模型取單片10mm玻璃加載，面荷載為2623N/m2;約束特征為入槽玻璃面積。模型豎直方向?yàn)閅方向，垂直玻璃面為Z方向，平行玻璃面為X方向。按照支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：對底邊施加X，Y，Z三個方向平動，對入槽的玻璃面施加垂直玻璃面的平動約束。分析計算結(jié)果如圖18、19、20所示。
圖18 塔樓玻璃護(hù)欄面板正面強(qiáng)度(單位Pa)
圖19 塔樓玻璃護(hù)欄面板背面強(qiáng)度(單位Pa)
由分析結(jié)果可得，玻璃欄版強(qiáng)度值為13.6MPa，10mm鋼化玻璃邊緣強(qiáng)度為59MPa，強(qiáng)度滿足要求。
圖20 塔樓玻璃護(hù)欄面板風(fēng)載變形分析
變形結(jié)果為7.84mm。變形限值為660mm/60=11mm，變形滿足要求。
為滿足工程設(shè)計及使用要求，塔樓的玻璃護(hù)欄還增加了使用活荷載 （詞條“活荷載”由行業(yè)大百科提供） 校核，如圖21所示，在面板上方玻璃邊緣(安裝扶手處)增加線性荷載，此處根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2012 )，對模型施加了1.0kN/m的線性荷載，模型約束條件與上文相同。分析結(jié)果如圖22，23所示。
圖21 塔樓玻璃護(hù)欄活荷載加載
圖22 塔樓玻璃護(hù)欄面板正面活載強(qiáng)度(單位Pa)
圖23 塔樓玻璃護(hù)欄面板背面活載強(qiáng)度(單位Pa)
活荷載作用強(qiáng)度為32.8MPa，小于10mm鋼化玻璃邊緣強(qiáng)度限值59.0MPa，滿足要求。從強(qiáng)度計算結(jié)果可以得出應(yīng)力最大值發(fā)生在支撐區(qū)上緣區(qū)域。
4 結(jié)構(gòu)安全設(shè)計要點(diǎn)
由上述工程案例的分析過程和結(jié)果可知，要確保項(xiàng)目玻璃護(hù)欄的結(jié)構(gòu)安全，在護(hù)欄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，除了必須遵守現(xiàn)有的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 玻璃欄板支撐條件確定
包括玻璃四邊支撐，四點(diǎn)支撐，三邊支撐，兩邊支撐，單邊支撐等，并確認(rèn)支承條件成立的前提。如在上文案例中的塔樓玻璃護(hù)欄，要達(dá)到完全依靠玻璃面板作為支承結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)的進(jìn)行固定，必須對其入槽深度、支座 長度有嚴(yán)格要求。但國內(nèi)現(xiàn)行的規(guī)范，對此大多沒有嚴(yán)格規(guī)定，經(jīng)過本文調(diào)查得知，國內(nèi)目前僅有少數(shù)地方性標(biāo)準(zhǔn)對此做出了要求。如《重慶市建筑護(hù)欄技術(shù)規(guī)程》(DBJ50-123-2010 )的5.4.3，要求全玻璃護(hù)欄(即本文的玻璃結(jié)構(gòu)護(hù)欄)欄版嵌入深度不小于200mm，但槽式支座的長度卻無明確規(guī)范要求。而經(jīng)過本文調(diào)查，在我國香港地區(qū)的屋宇署一份關(guān)于防護(hù)性建筑護(hù)欄的推薦性技術(shù)文件中查到相關(guān)技術(shù)要求，該文件基于香港地區(qū)的設(shè)計風(fēng)壓 （詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供） 規(guī)范及英標(biāo)BS6180做出如下規(guī)定：推薦單邊支撐結(jié)構(gòu)的玻璃護(hù)欄采用通長夾持底部固定支座設(shè)計(即通長入槽設(shè)計)，玻璃夾持深度不小于100mm，夾具 （詞條“夾具”由行業(yè)大百科提供） 壁厚不小于12mm，槽體與主體結(jié)構(gòu)連接的錨栓 (或埋件 )間距最大為500mm。借鑒他鄉(xiāng)之石，本文認(rèn)為這些細(xì)則均值得為為進(jìn)一步深入研究做參考。
(2) 玻璃欄板抗沖擊性 能
玻璃護(hù)欄還應(yīng)關(guān)注其抗沖擊荷載的性能，這一點(diǎn)在現(xiàn)行國內(nèi)規(guī)范也有相應(yīng)的要求。如《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 113)中規(guī)定了玻璃結(jié)構(gòu)護(hù)欄的最小16.76mm的欄板鋼化夾層玻璃 厚度，以及適用范圍：距離樓地面高度不大于5m。同時規(guī)程還參考了澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)《建筑玻璃的選擇》(AS1288)中建筑平板玻璃 (包括欄板)的最大許用面積。GB50009則區(qū)分了加載到玻璃上和獨(dú)立扶手的兩種沖擊荷載，一些特殊居住及公共建筑 如住宅、宿舍、學(xué)校、醫(yī)院等，除了需考慮欄桿頂部的1.0kN/m的水平荷載 ，還應(yīng)考慮其1.2kN/m的豎向荷載，且水平荷載與豎向荷載應(yīng)分別考慮。
(3) 玻璃護(hù)欄的玻璃配置選擇
玻璃護(hù)欄欄板建議優(yōu)先選用半鋼化夾層玻璃 或者鋼化夾層 （詞條“夾層”由行業(yè)大百科提供） 玻璃。不管是國內(nèi)規(guī)范還是國外標(biāo)準(zhǔn)，一般均對玻璃護(hù)欄的玻璃配置做出相應(yīng)性的指導(dǎo)意見，雖然不排除在局部位置(如用作室內(nèi)人行疏導(dǎo)設(shè)施的護(hù)欄)可采用單片玻璃，大部分國家均將鋼化夾層玻璃作為首選。
(4) 玻璃護(hù)欄系統(tǒng)構(gòu)配件的材料和截面
玻璃護(hù)欄系統(tǒng)的支撐及連接件 （詞條“連接件”由行業(yè)大百科提供） 的材料和截面選擇，同樣也是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)之一。一般而言，除了玻璃結(jié)構(gòu)護(hù)欄之外，其它結(jié)構(gòu)形式的玻璃護(hù)欄通常都采用鋼材 、不銹鋼 或鋁型材 龍骨 作為其系統(tǒng)的主受力構(gòu)件，但設(shè)計過程中，其材質(zhì)及截面不但應(yīng)能通過最不利荷載情況的計算校核，還應(yīng)符合現(xiàn)有規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求。一旦出現(xiàn)諸如外觀或構(gòu)造方面的特殊要求與結(jié)構(gòu)安全性能發(fā)生沖突，應(yīng)保障系統(tǒng)安全性。
5 實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的展望
綜上所述，建筑室外玻璃護(hù)欄的結(jié)構(gòu)安全性能研究在目前而言還是一個較新的技術(shù)課題，目前國內(nèi)
還沒有較為完備的專業(yè)性規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計及施工的指導(dǎo)依據(jù)。與此同時，新建玻璃護(hù)欄工程的技術(shù)安全問題日益突顯，如何解決這一矛盾，成為目前玻璃護(hù)欄產(chǎn)業(yè)亟需解決的焦點(diǎn)問題。本文通過對相關(guān)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程案例的研究及分析，以及對常見玻璃護(hù)欄結(jié)構(gòu)安全設(shè)計要點(diǎn)的總結(jié)，希望能對促進(jìn)今后建筑室外玻璃護(hù)欄技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計工作貢獻(xiàn)綿薄之力。
參考文獻(xiàn)
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本文摘自：《建筑幕墻創(chuàng)新與發(fā)展》未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載
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專家介紹 黃慶文
鋁門窗幕墻委員會專家組
工作單位： 廣東世紀(jì)達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)職稱： 高級工程師
專業(yè)： 個人業(yè)績
主編了《點(diǎn)支式玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》CECS127-2001 ，參編了《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003 、國標(biāo)《建筑幕墻》、《建筑玻璃采光頂》、《既有建筑幕墻鑒定與加固規(guī)程》、《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《采光頂與金屬屋面工程技術(shù)規(guī)范》、《建筑幕墻檢測標(biāo)準(zhǔn)》、《鋁合金門窗》等標(biāo)準(zhǔn)；
參與了《點(diǎn)支式玻璃幕墻支承裝置》及《鋼拉索柱型接頭》等標(biāo)準(zhǔn)的審查工作；
發(fā)表過《點(diǎn)式全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介》（鋁門窗幕墻行業(yè)年會論文集）、《南京奧林匹克體育中心游泳館單層索網(wǎng)采光頂?shù)脑O(shè)計》（鋁門窗幕墻行業(yè)年會論文集）、《提倡個性設(shè)計，爭做精品工程》（鋁門窗幕墻行業(yè)年會論文集）、《高強(qiáng)單片防火玻璃在建筑中的應(yīng)用》（《建筑學(xué)報》2002.2）等多篇論文；
參與發(fā)明了四項(xiàng)實(shí)用新型專利——鋼桁架端部支座頭萬向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、背栓式金屬板干掛幕墻、幕墻用可調(diào)角度轉(zhuǎn)角型材系統(tǒng)、木質(zhì)格珊裝飾系統(tǒng)。
專長： 建筑幕墻、屋面設(shè)計與施工管理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
