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玻璃幕墻室內側耐撞擊性能設計及計算
類別:建筑玻璃  日期:2020-1-7  來源:  點擊率:8892  打印 關閉


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

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側的撞擊無非造成兩個結果,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范中予以體現,比如上海市幕墻標準中就明確規定了在某些情況下,無窗臺的玻璃幕墻可以不設置護欄。所以在判斷無窗臺玻璃幕墻的室內側是否設置護欄時,應進行計算校核和試驗驗證來作為決策的依據

相關標準規范對幕墻室內側耐撞擊性能指標的規定或要求:

在現有的標準和規范中,對幕墻室內側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條規定:建筑幕墻的耐撞擊性能應滿足設計要求,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《建筑幕墻工程技術規范》DGJ08-56-2012的4.2.7條也規定:建筑幕墻的耐撞擊性能應滿足設計要求,耐撞擊性能指標應不小于700N·m。而參考即將頒布的《建筑防護欄桿技術規程》的4.5.5條:護欄抗軟重物撞擊性能檢測時,撞擊能量E為300N·m

之所以對幕墻的室內側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,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值,所以實際情況與計算結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《建筑幕墻工程技術規范》DGJ08-56-2012中對各種情況的撞擊水平荷載取值卻有明確的規定:

1、該規范第4.3.5條第1款:

樓層外緣無實體墻的玻璃部位應設置防撞設施和醒目的警示標志。不設護欄時,需在護欄高度處設有幕墻橫梁,該部位的橫梁及立柱已經抗沖擊計算,滿足可能發生的撞擊。沖擊力標準值為1.2 k N,應計入沖擊系數1.5、荷載分項系數1.4。可不與風荷載及地震作用力相組合。

此處:沖擊力標準值為1.2 kN,乘上沖擊系數和荷載分項系數后設計值為2.52 kN;

2、該規范第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,中空玻璃的內片采用夾層玻璃,夾層玻璃厚度經計算確定,且應不小于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央,應計入沖擊系數1.5 0、荷載分項系數1.4 0,且應與風荷載、地震作用組合。

此處:沖擊力標準值為1.5 k N,乘上沖擊系數和荷載分項系數后設計值為3.15KN。

通過比較,我們可以直觀地感受到,不同的幕墻構造條件下,抗沖擊計算的荷載取值差異較大;進一步分析該規范的相關內容,可以發現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,來看一下相關規范對防護欄桿的撞擊荷載取值情況:

1、即將頒布的《建筑防護欄桿技術規程》4.3.3應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、《中小學建筑設計規范》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防護欄桿,防護欄桿必須牢固,安全,高度不應低于1.10m。防護欄桿很薄弱處承受的很小水平推力應不小于1.5kN/m。”

3、《建筑結構荷載規范》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,不應小于下列規定:

1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園,欄桿頂部的水平荷載應取1.0kN/m;

2)學校、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取1.0kN/m.豎向荷載應取1.2kN/m,水平荷載與豎向荷載應分別考慮。



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