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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(shí)，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(hù)欄，但這又與最初的建筑設(shè)計(jì)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(hù)欄呢?
其實(shí)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(gè)結(jié)果，一個(gè)是玻璃被撞碎，另一個(gè)是玻璃完好。當(dāng)玻璃能被撞碎時(shí)，設(shè)置護(hù)欄或防護(hù)措施就是必需的手段，反之，當(dāng)玻璃不被撞壞時(shí)，護(hù)欄或防護(hù)措施就不是必需的防護(hù)手段。事實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(hù)欄時(shí)，應(yīng)進(jìn)行計(jì)算校核和試驗(yàn)驗(yàn)證來作為決策的依據(jù)
一、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對幕墻室內(nèi)側(cè)耐撞擊性能指標(biāo)的規(guī)定或要求：
在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，對幕墻室內(nèi)側(cè)撞擊性能指標(biāo)的要求是比較高的。比如在國家標(biāo)準(zhǔn)《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(jì)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(biāo)準(zhǔn)《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(jì)要求,耐撞擊性能指標(biāo)應(yīng)不小于700N·m。而參考即將頒布的《建筑防護(hù)欄桿技術(shù)規(guī)程》的4.5.5 條：護(hù)欄抗軟重物撞擊性能檢測時(shí)，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(biāo)，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(dāng)然，以上的計(jì)算假定了撞擊作用時(shí)間為常數(shù)，但事實(shí)上撞擊作用時(shí)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(shí)際情況與計(jì)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(yàn)方法而未提供計(jì)算方法的一個(gè)原因。不過，在上海市標(biāo)準(zhǔn)《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（詞條“水平荷載”由行業(yè)大百科提供）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(shí)體墻的玻璃部位應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施和醒目的警示標(biāo)志。不設(shè)護(hù)欄時(shí),需在護(hù)欄高度處設(shè)有幕墻橫梁,該部位的橫梁及立柱（詞條“立柱”由行業(yè)大百科提供）已經(jīng)抗沖擊計(jì)算, 滿足可能發(fā)生的撞擊。沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為 1.2 k N，應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù) 1.5、荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4�？刹慌c風(fēng)荷載（詞條“風(fēng)荷載”由行業(yè)大百科提供）及地震作用力相組合。
此處：沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為 1 .2 kN，乘上沖擊系數(shù)和荷載分項(xiàng)系數(shù)后設(shè)計(jì)值為2.52 kN;
2、 該規(guī)范第4 .3 .5條第4款：
護(hù)欄高度處無橫梁時(shí)，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（詞條“夾層”由行業(yè)大百科提供）玻璃厚度經(jīng)計(jì)算確定, 且應(yīng)不小于1 2 . 7 6 mm, 沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為1 .5 k N, 荷載作用于玻璃板塊中央, 應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)1 . 5 0 、 荷載分項(xiàng)系數(shù)1 .4 0 , 且應(yīng)與風(fēng)荷載、 地震作用組合。
此處：沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為1.5 k N，乘上沖擊系數(shù)和荷載分項(xiàng)系數(shù)后設(shè)計(jì)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(jì)算的荷載取值差異較大;進(jìn)一步分析該規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)在護(hù)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(hù)欄桿的撞擊荷載取值情況：
1、 即將頒布的《建筑防護(hù)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(jìn)行驗(yàn)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(shí)作用。
2、 《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50099-2011的8.1.6強(qiáng)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(hù)欄桿，防護(hù)欄桿必須牢固，安全，高度不應(yīng)低于1.10m。防護(hù)欄桿最薄弱處承受的最小水平推力應(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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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。
通過比較分析，可以看到相關(guān)規(guī)范對防護(hù)欄桿的撞擊力取值較低，如果按照撞擊能量折算的話，大概在300N·m附近，連幕墻室內(nèi)側(cè)撞擊性能的最低標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)不到。具體對比數(shù)據(jù)詳下表：
上海幕墻標(biāo)準(zhǔn)中對無窗臺玻璃幕墻撞擊力的取值規(guī)定是否完全合理恐怕也有爭議，但至少其靈活運(yùn)用可靠性進(jìn)行安全設(shè)計(jì)的思路是正確的。玻璃雖然是易碎材料，但只要確保其強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）儲備大到足以保證其損傷概率降到足夠低時(shí)，完全可以不另行設(shè)置單獨(dú)的防護(hù)欄桿或防撞措施也能確保使用安全。
二、針對護(hù)欄高度處無橫梁的玻璃面板進(jìn)行耐撞擊計(jì)算的案例
以下通過一個(gè)案例介紹有關(guān)幕墻的耐撞擊計(jì)算：
1、 玻璃幕墻計(jì)算玻璃面板品種、規(guī)格
玻璃幕墻位置玻璃面板，玻璃面板選用10mmTP+12(A)+10mmTP中空鋼化玻璃，取最不利位置進(jìn)行校核;分格為1500×3300mm。
2、 計(jì)算說明
幕墻玻璃面板選用10(LOW-e)+12(A)+10mm中空鋼化玻璃。取最不利位置進(jìn)行校核;分格為1500×3300mm,力學(xué)模型為承受均布荷載的四邊支承，計(jì)算標(biāo)高取50.000m。
局部大樣：
計(jì)算簡圖:
1、 荷載計(jì)算
A、風(fēng)荷載計(jì)算
根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行荷載取值
1)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：GB50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范
2) 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ 102-2003 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范
圖(2)：在荷載組合一作用下的應(yīng)力圖：
圖(3)玻璃在荷載組合二作用下的應(yīng)力圖：
三、結(jié)論和建議
無窗臺玻璃幕墻在滿足相關(guān)條件下，其室內(nèi)側(cè)是可以不單獨(dú)設(shè)置防護(hù)欄桿的。但考慮到安全性需求以及有關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算情況，其室內(nèi)側(cè)的耐撞擊設(shè)計(jì)也有一些必須注意的細(xì)節(jié)：
1、玻璃面板的配置
相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對無窗臺玻璃幕墻的玻璃配置沒有明確規(guī)定，因此，此處可以采用夾層中空鋼化玻璃，也可以采用普通中空鋼化玻璃。上海幕墻標(biāo)準(zhǔn)中無窗臺玻璃幕墻的玻璃配置可以是夾層中空鋼化玻璃，也可以是普通中空鋼化玻璃，比如小于3m2的玻璃其單片厚度可以用8mm;3m2到4m2之間的玻璃其單片厚度可以用10mm。在通過撞擊力的計(jì)算以及通過撞擊性能檢測后，可以證明玻璃能夠承受撞擊，可不單獨(dú)設(shè)置防護(hù)欄桿�？紤]到鋼化玻璃可能存在自爆的特性，更可靠的做法是使用至少一面是夾層的中空鋼化玻璃。至于夾層玻璃是位于室內(nèi)側(cè)還是室外側(cè)其實(shí)并不重要，只要計(jì)算滿足即可。事實(shí)上，夾層玻璃位于室外側(cè)對玻璃幕墻的整體安全性會更有利，因?yàn)槠淠軌蛴行У乇苊獠Ａ茡p后的墜落問題。
2、幕墻的分格設(shè)計(jì)
參考上海幕墻地方標(biāo)準(zhǔn)，影響幕墻撞擊荷載取值的兩大主要因素是單片玻璃的面積和在防護(hù)欄桿高度部位有無橫梁。如果按照幕墻的常見分格寬度尺寸在1.5米左右考慮，單塊玻璃面積不大于4平方米就意味著玻璃分格的高度尺寸不超過2. 7米，一旦超過這個(gè)尺寸，有關(guān)撞擊計(jì)算取值相應(yīng)提高，所以實(shí)際上幕墻玻璃做全落地的設(shè)計(jì)不是一個(gè)好的做法。比較理想的情況是在防護(hù)欄桿的高度位置設(shè)置橫梁，不僅實(shí)實(shí)在在地提高了幕墻的耐撞擊安全性，也提高了使用者的安全感受。當(dāng)然，也有的做法是將橫梁位置提高，與設(shè)置在梁底的高窗分格統(tǒng)一，對室內(nèi)視野影響也不大。這種做法一定程度減小了單塊玻璃的面積，因此也提高了玻璃的耐撞擊能力。
3、幕墻的防撞設(shè)施設(shè)計(jì)
在幕墻的相關(guān)規(guī)范中，有規(guī)定“當(dāng)與玻璃幕墻相鄰的樓面外緣無實(shí)體墻時(shí)，應(yīng)設(shè)置防撞設(shè)施。”這里所指的防撞設(shè)施主要是兩個(gè)方面的內(nèi)容，一個(gè)是隔離設(shè)施，另外一個(gè)是警示標(biāo)識。警示標(biāo)識比較簡單，對幕墻構(gòu)造本身并無影響，但隔離設(shè)施的設(shè)計(jì)就要考慮很多問題。這中間比較重要的部位是幕墻的踢腳設(shè)計(jì)。玻璃的邊緣強(qiáng)度較大面低很多，所以需要對邊緣部位予以必要的隔離和保護(hù)。有的幕墻室內(nèi)側(cè)沒有設(shè)置踢腳，玻璃面直接接觸室內(nèi)地板，在使用過程中很容易受到家具、清潔工具的撞擊而造成玻璃破損，因此設(shè)置一定高度的踢腳線是一個(gè)好的做法。另外，在防護(hù)欄桿高度設(shè)置防撞桿或透明的玻璃欄板都是有效的隔離防撞設(shè)施。
4、以上撞擊作用的計(jì)算是基于一定假設(shè)條件下進(jìn)行的，特別是將撞擊作用時(shí)間假設(shè)為一個(gè)常數(shù)。但事實(shí)上作用時(shí)間會受撞擊部位和橫梁設(shè)置位置等多種因素的影響，所以實(shí)際計(jì)算結(jié)果可能會有一定的誤差。因此，耐撞擊型式試驗(yàn)或現(xiàn)場的耐撞擊試驗(yàn)就很有必要。檢測指標(biāo)可以按照幕墻的實(shí)際使用環(huán)境選取相對應(yīng)的耐撞擊性能指標(biāo)值，如果能夠通過耐撞擊計(jì)算校核滿足要求，同時(shí)通過耐撞擊試驗(yàn)證實(shí)是安全的，就可以作為后續(xù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。
