建筑用金属护栏现场水平推力试验方法讨论

2018-08-31李平王俊安徽省建筑工程质量第二监督检测站安徽合肥230000

安徽建筑 2018年4期

李平，王俊（安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽合肥 230000）

1 引言

栏杆是建筑物、构筑物以及桥梁结构中重要的附属构件，它虽不影响主体结构的受力性能，却是关系使用者生命安全的关键构件[1]。相关规范[2-4]对护栏荷载标准与承载能力均有明确规定。相关护栏检测的工作也逐步得到重视。但针对护栏水平推力检测目前国家及地方规范与标准仅有《建筑用玻璃与金属护栏》（JG/T342-2012）、《重庆市建筑护栏技术规程》（DBJ50-123-2010）。本文针对两本规范中检测方法及试验特征进行讨论。

2 检测单元选取

栏杆高度、长短、扶手与立柱边界条件等差异，导致各杆件在受力特征不同，试验检测也应做出相关调整。常见的护栏水平推力试验方法有截断式检测、整体检测[1]。

对长度较大、立柱为主要承弯构件的护栏，因荷载施加难度较大，常采用截断方法，截取一段护栏进行检测。《建筑用玻璃与金属护栏》中对玻璃与金属护栏采用的是截断法。规范中水平推力试验组件为三根立柱加扶手，详见图1所示。设计的均布水平推力采用两个集中荷载进行施加，荷载取值为F=qL/2（L为扶手整段长度）。

对于长度较短，扶手与立柱共同承弯的护栏，常选择整体检测方法。试验是以整片护栏自然（或独立）段为试验对象，通过对其施加等效推力来检测栏杆的抗推能力。该方法能够直观的反应护栏整体受力状况。

图1 试验组件模型

《重庆市建筑护栏技术规程》中试验单元选择方式为：凹阳台一字型护栏，整个护栏作为一个单元；L型阳台护栏，选受力不利的一方作为加载单元；凸阳台的三方护栏选取受力最不利的一方作为加载单元[5]。

3 检测方法讨论

3.1 截断法检测

《建筑用玻璃与金属护栏》中护栏水平推力试验在两立柱扶手中部施加一个集中力F=qL/2，试验过程中检测三个立柱顶部及扶手中部位移。

规范结论评判指标为：护拦最大的相对水平位移值不应大于30mm；扶手相对位移Ua、Ub不应大于L/250；残余挠度不应大于L/1000,且不出现松脱或脱离。

为对该试验方法进行讨论分析，拟建一组护栏试件进行分析对比。护栏具体参数为:立柱及扶手杆件为外径60mm，壁厚3.0mm圆管,材质为Q235，立柱间距1.0m，高度1.1m，立柱根部固结。荷载取值为1kN/m，集中荷载F取值1.0kN。

首先不考虑立柱影响，将立柱视为支座，仅考虑扶手，通过理论分析及有限元模型对比均布与集中荷载作用下护栏各力学参数，详见表1所示。

在不考虑立柱变形对栏杆受力影响的对比模型中，可发现集中荷载在扶手跨中产生的挠度及弯矩值大于均布荷载模型计算结果。以简单的F=qL/2进行试验荷载等效，通过对护栏扶手的相对位移进行判定不科学。

通过有限元软件建立整体组件模型，模拟分析集中与均布荷载产生力学效应的差距，具体结果详见表2所示。

由模拟分析对比可知，当试验过程中使用两点集中力等效模拟均布荷载进行试验时，立柱根部弯矩、顶点位移差距不大，等效性较好。但等效集中力在扶手跨中产生的挠度与弯矩值与设计均布荷载的弯矩与挠度相差较大。因此规范[6]试验结果评定中对扶手挠度Ua、Ub的是否满足L/250评判不合理。

由模型计算值可知立柱位移远大于扶手相对位移，并且对于悬臂构件的检验中，悬臂顶部挠度更应作为试验考察的重点。规范中对立柱等位移判定中提出了“任意位移值不应超过30mm”。但实际工程中护栏高度一般1.1m～1.2m之间，30mm位移仅为悬臂构件顶点相对位移的L0/37～L0/40，此限值过于宽松，偏不安全。

在《重庆市建筑护栏技术规程》中对于护栏试验中允许位移限制有以下明确规定，详见表3。相关要求严于《建筑用玻璃与金属护栏》中规定。