探究内倾斜圆弧形玻璃栏板遇上无立柱式设计

李国庆 浙江亚厦装饰股份有限公司深化设计师 室内设计师（中级）

1 可实施性

1.1 后置埋件

1.1.1 构件分析

按规范规定，玻璃直接进入通长玻璃槽固定，受力完全依靠进埋件槽的玻璃深度。常规进槽深度尺寸应大于150mm，应用10mm厚铁板加工成长度大于150mm，深度大于150mm 的U 型槽，玻璃靠橡皮和铁板用紧固螺丝压紧。

本文分析案例是采用栏板夹胶玻璃，底部插入后置U 型槽埋件内，插入深度为500mm。U 型槽使用10mm 厚热镀锌铁板加工定制而成，规格为长500mm、宽65mm、深度500mm。U 型槽底部由钢构件支托，上口内侧面与10mm 厚L 型铁板之间均以满焊连接，焊缝表面质量符合钢结构焊接规程JGJ81-91 规定，焊接完成后做除锈涂装。整个构件的钢支托和L 型铁板靠M16 化学锚栓与建筑结构固定，如图1.1。由于钢构件在转角圆弧处安装制作灵活度较差，需要附加钢结构连接至建筑结构，玻璃在此圆弧位置与U型槽接触的受力面积减少，致使该段栏板玻璃受力不均而容易造成破坏。

1.1.2 荷载计算

当栏板玻璃上端顶部受到水平推力时，其构件中U 型槽外侧受到向外的张力，钢支托构件处化学锚栓受到拉力以及L 型铁板处化学锚栓受到的剪力变化对整个栏板的稳定性会产生一定的影响。玻璃栏板整个后置构件是以可变水平推力荷载来控制组合效应的控制方式，在水平活荷载计算过程中，采用满布荷载法，以三倍的标准荷载值验算单位栏板后置构件的抗屈服程度。

图1.1 栏板侧视图

1.2 夹胶玻璃

1.2.1 选材解读

目前，建筑类使用的夹层玻璃中间膜主要 有PVB 胶 片 和SGP 胶 片。SGP（Sentry Glass Plus） 是一种离子型聚合物，其撕裂强度是普通 PVB 的5 倍，硬度是普通PVB 的100 倍。在常温下，SGP 夹胶玻璃抗弯挠度与相同厚度的单片玻璃相近。同PVB 夹胶玻璃相比，SGP 夹胶玻璃具有更高的结构刚性及抗弯曲性能，更能抵御温度环境的影响。由此可知，SGP 膜因其自身的优良性能，应用在圆弧形钢化玻璃中，不仅能减小玻璃厚度，同时可以提高玻璃的抗冲击、防爆等性能，以弥补栏板玻璃在圆弧形特殊位置区段与基础埋件间受力薄弱的不足之处。SGP 膜还具有优异的边角稳定性、耐久性、多结构性及灵活性，使其能适应当今建筑市场最新、最严格的要求。因其市场的经济原因，SGP 夹胶玻璃在建筑栏板玻璃领域中的应用较少。本文讨论的是SGP 圆弧形钢化夹胶玻璃以其自身的优异性能取代传统设计上靠立柱受力的玻璃栏板的可能性。

本案例中的中庭区域栏板玻璃最低点离一侧楼地面高度分别是7.0m、12.4m 和17.8m。按规范规定，不得使用承受水平荷载的栏板玻璃，应增加设置木质扶手，由扶手直接承受水平推力。但目前规范中SGP 夹胶钢化玻璃应用到无立柱栏板上尚无国家标准，就其安全可行性、设计用途上能否成立，都需要做专项试验后经专家评审或论证确定。

图1.2 双半径弧形栏板水平面投影图

图1.3 上端弧线倾斜偏差图

图1.4 底部弧线倾斜偏差图

1.2.2 双半径弧形夹胶玻璃内倾斜偏差

在圆角部位，内倾斜安装的栏板玻璃在水平面上会出现两个不同的半径弧线，如图1.2。其弯曲表面形状的展开面为近似梯形，原本上下不同半径的两个水平面上的弧线此时是沿着倾斜轴线方向呈现，沿倾斜轴线方向的弧线端点间水平面与弧线中点在轴线上的距离为倾斜后的偏差值，偏差值随着弧形栏板玻璃半径的增大而增大，如图1.3、图1.4。

2 推力试验

2.1 试验原料

优质浮法玻璃：12mm 厚，南玻；

SGP 膜：1.52mm 厚，美国杜邦；

底部填充料：环氧树脂灌浆料，优质国产。

2.2 试样

上端：R1=1306mm，弧长=1032mm；

底部：R2=1010mm，弧长=1005mm；

高度：H=1700mm；

规格：12mm+1.52SGP+12mm 弧形夹胶玻璃，如图2.1；

数量：2 块（编号A1,A2）。

2.3 试验设备

L50x5mm热镀锌角钢反力架2个，L30x3mm 热镀锌角钢活动式加载平台1 个，1.0m 弧长热镀锌方管（100x60x5mm）推力横梁1 根，电动100T 分离式型液压千斤顶1 台。

2.4 推力检测

图2.1 12mm+SGP+12mm 弧形夹胶玻璃

根据栏板的使用性质，在玻璃上端施加水平推力，在推力横梁作用下玻璃上端受到均衡的线荷载。检测是将推力平均分6 个时段由0KN 匀速增加至3.6KN，栏板上端在每个推力时段出现的变形偏移距离，如图2.2。

按规范要求，玻璃栏板顶部受水平推力的标准值不得大于1.2KN/m，选择三倍的标准值试验，是囊括了纯玻璃栏板目前尚无国家标准、环境预估不到位、硬性检测设施差等可抗因素范围内的漏缺，以力求在安全性上得到充分保证。极限测试非本文探究方向，故不做此要求的测试。

3 结论

图2.2 栏板检测变形偏移图

检测结束，底部填充的环氧树脂灌浆料无明显性挤压变形和破损，证明环氧树脂在硬化后能够承受测试推力的挤压。本文探究的最大推力值复零后，栏板玻璃无损，栏板玻璃上端与开始检测前原始位置偏差值小于1mm，SGP 膜无移位和撕裂迹象，证明SGP 膜弧形夹胶玻璃可以实现栏板无立柱式设计和可实施性，弧线形内倾斜玻璃栏板可以达到栏板的标准要求。本文在规范方面需要专家组做出评审论证，在深化设计突破常规性和实践性研究方面有一定探讨意义。