建筑用玻璃與金屬護欄水平推力檢測技術探討

郭永添

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

建筑用玻璃與金屬護欄水平推力檢測技術探討

郭永添

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

結合工程實際分析欄桿水平推力的檢測方法，并設計相應的檢測設備，分析在實際工程中實測得出的數據，其結果表明測試精度良好，適用性強。

水平推力；玻璃與金屬護欄；測力計；撓度

0 引言

當前隨著城市綜合體的快速發展，綜合體中庭觀光井步行走廊金屬璃欄桿的大范圍使用，因建筑護欄不牢固引發的安全事故日益增加，對建筑護欄的施工質量控制，確保建筑護欄的安全和正常使用有著重要的作用。因此，對欄桿的抗水平荷載性能、抗垂直荷載性能、抗軟重物體撞擊性能、抗硬重物體撞擊性能、抗風壓性能進行檢驗是很有必要的，而欄桿的抗水平荷載性能，是檢驗其施工質量重要指標之一。

欄桿水平推力試驗是目前檢驗欄桿抗水平荷載性能的最有效方法，GB 50009-2012《建筑結構荷載規范》[1]對欄桿的水平荷載有著明確的條款要求。本文基于福建省現有欄桿推力檢測設備不完善，欄桿水平推力檢測也沒有得到很好的開展，本文根據JG/T 342-2012 《建筑用玻璃與金屬護欄》[2]的要求，結合實際工程案例對欄桿推力的檢測方法和檢測設備提出看法，提供借鑒和參考。

1 檢測方法

1.1 試件的要求

試件以3套立柱、1套扶手和2套欄板裝配。如圖1所示，兩立柱間距l按實際尺寸要求不大于1 200mm，試件長度L為兩立柱間距的2倍。

1.2 試件水平推力的確定

護欄抗水平荷載指標值按GB 5009-2012《建筑結構荷載規范》[1]5.5中規定的欄桿頂部水平荷載確定，住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園、學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館和體育場，欄桿頂部的水平荷載應取1.0kN/m。荷載作用于兩立柱中間的扶手上。由均布荷載轉化為兩點部位荷載的施力F按式(1)計算：

(1)

式中：

F-每點部位施力，單位為牛頓(N)；

q-均布荷載值，單位為牛頓米(N/m)；

L-試件長度，單位為(m)。

2 試驗步驟

(1)在扶手上以相鄰兩立柱中心點A、點B作為施載點，如圖1所示。

(2)以施力點A、點B的一邊20mm以內處、中間立柱和兩邊上立柱的扶手上設測量點A、B、C、D、E，測點平整垂直布置，如圖1所示。

(3)對扶手點A和點B處分別施加約F/4荷載作預加荷載，作用1min后卸載，以該狀態為基準；繼續施加荷載，作用5min后，檢測扶手的最大撓度、水平位移值；然后卸載，1min后檢測扶手的最大殘余撓度，并查看各連接部位的松弛、脫落情況，如圖1所示。

圖1 欄桿立面圖

3 檢測設備

本文討論的檢測設備是由本單位依據標準[2]自主研發的，其主要組成部件由安裝三角支座、高度調節桿、測力計、施力調節螺桿、百分表或位移計、標準砝碼組、百分表或位移計、固定支架等組成，如圖2所示。

圖2 檢測設備示意圖

3.1 工作原理

如圖 2所示，安裝好設備各部件，兩三角支座處分別堆放10個25kg的標準砝碼組，并讓該三角支座可靠固定于被測欄桿前端。將5個百分表，如圖 2所示，點A、點B、點C、點D、點E的位置，安裝于事先備好的安裝支架上，安裝應固定可靠并保證其不受外界干擾。將設備的施力支爪作用于被測欄桿上，施力支爪另一頭與測力計連接，測力計另一側與施力調節螺桿連接，通過旋轉施力調節螺桿同時向被測欄桿A點和B點施加作用力至F/4，1min鐘后卸載，卸載后記錄A、B、C、D、E各百分表的顯示值作為初始值。繼續向被測欄桿A點和B點施加作用力至F，穩定5min后記錄A、B、C、D、E各百分表的顯示值作為試驗的終值；然后將其卸載，1min后記錄A、B、C、D、E各百分表的顯示值作為卸載1min后的位移值。按JG/T 342-2012 《建筑用玻璃與金屬護欄》[2]附錄B中B.3.3的數據處理要求，護欄的相對位移值為試驗終值減去初始值。

3.2 注意事項

(1)試驗所用支座應足夠堅固，試驗設備各部件的剛度應達到標準，其自身的變形應不影響試驗結果要求。因工程施工問題，現場欄桿推力試驗大部分在其地面已鋪設地板磚后進行，大大減小了設備支座與地面的摩擦力，故試驗前有必要在相應位置打膨脹螺栓加以固定。

(2)試驗設備的施力裝置應能夠實現緩慢、均勻地施加水平荷載，且無沖擊現象。為滿足該試驗要求，設備采用改變螺桿行程達到試驗分級加載的效果，分4級，即25%、50%、75%、100%逐級對水平欄桿施加水平荷載。

(3)欄桿受水平荷載時，測量欄桿水平位移值的百分表或位移計應進行可靠固定，不應受水平荷載影響而使表座產生相對位移，從而影響試驗結果。

4 工程實例

某商場金屬護欄采用立柱(Φ51×1.5)mm、橫桿(Φ38×1.5)mm、豎桿(Φ25×1.5)mm、扶手(Φ63×1.5)mm各規格的不銹鋼管組成，現場選取護欄2跨，長度為2 000m，高度為1 275mm進行試驗。

4.1 試驗過程

(1)按本文2.2的要求，如圖 2所示將百分表通過安裝支架，安裝在各個測點上，施力裝置和測力計分別安裝在試驗支架上。

(2)采用等效集中力加載模擬均布荷載，最大荷載按標準[1]中規定的欄桿頂部水平荷載確定取1.0kN/m，故欄桿A點、和B點的推力由式(1)可得：

(3)試驗前先對該護欄進行F/4，即250N的預作用力，持荷1min后卸載記錄各測點百分表顯示值，作為試驗位移初始值；然后A、B兩點繼續同步施加荷載至1 000N,持荷5min后記錄各測點百分表顯示值，作為相對位移的終值；最后將將其卸載，1min后記錄各測點的顯示值。算出各測點UA、UB、UC、UD、UE的相對位移值，具體數值如表1所示。

表1 金屬護欄水平推力測試結果 m

4.2 試驗數據分析與評定

按JG/T 342-2012《建筑用玻璃與金屬護欄》[2〗的要求，護欄最大的相對水平位移值不應大于30mm。扶手的相對撓度不應大于L/250；卸載1min后扶手的殘余撓度不應大于L/1 000，且不出現松弛、脫落現象。

(1)由表1可知UB=22.31mm為相對位移的最大值，按標準[2]的要求該值為護欄水平位移值，小于30mm，符合要求。

(2)相對撓度值，根據標準[2]附錄B中B.3.3的要求UA-(UC+UE)/2與UB-(UC+UE)/2對比，較大值為扶手的撓度值。通過計算：

對比結果fB=2.75mm為較大值，按標準[2]的要求，該值為扶手撓度值，小于標準[2]要求值8.0mm，符合要求。

(3)殘余撓度值，參照4.2.2的計算方法可得出該護欄的殘余撓度值為小于標準[2]要求值2.0mm，符合要求。

(4)經過試驗后，該護欄各連接部位均無松弛、脫落連接牢固可靠；護欄的水平位移值、扶手的撓度值、卸載后扶手的最大殘余撓度值均符合JG/T 342-2012 《建筑用玻璃與金屬護欄》[2]的技術要求，該護欄安裝質量合格。

5 結語

綜上表明，該檢測設備可以按JG/T 342-2012 《建筑用玻璃與金屬護欄》[2]的要求對各種欄桿的抗水平荷載性能進行檢測，其操作簡便、易于實現,能滿足規范要求。

隨著各大型綜合體及大型公共建筑的快速發展，對金屬與玻璃護欄的應用越來越廣泛。因欄桿安裝不牢固引發的安全事故日益增加，對金屬與玻璃護欄檢測越來越重要，本文探討的檢測裝置，對加強福建省金屬與玻璃護欄水平荷載試驗檢測技術，提供一定得參考依據，具有廣泛的社會意義。

[1] GB 50009-2012 建筑結構荷載規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2012.

[2] JG/T 342-2012 建筑用玻璃與金屬護欄[S].北京: 中國標準出版社，2012.

Study on detection technology of horizontal thrust of glass and metal barrier for building

GUOYongtian

(Fujian Academy of Building Research, Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology, Fuzhou 350025)

In this paper, combining with practical engineering, the detection methods of rail horizontal thrust were discussed. And the testing equipments of horizontal thrust were designed at the same time. The data get from practical engineering with these equipments were analyzed. The result shows that these equipments have a good test precision and a good adaptability.

Horizontal thrust; Glass and metal fence; Dynamometer; Deflection

郭永添(1982.9- ),男，工程師。

E-mail:361771368@qq.com

2017-03-02

TU317

A

1004-6135(2017)07-0074-03