城市橋梁欄桿設計的研究與探討

陳德權

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢430010）

0 引言

在民用建筑設計術語中，欄桿的定義是具有一定安全高度，用以保障人身安全或分隔空間用的防護分隔構件。欄桿一般為透空構件，實心的防護構件稱為欄板。在橋梁建筑中，橋梁欄桿是橋梁上部附屬結構的重要組成部分。對于設置在人行道臨空側的常規欄桿，在設計時不僅需要考慮美化橋梁外觀的景觀需求，使橋梁成為一道亮麗的風景線，而且需要起到保護過往行人安全的重要作用。雖然欄桿一般作為橋梁的附屬構件，對橋梁主體結構的受力性能影響較小，但在設計時欄桿結構的安全性仍應引起重視，以保證欄桿結構具有較高的安全性，實現正常使用狀態下的安全防護功能。

目前，關于欄桿設計問題研究的文獻較少，劉劍等[1]從欄桿的牢固、高度、凈空等方面探討了住宅工程金屬欄桿的使用安全功能；齊玉軍等[2]對欄桿結構的受力性能及設計方法進行了研究。近年來，涉及欄桿的安全事故時有發生，從而引發關于生命權、健康權、身體權的法律糾紛案件。事發處欄桿高度是否符合國家設計標準，管理人是否盡到了安全保障義務，關系到應否承擔相應的賠償責任問題，往往成為最為常見的爭議焦點。其中欄桿設計問題關系到判定欄桿是否滿足國家設計標準規定，影響司法機關對于案件的判決，因此尤為關鍵，應引起高度重視。

1 欄桿高度的計算

對于民用建筑中的欄桿，現行《民用建筑設計統一標準》（GB50352—2019）第6.7.3條有如下說明：陽臺、外廊、室內回廊、內天井、上人屋面及室外樓梯等臨空處應設置防護欄桿，并應符合下列規定：

（1）欄桿應以堅固、耐久的材料制作，并應能承受《建筑結構荷載規范》（GB50009—2012）及其他國家現行相關標準規定的水平荷載。

（2）當臨空高度在24.0m以下時，欄桿高度不應低于1.05m；當臨空高度在24.0m及以上時，欄桿高度不應低于1.1m。上人屋面和交通、商業、旅館、醫院、學校等建筑臨開敞中庭的欄桿高度不應小于1.2m。

（3）欄桿高度應從所在樓地面或屋面至欄桿扶手頂面垂直高度計算，當底面有寬度大于或等于0.22m，且高度低于或等于0.45m的可踏部位時，應從可踏部位頂面起算。

（4）公共場所欄桿離地面0.1m高度范圍內不宜留空。

從物理學的觀點分析，陽臺、外廊等臨空側的欄桿高度應超過人體重心高度，才能避免人體靠近欄桿時因重心外移而發生墜落事故。可踏部位一般指的是部件或部位的水平寬度使人員下意識踩踏的地方，根據上述標準第（3）條中對于可踏部位的定義，可知寬度和高度均達到規定數值時，方可確定為可踏面，欄桿高度應從可踏部位頂面起算，否則不應認定為可踏面，應從所在樓地面或屋面起算。當存在可踏部位時，在通常情況下，正常人很容易踏上并站立眺望（不是攀登），此時，欄桿高度如果從所在樓地面或屋面起算，則從可踏部位頂面至欄桿扶手頂面的高度會低于人的重心高度，人在心理上將產生不安全感，容易發生因人體重心外移而墜落的事故，很不安全，故應從可踏部位頂面起計算，以確保安全高度足夠，保證欄桿能夠起到安全防護作用。欄桿高度的計算方法見圖1。

圖1 欄桿高度的計算（單位：mm）

由圖1可知，對于透空欄桿，可踏部位寬度指的是欄桿底面處整個基座寬度；對于實體欄板，由于底面被實體欄板分隔為內外兩個部分，此時可踏部位寬度應按照實體欄板內側部分基座寬度進行計算。

在實際工程使用中，欄桿底面基座高度大于0.45m時，按照可踏部位的定義，則欄桿基座底面不應判定為可踏面。雖然正常人不容易上去踏步，但為避免發生安全事故，防護欄桿必須采用防止兒童攀登的構造，如不宜做橫向花飾或構件。當采用穿孔類欄板設計時，所有裝飾孔不應使手指、手、頭等人體部位通過且造成卡住現象。

對于新建和改建各等級公路橋涵的設計，《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60—2015）第3.6.7條規定：設置欄桿的橋梁，其欄桿的設計，除應滿足受力要求外，尚應注意美觀，欄桿高度不應小于l.1m。

對于城市橋梁的設計，《城市橋梁設計規范（2019年版）》（CJJ11—2011）第6.0.7條規定：橋梁人行道臨空側應設置人行道欄桿；第9.5.1條規定：人行道或安全帶臨空側的欄桿高度不應小于1.10m，非機動車道臨空側欄桿高度不應小于1.40m。上述欄桿高度為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離。欄桿豎直構件間的最大凈間距不得大于110mm，不宜采用有蹬踏面的結構。

與《民用建筑設計統一標準》進行對比發現，2本現行規范對于欄桿高度的計算方法并不一致，《民用建筑設計統一標準》考慮了欄桿底面存在可踏部位的情況，而《城市橋梁設計規范（2019年版）》并沒有考慮這種情況，對于欄桿高度的計算，明確規定從人行道表面進行起算。與《公路橋涵設計通用規范》相比，《城市橋梁設計規范（2019年版）》對欄桿高度的計算方法進行了補充完善，但是與《民用建筑設計統一標準》相比，并沒有引入“可踏部位”的概念。雖然條文中說明欄桿構件應進行防攀爬設計，防止形成蹬踏面，但并未對“蹬踏面”進行明確定義，此處“蹬踏面”一般應理解為屬于欄桿構件本身設計的組成部分，與《民用建筑設計統一標準》中底面具有明確定義的“可踏部位”概念有所區別。

《民用建筑設計統一標準》第1.0.2條規定：本標準適用于新建、擴建和改建的民用建筑設計。按使用功能分類，對民用建筑的定義為供人們居住和進行公共活動的建筑總稱。公共建筑是指供人們進行各種公共活動的建筑，城市橋梁作為供人們交通出行活動的建筑，也應該屬于公共建筑，即屬于民用建筑的一部分。

《城市橋梁設計規范（2019年版）》第1.0.4條規定：城市橋梁設計除應執行本規范外，尚應符合國家現行有關標準的規定。按照此條規定，通常情況下可以理解為，對于城市橋梁人行道或安全帶臨空側的欄桿，欄桿高度不僅需要滿足《城市橋梁設計規范（2019年版）》中不應小于1.10m的要求，而且要符合《民用建筑設計統一標準》第6.7.3條規定，當存在“可踏部位”時“應從可踏部位頂面起算”。

在城市橋梁實際工程設計中，人行道臨空側欄桿底面（欄桿基座頂面）通常會高于人行道表面0.1m，可以起到擋水和防止行人物品不易墜落至河中的作用，同時也符合《民用建筑設計統一標準》第6.7.3條第4款中“公共場所欄桿離地面0.1m高度范圍內不宜留空”的規定。城市橋梁人行道欄桿橫斷面圖和立面圖見圖2、圖3，圖中H為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離，即《城市橋梁設計規范（2019年版）》中所定義的欄桿高度；h為欄桿凈高；Δh為H與h的差值，即Δh=H-h，也等于欄桿基座頂面標高與人行道表面標高的差值，通常情況下Δh不小于0.1m，且不大于0.45m。根據《城市橋梁設計規范（2019年版）》規定，欄桿高度H不應小于1.10m；根據《民用建筑設計統一標準》規定，欄桿基座頂面寬度為0.3m，大于0.22m，而且欄桿基座頂面至人行道表面的高度Δh為0.1m，不大于0.45m，滿足“可踏部位”的定義，則欄桿基座頂面應判定為可踏面，欄桿高度應從可踏部位頂面即欄桿基座頂面起算，此時欄桿高度應為欄桿凈高h，還應滿足《民用建筑設計統一標準》第6.7.3條第2款要求。

圖2 人行道欄桿橫斷面圖（單位：mm）

圖3 人行道欄桿立面圖（單位：mm）

現假設城市橋梁人行道臨空側欄桿高度H取值為1.10m，則已滿足《城市橋梁設計規范（2019年版）》的要求。若是根據《民用建筑設計統一標準》中可踏部位定義，圖4中欄桿基座頂面為可踏部位頂面，應扣除差值Δh（0.1m），欄桿高度為欄桿凈高h，即欄桿高度等于1.0m，則不滿足《民用建筑設計統一標準》第6.7.3條第2款中“當臨空高度在24.0m以下時，欄桿高度不應低于1.05m”要求。此時若要同時滿足現行規范規定，則欄桿高度H取值至少應為1.15m（1.05m+Δh）。即對于城市橋梁人行道臨空高度在24.0m以下的欄桿，當存在可踏部位即基座頂面寬度不小于0.22m且差值Δh不大于0.45m時，欄桿高度H不應小于（1.05m+Δh）和1.10m兩者中的最大值，方才符合國家設計標準規定。

圖4 欄桿基座頂面大樣圖（單位：mm）

實際橋梁工程設計中設計人員容易忽視甚至不知道《民用建筑設計統一標準》的規定，只是關注是否滿足《城市橋梁設計規范（2019年版）》規定，而且《城市橋梁設計規范（2019年版）》明確了欄桿高度應為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離，從而導致欄桿高度究竟如何計算出現爭議。不同設計人員對于2本現行規范的理解程度不同，實際設計中欄桿高度設計取值不同，容易導致欄桿存在設計缺陷，帶來一定的安全隱患和潛在危險，影響規范、標準的實施。根據《工程建設國家標準管理辦法》（1992年12月30日建設部令第24號實施）第3章第29條規定，《民用建筑設計統一標準》屬于強制性國家標準。根據《工程建設行業標準管理辦法》（1992年12月30日建設部令第25號實施）第12條規定，《城市橋梁設計規范（2019年版）》屬于強制性行業標準；第10條規定：行業標準的某些規定與國家標準不一致時，必須有充分的科學依據和理由，并經國家標準的審批部門批準。行業標準在相應的國家標準實施后，應當及時修訂或廢止。為保持現行不同規范標準之間的協調統一，從安全角度考慮，建議強制性行業標準《城市橋梁設計規范（2019年版）》在后續修訂時與強制性國家標準《民用建筑設計統一標準》保持一致，引入“可踏部位”概念，以便更加符合城市橋梁人行道欄桿實際使用情況，保證合理的安全高度。

對于《民用建筑設計統一標準》中規定的欄桿高度是否適用于托兒所、幼兒園的問題，考慮到嬰幼兒安全意識差，易動、易攀爬，因此欄桿高度應適當加高；同時考慮到大人抱嬰幼兒站立時，人體的重心增高，欄桿高度也應適當加高，避免人靠近欄桿時因重心外移發生墜落事故。根據上述情況，對于托兒所、幼兒園臨空的欄桿高度增加到1.30m，目的是確保嬰幼兒使用時的人身安全。因此，《托兒所、幼兒園建筑設計規范（2019年版）》（JGJ39—2016）第4.1.9條規定：托兒所、幼兒園的外廊、室內回廊、內天井、陽臺、上人屋面、平臺、看臺及室外樓梯等臨空處應設置防護欄桿，欄桿應以堅固、耐久的材料制作；防護欄桿的高度應從可踏部位頂面起算，且凈高不應小于1.30m；防護欄桿必須采用防止幼兒攀登和穿過的構造，當采用垂直桿件做欄桿時，其桿件凈距離不應大于0.09m。本條為強制性條文，必須嚴格執行。關于垂直桿件凈距離的寬度由0.11m修改為0.09m，主要是考慮到嬰幼兒安全意識差，好奇、好動的特點，游戲時頭部或身體易鉆入欄桿空隙中，造成安全事故。可見《托兒所、幼兒園建筑設計規范（2019年版）》在《民用建筑設計統一標準》的基礎上修訂后規定更加嚴格。

目前，現行規范只是規定了欄桿高度的最低限值，設計人員應根據欄桿實際做法，為防止后期各種因人行道表面材料作法加厚（起算面標高上升），即出現欄桿“變矮”的情況，造成欄桿安全高度實際降低的事故，欄桿高度應在規范要求最低值的基礎上適當設計一定的安全高度儲備?，F行規范并未對欄桿高度的上限予以規定，但如果欄桿扶手頂面距離人行道表面的實際距離超過1.30m后，在實際使用過程中可能會影響人們的使用感受，因欄桿高度過高感到壓抑。

對于城市橋梁人行道臨空側的欄桿，如果因設計缺陷存在一定的安全隱患和潛在危險時，一旦安全事故成因無法查清，又無法排除欄桿瑕疵導致行人出現事故的可能，往往管理部門被司法機關視為未盡到合理的安全保障義務，依法應承擔一定的賠償責任，因此應引起設計人員和管理部門的高度重視。

2 欄桿荷載的取值

人行道欄桿主要是保護行人的安全，驗算荷載主要為人作用在欄桿上的力。通常情況下，作用在人行道欄桿、扶手上的荷載僅考慮人群作用。目前我國現行相關規范對欄桿荷載取值進行了規定，匯總整理后見表1。由表1可知，《城市橋梁設計規范（2019年版）》中的水平荷載取值最高，而且規定水平荷載和豎向荷載分別計算，符合欄桿結構實際受力情況。

3 結 語

城市橋梁人行道欄桿的主要作用是保證過往行人的安全，欄桿高度對城市橋梁的景觀功能和安全使用影響較大。欄桿高度不能過高而影響人們的視野，同樣不能過低導致不滿足現行國家設計標準規定。橋梁設計人員應高度重視臨空側人行道欄桿設計的安全問題，在正確理解規范的基礎上結合實際使用需求進行科學合理的設計，在不影響整體外觀的前提下考慮適當提高橋梁欄桿高度，避免留下設計缺陷和安全隱患，以減少安全事故的發生。

表1 規范中欄桿荷載的取值規定