建筑用玻璃与金属护栏水平推力检测技术探讨

郭永添

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

建筑用玻璃与金属护栏水平推力检测技术探讨

郭永添

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

结合工程实际分析栏杆水平推力的检测方法，并设计相应的检测设备，分析在实际工程中实测得出的数据，其结果表明测试精度良好，适用性强。

水平推力；玻璃与金属护栏；测力计；挠度

0 引言

当前随着城市综合体的快速发展，综合体中庭观光井步行走廊金属璃栏杆的大范围使用，因建筑护栏不牢固引发的安全事故日益增加，对建筑护栏的施工质量控制，确保建筑护栏的安全和正常使用有着重要的作用。因此，对栏杆的抗水平荷载性能、抗垂直荷载性能、抗软重物体撞击性能、抗硬重物体撞击性能、抗风压性能进行检验是很有必要的，而栏杆的抗水平荷载性能，是检验其施工质量重要指标之一。

栏杆水平推力试验是目前检验栏杆抗水平荷载性能的最有效方法，GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》[1]对栏杆的水平荷载有着明确的条款要求。本文基于福建省现有栏杆推力检测设备不完善，栏杆水平推力检测也没有得到很好的开展，本文根据JG/T 342-2012 《建筑用玻璃与金属护栏》[2]的要求，结合实际工程案例对栏杆推力的检测方法和检测设备提出看法，提供借鉴和参考。

1 检测方法

1.1 试件的要求

试件以3套立柱、1套扶手和2套栏板装配。如图1所示，两立柱间距l按实际尺寸要求不大于1 200mm，试件长度L为两立柱间距的2倍。

1.2 试件水平推力的确定

护栏抗水平荷载指标值按GB 5009-2012《建筑结构荷载规范》[1]5.5中规定的栏杆顶部水平荷载确定，住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园、学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆和体育场，栏杆顶部的水平荷载应取1.0kN/m。荷载作用于两立柱中间的扶手上。由均布荷载转化为两点部位荷载的施力F按式(1)计算：

(1)

式中：

F-每点部位施力，单位为牛顿(N)；

q-均布荷载值，单位为牛顿米(N/m)；

L-试件长度，单位为(m)。

2 试验步骤

(1)在扶手上以相邻两立柱中心点A、点B作为施载点，如图1所示。

(2)以施力点A、点B的一边20mm以内处、中间立柱和两边上立柱的扶手上设测量点A、B、C、D、E，测点平整垂直布置，如图1所示。

(3)对扶手点A和点B处分别施加约F/4荷载作预加荷载，作用1min后卸载，以该状态为基准；继续施加荷载，作用5min后，检测扶手的最大挠度、水平位移值；然后卸载，1min后检测扶手的最大残余挠度，并查看各连接部位的松弛、脱落情况，如图1所示。

图1 栏杆立面图

3 检测设备

本文讨论的检测设备是由本单位依据标准[2]自主研发的，其主要组成部件由安装三角支座、高度调节杆、测力计、施力调节螺杆、百分表或位移计、标准砝码组、百分表或位移计、固定支架等组成，如图2所示。

图2 检测设备示意图

3.1 工作原理

如图 2所示，安装好设备各部件，两三角支座处分别堆放10个25kg的标准砝码组，并让该三角支座可靠固定于被测栏杆前端。将5个百分表，如图 2所示，点A、点B、点C、点D、点E的位置，安装于事先备好的安装支架上，安装应固定可靠并保证其不受外界干扰。将设备的施力支爪作用于被测栏杆上，施力支爪另一头与测力计连接，测力计另一侧与施力调节螺杆连接，通过旋转施力调节螺杆同时向被测栏杆A点和B点施加作用力至F/4，1min钟后卸载，卸载后记录A、B、C、D、E各百分表的显示值作为初始值。继续向被测栏杆A点和B点施加作用力至F，稳定5min后记录A、B、C、D、E各百分表的显示值作为试验的终值；然后将其卸载，1min后记录A、B、C、D、E各百分表的显示值作为卸载1min后的位移值。按JG/T 342-2012 《建筑用玻璃与金属护栏》[2]附录B中B.3.3的数据处理要求，护栏的相对位移值为试验终值减去初始值。

3.2 注意事项

(1)试验所用支座应足够坚固，试验设备各部件的刚度应达到标准，其自身的变形应不影响试验结果要求。因工程施工问题，现场栏杆推力试验大部分在其地面已铺设地板砖后进行，大大减小了设备支座与地面的摩擦力，故试验前有必要在相应位置打膨胀螺栓加以固定。

(2)试验设备的施力装置应能够实现缓慢、均匀地施加水平荷载，且无冲击现象。为满足该试验要求，设备采用改变螺杆行程达到试验分级加载的效果，分4级，即25%、50%、75%、100%逐级对水平栏杆施加水平荷载。

(3)栏杆受水平荷载时，测量栏杆水平位移值的百分表或位移计应进行可靠固定，不应受水平荷载影响而使表座产生相对位移，从而影响试验结果。

4 工程实例

某商场金属护栏采用立柱(Φ51×1.5)mm、横杆(Φ38×1.5)mm、竖杆(Φ25×1.5)mm、扶手(Φ63×1.5)mm各规格的不锈钢管组成，现场选取护栏2跨，长度为2 000m，高度为1 275mm进行试验。

4.1 试验过程

(1)按本文2.2的要求，如图 2所示将百分表通过安装支架，安装在各个测点上，施力装置和测力计分别安装在试验支架上。

(2)采用等效集中力加载模拟均布荷载，最大荷载按标准[1]中规定的栏杆顶部水平荷载确定取1.0kN/m，故栏杆A点、和B点的推力由式(1)可得：

(3)试验前先对该护栏进行F/4，即250N的预作用力，持荷1min后卸载记录各测点百分表显示值，作为试验位移初始值；然后A、B两点继续同步施加荷载至1 000N,持荷5min后记录各测点百分表显示值，作为相对位移的终值；最后将将其卸载，1min后记录各测点的显示值。算出各测点UA、UB、UC、UD、UE的相对位移值，具体数值如表1所示。

表1 金属护栏水平推力测试结果 m

4.2 试验数据分析与评定

按JG/T 342-2012《建筑用玻璃与金属护栏》[2〗的要求，护栏最大的相对水平位移值不应大于30mm。扶手的相对挠度不应大于L/250；卸载1min后扶手的残余挠度不应大于L/1 000，且不出现松弛、脱落现象。

(1)由表1可知UB=22.31mm为相对位移的最大值，按标准[2]的要求该值为护栏水平位移值，小于30mm，符合要求。

(2)相对挠度值，根据标准[2]附录B中B.3.3的要求UA-(UC+UE)/2与UB-(UC+UE)/2对比，较大值为扶手的挠度值。通过计算：

对比结果fB=2.75mm为较大值，按标准[2]的要求，该值为扶手挠度值，小于标准[2]要求值8.0mm，符合要求。

(3)残余挠度值，参照4.2.2的计算方法可得出该护栏的残余挠度值为小于标准[2]要求值2.0mm，符合要求。

(4)经过试验后，该护栏各连接部位均无松弛、脱落连接牢固可靠；护栏的水平位移值、扶手的挠度值、卸载后扶手的最大残余挠度值均符合JG/T 342-2012 《建筑用玻璃与金属护栏》[2]的技术要求，该护栏安装质量合格。

5 结语

综上表明，该检测设备可以按JG/T 342-2012 《建筑用玻璃与金属护栏》[2]的要求对各种栏杆的抗水平荷载性能进行检测，其操作简便、易于实现,能满足规范要求。

随着各大型综合体及大型公共建筑的快速发展，对金属与玻璃护栏的应用越来越广泛。因栏杆安装不牢固引发的安全事故日益增加，对金属与玻璃护栏检测越来越重要，本文探讨的检测装置，对加强福建省金属与玻璃护栏水平荷载试验检测技术，提供一定得参考依据，具有广泛的社会意义。

[1] GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2012.

[2] JG/T 342-2012 建筑用玻璃与金属护栏[S].北京: 中国标准出版社，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，工程师。

E-mail:361771368@qq.com

2017-03-02

TU317

A

1004-6135(2017)07-0074-03