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玻璃幕墙室内侧耐撞击性能设计及计算
http://www.pharm1718.com 2018-05-16 16:24:33 中国幕墙网

  出于外观效果需求,玻璃幕墙所在部位的建筑构造不设置窗台已然非常普遍。其带来的高通透效果和优异的采光能力显而易见,而备受建筑师和用户青睐。然而在面对可能发生的室内侧撞击问题时,这种做法也屡受争议。很多地区要求必需在室内侧设置护栏,但这又与建筑设计意图相违背。那么这种无窗台的玻璃幕墙是否必须在室内侧设置护栏呢?

  其实从安全需求的角度来看,在足够大的撞击力作用下,对玻璃幕墙幕墙室内侧的撞击无非造成两个结果,一个是玻璃被撞碎,另一个是玻璃完好。当玻璃能被撞碎时,设置护栏或防护措施就是必需的手段,反之,当玻璃不被撞坏时,护栏或防护措施就不是必需的防护手段。事实上这一原则也在一些规范中予以体现,比如上海市幕墙标准中就明确规定了在某些情况下,无窗台的玻璃幕墙可以不设置护栏。所以在判断无窗台玻璃幕墙的室内侧是否设置护栏时,应进行计算校核和试验验证来作为决策的依据

  一、相关标准规范对幕墙室内侧耐撞击性能指标的规定或要求:

  在现有的标准和规范中,对幕墙室内侧撞击性能指标的要求是比较高的。比如在国家标准《建筑幕墙》GB/T 21086-2007中,第5.7.1.1条规定:建筑幕墙的耐撞击性能应满足设计要求,人员流动密度大或青少年、幼儿活动的公共建筑的建筑幕墙,不应低于表22中2级(即900N·m);而上海市地方标准《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012的4.2.7条也规定:建筑幕墙的耐撞击性能应满足设计要求,耐撞击性能指标应不小于700N·m。而参考即将颁布的《建筑防护栏杆技术规程》的4.5.5条:护栏抗软重物撞击性能检测时,撞击能量E为300N·m。

  之所以对幕墙的室内侧撞击性能给予较高的指标,主要也是考虑玻璃的易碎特性,所以给予其更高的安全裕度。

  当然,以上的计算假定了撞击作用时间为常数,但事实上撞击作用时间还受到很多其他因素的影响,甚至撞击部位是否存在横梁都会显著改变这一数值,所以实际情况与计算结果之间是存在出入的,这可能是为什么在GB/T21086中只给出试验方法而未提供计算方法的一个原因。不过,在上海市标准《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012中对各种情况的撞击水平荷载取值却有明确的规定:

  1、该规范第4.3.5条第1款:

  楼层外缘无实体墙的玻璃部位应设置防撞设施和醒目的警示标志。不设护栏时,需在护栏高度处设有幕墙橫梁,该部位的横梁及立柱已经抗冲击计算,滿足可能发生的撞击。冲击力标准值为1.2 k N,应计入冲击系数1.5、荷载分项系数1.4。可不与风荷载及地震作用力相组合。

  此处:冲击力标准值为1.2 kN,乘上冲击系数和荷载分项系数后设计值为2.52 kN;

  2、该规范第4.3.5条第4款:

  护栏高度处无橫梁时,单块玻璃面积大4.0 m2,中空玻璃的内片采用夹层玻璃,夹层玻璃厚度经计算确定,且应不小于1 2.7 6 mm,冲击力标准值为1.5 k N,荷载作用于玻璃板块中央,应计入冲击系数1.5 0、荷载分项系数1.4 0,且应与风荷载、地震作用组合。

  此处:冲击力标准值为1.5 k N,乘上冲击系数和荷载分项系数后设计值为3.15KN。

  通过比较,我们可以直观地感受到,不同的幕墙构造条件下,抗冲击计算的荷载取值差异较大;进一步分析该规范的相关内容,可以发现在护栏高度位置有没有横梁对幕墙的抗撞击性能的要求也是存在差异的。

  接下来,我们抛开玻璃幕墙的撞击荷载取值,来看一下相关规范对防护栏杆的撞击荷载取值情况:

  1、即将颁布的《建筑防护栏杆技术规程》4.3.3应对栏杆受水平集中力作用进行验算,水平集中力宜取1.5kN,水平集中力作用于栏杆中的不利位置,与均布荷载不同时作用。

  2、《中小学建筑设计规范》GB50099-2011的8.1.6强制性条文:“上人屋面、外廊、楼梯、平台、阳台等临空部位必须设防护栏杆,防护栏杆必须牢固,安全,高度不应低于1.10m。防护栏杆很薄弱处承受的很小水平推力应不小于1.5kN/m。”

  3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的第5.5.2强制性条文如下:“楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆活荷载标准值,不应小于下列规定:

  1)住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园,栏杆顶部的水平荷载应取1.0kN/m;

  2)学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场,栏杆顶部的水平荷载应取1.0kN/m.竖向荷载应取1.2kN/m,水平荷载与竖向荷载应分别考虑。

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