玻璃幕墻室內(nèi)側(cè)耐撞擊性能設(shè)計及計算

【中玻網(wǎng)】出于外觀效果需求，玻璃幕墻所在部位的建筑構(gòu)造不設(shè)置窗臺已然非常普遍。其帶來的高通透效果和優(yōu)異的采光能力顯而易見，而備受建筑師和用戶青睞。然而在面對可能發(fā)生的室內(nèi)側(cè)撞擊問題時，這種做法也屢受爭議。很多地區(qū)要求必需在室內(nèi)側(cè)設(shè)置護欄，但這又與建筑設(shè)計意圖相違背。那么這種無窗臺的玻璃幕墻是否必須在室內(nèi)側(cè)設(shè)置護欄呢?

　　其實從安全需求的角度來看，在足夠大的撞擊力作用下，對玻璃幕墻幕墻室內(nèi)側(cè)的撞擊無非造成兩個結(jié)果，一個是玻璃被撞碎，另一個是玻璃完好。當玻璃能被撞碎時，設(shè)置護欄或防護措施就是必需的手段，反之，當玻璃不被撞壞時，護欄或防護措施就不是必需的防護手段。事實上這一原則也在一些規(guī)范中予以體現(xiàn)，比如上海市幕墻標準中就明確規(guī)定了在某些情況下，無窗臺的玻璃幕墻可以不設(shè)置護欄。所以在判斷無窗臺玻璃幕墻的室內(nèi)側(cè)是否設(shè)置護欄時，應(yīng)進行計算校核和試驗驗證來作為決策的依據(jù)

　　一、相關(guān)標準規(guī)范對幕墻室內(nèi)側(cè)耐撞擊性能指標的規(guī)定或要求：

　　在現(xiàn)有的標準和規(guī)范中，對幕墻室內(nèi)側(cè)撞擊性能指標的要求是比較高的。比如在國家標準《建筑幕墻》GB/T 21086-2007中，第5.7.1.1條規(guī)定：建筑幕墻的耐撞擊性能應(yīng)滿足設(shè)計要求，人員流動密度大或青少年、幼兒活動的公共建筑的建筑幕墻，不應(yīng)低于表22中2級(即900N·m);而上海市地方標準《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》DGJ08-56-2012的4.2.7條也規(guī)定：建筑幕墻的耐撞擊性能應(yīng)滿足設(shè)計要求,耐撞擊性能指標應(yīng)不小于700N·m。而參考即將頒布的《建筑防護欄桿技術(shù)規(guī)程》的4.5.5條：護欄抗軟重物撞擊性能檢驗時，撞擊能量E為300N·m。

　　之所以對幕墻的室內(nèi)側(cè)撞擊性能給予較高的指標，主要也是考慮玻璃的易碎特性，所以給予其更高的安全裕度。

　　當然，以上的計算假定了撞擊作用時間為常數(shù)，但事實上撞擊作用時間還受到很多其他因素的影響，甚至撞擊部位是否存在橫梁都會顯著改變這一數(shù)值，所以實際情況與計算結(jié)果之間是存在出入的，這可能是為什么在GB/T21086中只給出試驗方法而未提供計算方法的一個原因。不過，在上海市標準《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》DGJ08-56-2012中對各種情況的撞擊水平荷載取值卻有明確的規(guī)定：

　　1、該規(guī)范第4.3.5條第1款：

　　樓層外緣無實體墻的玻璃部位應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施和醒目的警示標志。不設(shè)護欄時,需在護欄高度處設(shè)有幕墻橫梁,該部位的橫梁及立柱已經(jīng)抗沖擊計算,滿足可能發(fā)生的撞擊。沖擊力標準值為1.2 k N，應(yīng)計入沖擊系數(shù)1.5、荷載分項系數(shù)1.4�？刹慌c風荷載及地震作用力相組合。

　　此處：沖擊力標準值為1.2 kN，乘上沖擊系數(shù)和荷載分項系數(shù)后設(shè)計值為2.52 kN;

　　2、該規(guī)范第4.3.5條第4款：

　　護欄高度處無橫梁時，單塊玻璃面積大4.0 m2,中空玻璃的內(nèi)片采用夾層玻璃,夾層玻璃厚度經(jīng)計算確定,且應(yīng)不小于1 2.7 6 mm,沖擊力標準值為1.5 k N,荷載作用于玻璃板塊中點,應(yīng)計入沖擊系數(shù)1.5 0、荷載分項系數(shù)1.4 0,且應(yīng)與風荷載、地震作用組合。

　　此處：沖擊力標準值為1.5 k N，乘上沖擊系數(shù)和荷載分項系數(shù)后設(shè)計值為3.15KN。

　　通過比較，我們可以直觀地感受到，不同的幕墻構(gòu)造條件下，抗沖擊計算的荷載取值差異非常大;進一步分析該規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)在護欄高度位置有沒有橫梁對幕墻的抗撞擊性能的要求也是存在差異的。

　　接下來，我們拋開玻璃幕墻的撞擊荷載取值，來看一下相關(guān)規(guī)范對防護欄桿的撞擊荷載取值情況：

　　1、即將頒布的《建筑防護欄桿技術(shù)規(guī)程》4.3.3應(yīng)對欄桿受水平集中力作用進行驗算，水平集中力宜取1.5kN，水平集中力作用于欄桿中的不利位置，與均布荷載不同時作用。

　　2、《中小學(xué)建筑設(shè)計規(guī)范》GB50099-2011的8.1.6強制性條文：“上人屋面、外廊、樓梯、平臺、陽臺等臨空部位必須設(shè)防護欄桿，防護欄桿必須牢固，安全，高度不應(yīng)低于1.10m。防護欄桿很薄弱處承受的很小水平推力應(yīng)不小于1.5kN/m�！�

　　3、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012的第5.5.2強制性條文如下：“樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿活荷載標準值，不應(yīng)小于下列規(guī)定：

　　1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所、幼兒園，欄桿頂部的水平荷載應(yīng)取1.0kN/m;

　　2)學(xué)校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場，欄桿頂部的水平荷載應(yīng)取1.0kN/m.豎向荷載應(yīng)取1.2kN/m，水平荷載與豎向荷載應(yīng)分別考慮。