欄桿，防護欄桿必須牢固，安全，高度不應(yīng)低于1.10m。防護欄桿最薄弱處承受的最小水平推力應(yīng)不小于1.5kN/m。”其規(guī)定比《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的第5.5.2強制性條文有更嚴格之處，應(yīng)按嚴格條款執(zhí)行。

2 可踏部位的相關(guān)問題

2.1 《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-2005的第6.6.3強制性條文“陽臺、外廊、室內(nèi)回廊、內(nèi)天井、上人屋面及室外樓梯等臨空處應(yīng)設(shè)置防護欄桿。并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）欄桿應(yīng)以堅固、耐久的材料制作，共能承受荷載規(guī)范規(guī)定的水平荷載；

2）臨空高度在24m以下時，欄桿高度不應(yīng)低于1.05m；臨空高度在24m以下時，欄桿高度不應(yīng)低于1.05m；臨空高度在24m及24m以上（包括中空層住宅）時，欄桿高度不應(yīng)低于1.10m。

注：欄桿高度應(yīng)從樓地面或屋面至欄桿扶手頂面垂直高度計算，如底部有寬度大于或等于0.22m，且高度低于或等于0.45m的可踏部位，應(yīng)從可踏部位頂面起計算。”

在欄桿（包括欄板）的設(shè)計中，存在不同的情況：

2.2.1 對于反坎或女兒墻高度大于0.45m的，毫無疑問，反坎頂面或女兒墻頂面都不屬于可踏部位。

2.2.2 對于反坎或女兒墻高度低于或等于0.45m的，反坎頂面或女兒墻頂面欄桿（包括欄板）有如下類型：

以上各類型的欄板、欄板中A型、B型、C型、D型均為實體型玻璃欄板，從該規(guī)范的第6.6.3強制性條文及其條文解釋可知，其中：

2.2.2.1 A型玻璃欄板的玻璃直接落地，反坎或女兒墻頂面玻璃內(nèi)側(cè)的進出位寬度小于0.22m，不屬于可踏部位；

2.2.2.2 B型玻璃欄板的玻璃直接落地，反坎或女兒墻頂面玻璃內(nèi)側(cè)的進出位寬度大于或等于0.22m，屬于可踏部位；

2.2.2.3 C型玻璃欄板的玻璃底部透空，但透空較小，腳難以插進，玻璃欄板反坎或女兒墻頂面玻璃內(nèi)側(cè)的進出位寬度小于0.22m，不屬于可踏部位；

2.2.2.4 D型玻璃欄板的玻璃底部透空，透空高度較大，腳可以較容易插入，玻璃欄板反坎或女兒墻頂面玻璃內(nèi)側(cè)的進出位寬度大于或等于0.22m，屬于可踏部位；

2.2.2.5 透空欄桿底部的反坎頂面或女兒墻頂面寬度大于或等于0.22m，屬于可踏部位。

從規(guī)范條文可知，欄板（欄桿）底部或內(nèi)側(cè)屬于可踏部位的，其高度從可踏部位起算；欄板（欄桿）底部或內(nèi)側(cè)屬于不可踏部位的，其高度從樓地面起算。

2.2 《建筑用玻璃與金屬護欄》JG/T342-2012的A.1.1條的可踏面定義為，可踏面應(yīng)符合《民用建筑設(shè)計通則》GB50352的規(guī)定，對于反坎或女兒墻高度低于或等于0.45m的，扶手內(nèi)側(cè)平臺寬度大于65mm時（即扶手內(nèi)側(cè)邊緣的向下垂直投影線至平臺內(nèi)側(cè)的距離），其平臺應(yīng)視為可踏面。此條比《民用建筑設(shè)計通則》GB50352的規(guī)定增加了必要的內(nèi)容。

2.3 《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-2011的5.6.3條：陽臺欄板或欄桿凈高，六層及六層以下的不應(yīng)低于1.05m，七層及七層以上的不應(yīng)低于1.10m。該條文采用了“凈高”的表達，可以理解為：不管是垂直于欄板踩踏還是平行于欄板踩踏，陽臺反坎只要人的腳能踩踏上去，就按可踏部位考慮。

在深圳地區(qū)的玻璃欄板，不管是居住建筑，還是公共建筑，建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢查站一般都是按照住宅欄板的“凈高”概念進行驗收的。

應(yīng)注意，《中小學建筑設(shè)計規(guī)范》GB50099-2011的8.1.6強制性條文抄摘“上人屋面、外廊、樓梯、平臺、陽臺等臨空部位必須設(shè)防護欄桿，高度不應(yīng)低于1.10m。另外，《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ39-87的第8.7.4條規(guī)定：陽臺屋頂平臺的護欄高度不應(yīng)小于1.20m。因中小學、托兒所、幼兒園的人體高度相對低小，會直接撞擊到玻璃，因而玻璃欄板不應(yīng)用于中小學、托兒所、幼兒園等場所。

3 欄板頂部的高度計算

在玻璃欄板施工圖設(shè)計中，玻璃欄板的高度如何確定，成了建筑師、幕墻設(shè)計師及審圖人員不容易搞清楚的問題。如何判定玻璃欄板的高度是否符合規(guī)范要求？下面舉一個例子：某商業(yè)中心離地約30m高的可上人屋面臨空位置的玻璃欄板，原設(shè)計玻璃欄板圖如下：

該處欄板位置現(xiàn)分析如下：

3.1 可踏部位的判斷：該欄板底部玻璃內(nèi)側(cè)的進出位寬度小于0.22m，不屬于可踏部位；

3.2 《建筑用金屬與玻璃護欄》JG/T342-2012的第3.4條的玻璃欄板高度的定義為：扶手上表面至立柱底部或底座中心位置的垂直距離。

則該玻璃欄板的扶手頂面至屋頂?shù)孛娴拇怪本嚯x為250+860=1110mm，該欄板高度符合《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-2005的規(guī)定。

但在深圳地區(qū)的玻璃欄板，不管是居住建筑，還是公共建筑，建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢查站一般都是參照住宅欄板的“凈高”的概念進行驗收的，不管是垂直于欄板踩踏還是平行于欄板踩踏，陽臺反坎只要人的腳能踩踏上去，就按可踏部位考慮。對原設(shè)計的玻璃欄板進行修改，把扶手的頂面高度調(diào)整，如修改后的玻璃欄板圖。

4 《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的執(zhí)行

《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ113-2015的條文部分抄摘內(nèi)容：第7.2.6條，室外欄板玻璃應(yīng)符合第7.2.5條的規(guī)定。

第7.2.5之1條內(nèi)容抄摘如下：欄板設(shè)有立柱和扶手，欄板玻璃作為鑲嵌面板安裝在護欄系統(tǒng)中，欄板玻璃應(yīng)使用符合本規(guī)程表7.1.1-1規(guī)定的夾膠玻璃。

第7.2.5之2條內(nèi)容抄摘如下：玻璃欄板固定在結(jié)構(gòu)上且直接承受人體荷載的護欄系統(tǒng)，其欄板玻璃應(yīng)符合如下規(guī)定：

4.1 當欄板玻璃最低點離一側(cè)樓地面高度不大于5m時，應(yīng)使用公稱公度不小于16.76mm鋼化夾膠玻璃。

4.2 當欄板玻璃最低點離一側(cè)樓地面高度大于5m時，不得使用此類護欄系統(tǒng)。

從第7.2.5條及其條文解釋可知，上述的人體荷載是指直接作用在欄板玻璃上的人體背靠、俯靠和手的推、拉等荷載。直接承受人體荷載的護欄系統(tǒng)，一般應(yīng)理解為沒有設(shè)置立柱和扶手，只有玻璃的欄板系統(tǒng)。

在廣東省個別沿海城市，施工圖第三方強制性審查單位把住宅陽臺的帶立柱、扶手的玻璃欄板也作了嚴格的限制，其認為住宅屬于少年兒童的活動場所，少年兒童個子不高，可以直接沖擊玻璃，在欄板玻璃最低點離一側(cè)樓地面高度大于5m時，不得使用直接承受人體荷載的護欄系統(tǒng)，即不得使用沒有設(shè)置立柱、扶手的玻璃欄板，也不能使用有設(shè)置立柱、扶手的玻璃欄板，除非設(shè)置豎向桿件，且間距不大于0.11m。

有少年兒童活動的住宅，文化娛樂建筑、商業(yè)服務(wù)建筑、體育建筑、園林景觀等允許少年兒童進入活動的場所，也有少年兒童活動，過度嚴格的審查會嚴重制約建筑的發(fā)展，在深圳地區(qū)，并沒有像上述的個別城市那么嚴格限制玻璃欄板的使用，深圳地區(qū)的建筑師非常喜歡采用玻璃欄板作為外圍護結(jié)構(gòu)。在施工圖強制性審查中，在有少年兒童活動的場所（托兒所、幼兒園、中小學及少年兒童專用場所除外），一側(cè)樓地面高度大于5m時的玻璃欄板，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置立柱及扶手，一般要求按照可以承受人體荷載的玻璃配置執(zhí)行，即要求使用公稱厚度不小于16.76mm鋼化夾膠玻璃。當玻璃厚度小于以上要求時，則宜增加防人體撞擊的驗算，撞擊荷載可參照《上海市建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》 DGJ08-56-2012的4.3.5條規(guī)定執(zhí)行，沖擊力標準取1.2kN，沖擊系數(shù)取1.5，荷載分項系數(shù)取1.4，沖擊荷載垂直作用在玻璃板塊的正中間。參照《建筑用玻璃與金屬護欄》JG/T342-2012的6.3.3條軟重物0.45kN和硬重物1.04kN撞擊要求，考慮少年兒童的撞擊力較成年人小，且人體介于軟物和硬物之間，其沖擊力標準值可適當折減，建議取0.60kN。

5 后埋件問題

欄板立柱一般為懸臂構(gòu)件，即懸挑于根部預(yù)埋件或后埋件上，一般情況下，預(yù)埋件的設(shè)計不會有較大的問題。由于臨空反坎的高度和厚度一般尺寸較小，混凝土澆注質(zhì)量也難有保障，后埋件的設(shè)計較容易出現(xiàn)問題。現(xiàn)羅列如下：

5.1 混凝土強度未能達到規(guī)范的要求。《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013的3.1.3條：后錨固的基材混凝土強度不應(yīng)低于C20。

5.2 后埋件采用位移控制式膨脹錨栓，該類膨脹螺栓利用扳手旋擰，膨脹錨螺的芯桿向外拔，芯桿四周的鐵皮脹開與混凝土孔摩擦從而達到受力的要求。《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013的表4.1.1-2中：位移控制式錨栓不適用于承受拉力的狀況。玻璃欄板立柱根部承受彎矩，彎矩對錨栓產(chǎn)生拉力，因而玻璃欄板立柱后埋件不適用位移控制式膨脹錨栓。

5.3 后埋件受力模型不成立。欄板立柱一般為懸臂構(gòu)件，即立柱的根部應(yīng)為固接，對立柱根部的錨固要求較高。舉如下例子：

上述例子中，欄板外側(cè)和內(nèi)側(cè)的位于進出位的同一直線上，是典型的鉸接支座，而欄板立柱為懸臂構(gòu)件，要求支座為固接支座，力學計算模型不成立。

5.4 反坎厚度過小，后埋件設(shè)計不合理，也難以滿足受力要求。

舉如下例子：

上述例子中，假設(shè)錨栓直徑為10mm，錨固深度為80mm，存在問題有：

5.4.1 錨栓過于靠外側(cè)和內(nèi)側(cè)，此類錨栓一般使用沖擊鉆鉆孔，沖擊力較大，容易使混凝土崩掉。

5.4.2 錨栓過于靠外側(cè)和內(nèi)側(cè)，鉆孔的位置一般有鋼筋，不能鉆孔，錨栓無法錨固。

5.4.3 錨栓過于靠外側(cè)和內(nèi)側(cè)，錨栓承受拉力和剪力，不符合《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2013的4.3.6之1條、之2條的錨栓至結(jié)構(gòu)邊距的規(guī)定：小于10he或60d，其中he為錨栓有效錨固深度，d為錨桿的公稱直徑。

現(xiàn)對以上錨固做法進行修改，修改后做法如下：

6 其他細部連接問題

玻璃欄板的一些細部，如處理不好，容易成為破壞的誘導(dǎo)因素。舉如右邊的例子。

以上例子中，其細節(jié)存在問題如下：

玻璃為夾膠鋼化玻璃，基頂邊沒有保護，在室外環(huán)境，時間長了，玻璃夾膠層容易開膠開裂。

此類點駁接頭不能轉(zhuǎn)動，對安裝精度要求較高，在加工或安裝中如有誤差，強行安裝，容易產(chǎn)生初始缺陷，進而容易導(dǎo)致破壞。且駁接頭與玻璃前后面間的間隙較小，難以滿足玻璃平面外變形的要求。

建議改進：

6.1 在玻璃頂邊采用鋁合金或不銹鋼U槽護邊；

6.2 采用可轉(zhuǎn)動的點式駁接頭連接玻璃；

6.3 取消點駁接連接方式，采用對邊入槽或四邊入槽的方式固定玻璃。

圖1 鑄鐵軟封旋啟式止回閥

圖2 鑄鐵橡膠瓣旋啟式止回閥

7 小結(jié)

玻璃欄板的設(shè)計，牽涉到較多的規(guī)范，要考慮建筑、機械、結(jié)構(gòu)、力學計算等諸多方面的因素，其根本的出發(fā)點就是安全。

本文從玻璃欄板施工圖強制性審查及咨詢的角度，提出相關(guān)問題，指出適用規(guī)范的相關(guān)條文，應(yīng)考慮的相關(guān)因素及構(gòu)造措施，確保玻璃欄板的安全。

（作者為：

中國建筑裝飾協(xié)會幕墻專家

深圳市土木協(xié)會幕墻專家

深圳市幕墻施工圖審查專家）

目前，國內(nèi)外傳統(tǒng)軟密封旋啟式止回閥的結(jié)構(gòu)型式主要有圖示的兩種，如圖1、圖2所示。采用的設(shè)計標準有GB/T 13932-1992(通用閥門 鐵制旋啟式止回閥)、EN 12334-2001(工業(yè)閥門-鑄鐵止回閥)、EN 1074-3：2000(供水閥門 適用性要求及驗證試驗)。上述兩種結(jié)構(gòu)的旋啟式止回閥被廣泛應(yīng)用在蓄水池進出口旁通管、高層建筑及消防領(lǐng)域的給排水系統(tǒng)，用作防止介質(zhì)水的倒流。盡管此類軟封止回閥使用的如此廣泛，但各閥門生產(chǎn)廠家執(zhí)行的設(shè)計標準不盡相同，國標和城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準一直沒有與之對應(yīng)的具有指導(dǎo)意義的最新標準，大多沿用和參考1992年版的GB/T13932。出口歐盟等國家的則參照執(zhí)行EN 12334居多。每個生產(chǎn)廠家的出廠檢驗標準執(zhí)行的都是GB/ T13927(國內(nèi))和EN 12266-1/2（出口）試驗標準，做的試驗項目皆為標準要求的殼體試強度試驗和高壓密封試驗。隨著時代的發(fā)展和客戶維權(quán)意識的不斷提高，客戶對軟封止回閥不僅要求有高的殼體強度以承受水錘帶來的沖擊和很好的高壓密封性能，還要求生產(chǎn)制造的軟封止回閥在低壓狀況下具有較好的密封能力。

眾所周知，對于止回閥而言，高壓力下容易實現(xiàn)密封，若閥瓣強度滿足的話，壓力越高，則密封效果越好，但低壓狀況下的密封就不易做到A級滲漏了。還有一個糾結(jié)的問題是低壓密封的壓力究竟為多少，很多制造商莫衷一是，確定的密封壓力也是各不相同，無法給客戶一個有標準出處的合理的數(shù)據(jù)。

其實，在這一方面，歐盟標準已經(jīng)對上述問題進行了標準的規(guī)范，標準可謂非常到位并貼近實際。只是許多國內(nèi)生產(chǎn)制造商沒有很好地參照和借鑒，在此與大家共享。

EN 1074-3：2000雖是供水用閥門標準，屬于“適用性要求及驗證試驗“共計六個標準的第三部分，第一部分為一般要求，也是其余5部分如隔斷閥、止回閥、水控閥等共性通用要求。在EN 1074-3中的5.2.2.2條款規(guī)定了供水用止回閥的低壓差下閥座密封性按照EN 1074-1中的5.2.2.2規(guī)定，而EN 1074-1中的5.2.2.2中規(guī)定止回閥的低壓差密封壓力應(yīng)在0.5Bar下，試驗要求等同5.2.2.1條款的高壓差下的閥座密封。可以看出供水用軟密封止回閥，在歐盟標準中規(guī)定的低壓差閥座密封就

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