本文摘自：《建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）創(chuàng)新與發(fā)展》未經(jīng)許可不得轉載
隨著人們對建筑裝飾美觀要求的不斷提高，越來越多的現(xiàn)代建筑開始使用玻璃護欄。在對建筑室外玻璃護欄(以下簡稱玻璃護欄)的工程設計中，設計師通常會直接采用現(xiàn)行的荷載規(guī)范、工程設計規(guī)范以及部分產品標準對其構配件的采用、結構分析以及功能設計等方面進行綜合考慮。雖然國內現(xiàn)行規(guī)范對室外建筑護欄的建筑設計要求及安全規(guī)定已具備，但可全國通用并且覆蓋各常見結構形式的玻璃護欄工程技術規(guī)范目前仍處于缺失狀態(tài)。因此，從事玻璃護欄工程設計的從業(yè)人員應當掌握相關專業(yè)知識及經(jīng)驗，而理清該領域的關鍵設計技術要點，是保證玻璃護欄的結構安全，以及能否滿足正常使用功能的前提。以下就建筑室外玻璃護欄設計中的技術重點進行分析和案例說明。
1 建筑室外玻璃護欄的結構形式
為對其結構性能進行進一步的研究，本文對現(xiàn)行的國內外規(guī)范標準(國外主要為英、美標準)進行分析，再結合國內的實際使用情況，以玻璃欄板的固定方式分類，常見的玻璃護欄大致可分為以下三大類。
1.1框支承玻璃護欄
玻璃欄板鑲嵌固定于護欄系統(tǒng)內所形成框體之中，形成框支承面板結構，玻璃欄板所受的荷載可完全傳遞到其相鄰的扶手、立柱、邊框等受力構件，再由這些構件傳遞給建筑物主體結構。玻璃面板主要用于實現(xiàn)安全防護功能，不作為支承結構。如圖1，2，3，4所示。
圖1 四邊支承玻璃護欄圖
圖2 兩邊支承玻璃護欄——單片玻璃鑲嵌
圖3 兩邊支承玻璃護欄——多片玻璃鑲嵌
圖4 三邊支承玻璃護欄
1.2點支承玻璃護欄
玻璃欄板通過點支承的方式固定于護欄系統(tǒng)，玻璃欄板所受的荷載由點支承裝置
和支承結構承受并傳遞至建筑主體結構，如圖5，6所示。和框支承玻璃護欄相似，點支承玻璃欄板也主要起到安全防護作用，并非系統(tǒng)的支承結構。
圖5 四點支承玻璃護欄
圖6 四點夾持支承玻璃護欄
1.3玻璃結構護欄
玻璃結構護欄(又稱全玻璃護欄，F(xiàn)reestanding Glass Balustrade或Structural Glass
Balustrade)，是一種采用玻璃作為主要受力構件，玻璃欄板既直接承受外部荷載又將荷載傳遞至主體結構的護欄形式。因此，玻璃面板集圍護功能與支承作用為一體。如圖7，8所示。
圖7 玻璃結構護欄1
圖8 玻璃結構護欄2
2 結構設計所依據(jù)的標準和規(guī)范
目前，國內的玻璃護欄一般按建筑物外圍護結構（詞條“圍護結構”由行業(yè)大百科提供）進行結構設計。在實際工程中，國內玻璃護欄的結
構設計通常會按照《建筑結構荷載規(guī)范》GB 50009的規(guī)定執(zhí)行，同時還應遵從《建筑玻璃應用技術規(guī)程》JGJ113、《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》JGJ102等相關行業(yè)規(guī)范以及地方標準等的要求。本文將涉及到玻璃護欄結構安全的主要現(xiàn)行標準及規(guī)范整理如表1所示。
表1 國內玻璃護欄結構設計的主要適用標準及規(guī)范依據(jù)
鑒于專門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）的國家級或行業(yè)性玻璃護欄技術標準目前還處于空白狀態(tài)，國內部分地區(qū)為了更細化這一領域的技術要求，也出臺了相關的地方標準，進行玻璃護欄設計也可以參照執(zhí)行，如《重慶市建筑護欄技術規(guī)程》(DBJ50-123-2010)。綜上所述，現(xiàn)階段玻璃護欄的結構設計主要以《建筑結構荷載規(guī)范》(GB 50009)和《建筑玻璃（詞條“建筑玻璃”由行業(yè)大百科提供）應用技術規(guī)程》(JGJ 113)為標準依據(jù)，即可覆蓋到大部分民用建筑工程的需求。
國內部分涉外的玻璃護欄結構設計，還有可能參照英、美、澳標準執(zhí)行，本文也將其歸結如表2。
表2 英國、美國、澳大利亞玻璃護欄結構設計的主要適用標準及規(guī)范依據(jù)
3 兩類常見玻璃護欄的結構分析
某項目位于廣州市海珠區(qū)，由裙樓及A、B兩棟塔樓組成，總建筑面積19.2萬平方米，總建筑高度A棟159.4米，B棟133.5米，塔樓結構形式為框架核心筒結構。幕墻工程包括：A棟塔樓由隱框單元式幕墻及豎明橫隱單元式幕墻，B棟豎明橫隱單元式幕墻及東西面凹槽部位豎明橫隱框架式玻璃幕墻;裙樓由框架式幕墻、全玻幕墻、鋁板幕墻、玻璃雨棚及其他幕墻系統(tǒng)組成。其中建筑室外玻璃護欄均位于塔樓樓頂及裙樓女兒墻位置，塔樓部位的室外玻璃護欄用途均作為其外側玻璃幕墻的防護結構，裙樓則有部分直接承擔女兒墻功能，以滿足裙樓樓頂人員活動的需要。
本工程基本風壓Wo = 0.55kN/㎡，地面粗糙度（詞條“地面粗糙度”由行業(yè)大百科提供）取B 類，地震設防烈度：7度，設計基本地震加速度值：0.1g。
3.1點支承玻璃護欄受力分析
裙樓玻璃護欄采用點支承玻璃護欄的結構形式，玻璃欄板為四點支撐，欄桿有獨立扶手抵抗沖擊荷載;計算標高按裙樓最大標高17.3m，玻璃配置為10+1.52pvb+10mm夾膠玻璃。玻璃欄板寬度1195mm，欄板高度1150mm。施工圖大樣及節(jié)點圖如圖9、10所示。
圖9 裙樓室外玻璃護欄大樣圖
圖10裙樓室外玻璃護欄節(jié)點圖
玻璃護欄結構的受力分析，其重點在于玻璃欄板能否滿足工程的結構安全需要，而常規(guī)玻璃護欄的立柱、扶手等部件的結構計算均可采用普通懸挑或簡支梁模型，按現(xiàn)行規(guī)范要求進行結構設計及力學驗算即可，本文不再贅述。本項目采用有限元軟件ANSYS對裙樓室外玻璃護欄進行受力分析，采用shell63單元，按照國際單位制尺寸建模。計算模型取單片10mm玻璃加載，面荷載為1600N/m2;約束為四點約束。模型豎直方向為Y方向，垂直玻璃面為Z方向，平行玻璃面為X方向。按照點式支撐結構特點：約束點分布為左上點約束X，Y，Z三個方向平動，右上點約束Y，Z兩個方向平動，左下點約束X，Z兩個方向平動，右下點約束Z方向平動。模型如圖11所示。
圖11裙樓室外玻璃護欄面板結構分析模型
分析計算結果如圖12、13、14所示。
圖12 裙樓玻璃護欄面板正面強度(單位Pa)
圖13 裙樓玻璃護欄面板背面強度(單位Pa)
根據(jù)玻璃材料特點取第一主應力（詞條“應力”由行業(yè)大百科提供）結果，強度值為13.6MPa，10mm鋼化玻璃邊緣強度為59MPa，
強度滿足要求。從計算結果可以得出點式玻璃欄板的強度最大值通常發(fā)生在四個支撐點和玻璃邊緣區(qū)。
由模型還可算得風荷載作用變形為3.718mm。按照國內幕墻規(guī)范JGJ102要求點式玻璃的變形限值取支撐點間距較長邊的1/60，所以變形限值為1035mm/60=17.25mm。3.718mm<17.25mm，如圖14所示，變形滿足要求。
圖14 裙樓玻璃護欄面板風載變形分析
3.2玻璃結構護欄受力分析
塔樓玻璃護欄玻璃欄板為底部支撐，玻璃頂部抵抗沖擊荷載;計算標高按塔樓最大標高159.4m，玻璃配置為10+1.52pvb+10mm夾膠玻璃。欄板寬度1200mm，總高度800mm，入槽深度240mm。塔樓護欄大樣圖如圖15所示。
圖15 塔樓室外玻璃護欄大樣圖
圖16 塔樓室外玻璃護欄節(jié)點圖
護欄玻璃面板同樣采用有限元軟件ANSYS進行受力分析，采用shell63單元，按照國際單位制尺寸建模，模型如圖17所示。
圖17 塔樓室外玻璃護欄面板結構分析模型
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