安徽省金屬護欄施工質量初步調查與研究

李平，王俊

（安徽省建筑工程質量第二監督檢測站，安徽 合肥 230001）

1 引言

欄桿是建筑物、構筑物以及橋梁結構中重要的附屬構件，它雖不影響主體的受力性能，卻是關系使用者生命安全的關鍵構件[1]。今年來相關規范[2-4]對護欄荷載標準與承載能力要求進行提高。如《建筑結構荷載設計規范》（GB5009-2012）將住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫院、托兒所、幼兒園等的欄桿頂部水平荷載從0.5kN／m提高至1.0kN／m。對學校、食堂、劇場、電影院、車站、禮堂、展覽館或體育場等的欄桿，除了將頂部水平荷載提高至1.0kN／m外，還增加豎向荷載1.2kN／m；《中小學校設計規范》（GB50099-2011）上人屋面、外廊、樓梯、平臺、陽臺等防護欄桿最薄弱處承受的最小水平推力應不小于1.5kN/m。《城市橋梁設計規范》（CJJ11-2011）橋上人行道欄桿扶手上豎向荷載應為1.2kN／m；水平向外荷載應為2.5kN／m。由此可見對于護欄重視程度在逐步增加。但近年來我省并未因技術規范的提升而得到重視，反而護欄因質量問題導致事故頻發。

2 護欄事故案例

事故1：某縣幼兒園工程，一層鋁合金玻璃欄桿由于施工單位未按圖施工，由甲方委托進行檢測。試驗過程中加載設計荷載（1.0kN/m）60%時突然倒塌，現場詳見圖1所示。經調查，欄桿立柱未設置預埋件。立柱根部與錨固在磚塊中的鋼筋簡單點焊連接。

事故2：某縣6層住宅樓不銹鋼陽臺護欄，業主裝修過程中因護欄支座連接點斷裂，造成人員由六樓跌落身亡，現場詳見照片2。經調查護欄不銹鋼桿件壁厚嚴重不足，支座未設預埋件，桿件與后植鋼筋點焊連接。現場調查中3m左右欄桿，單人即可推斷。該工程護欄存在嚴重安全隱患。

圖1 欄桿立柱錨固端拔出，欄桿傾覆

圖2 欄桿橫桿支座焊點斷裂

事故3：某市石材欄桿倒塌，造成多人跌落重傷，現場詳見圖3所示。經過調查立柱根部榫頭截面尺寸僅為30mm×70mm，埋植深度約50mm，立柱底部粘結材料未能與立柱底面形成良好固結。欄桿立柱根部承載力不足是欄桿斷裂主要原因。

圖3 石材欄桿立柱根部斷裂

3 欄桿設計、施工、驗收現狀

3.1 欄桿設計

現階段省內多數設計單位欄桿設計過程中對于不銹鋼及鋁合金欄桿主要依據為國家建筑標準設計圖集《鋁合金護欄》（16J509）、《樓梯 欄桿 欄板（一）》（15J403-1）。部分設計單位采用甲方指定的欄桿生產單位提供的產品設計圖或直接將該類設計分為專項設計，由欄桿制作單位提供相關施工詳圖。對于欄桿承載力復核存在缺失。

3.2 欄桿施工

①現階段我省內各工程護欄近乎全部由總包單位分包于小型欄桿制作企業。該類企業多數為私人作坊形式。目前尚無嚴密的質量管理機制,制作安裝質量無法保證。

②材料：依據圖集要求不銹鋼立柱及扶手管材采用奧氏體不銹鋼，常見不銹鋼管材直徑為60～80mm，壁厚為3.0～4.0mm，實際檢測中發現，壁厚常為1.2～1.8mm。嚴重不滿足設計及圖集要求。省內建材市難以尋覓壁厚超過2.5mm不銹鋼管材，鋁材桿件壁厚也不能達到設計要求。工程建設中對護欄管材送檢管理體制空缺。

③施工：土建單位及護欄安裝單位前后不協調，依據《鋁合金護欄》（16J509）、《樓梯 欄桿 欄板》（15J403-1）(替代06J403-1)相關內容欄桿立柱及扶手端部采用預埋鋼板進行連接。實際工程中土建單位與欄桿安裝單位無法協調統一，預埋件在省內較少按設計及圖集要求支座。后期施工中由欄桿安裝單位采用膨脹螺絲或鋼筋頭等方式連接固定，詳見圖4。原本固結支座變為近似簡支，立柱與扶手抗彎性能急劇下降。

3.3 欄桿驗收

現階段各地市建設工程管理與監督單位對待建筑護欄驗收程序未見相關正式文件。驗收過程中重點集中于欄桿高度、立柱間距、縫隙寬度，對于欄桿承載能力、安裝質量多數工程也僅僅靠推一推、拉一拉等方式進行查看。相關材料送檢、安裝質量檢驗等技術保障資料缺失。

3 護欄現狀技術分析

3.1 金屬管材壁厚對欄桿抗彎性能影響

圖4 欄桿支座連接照片

圖5 截面壁厚（1.0～4.0mm）—抗彎抵抗矩變化曲線

本文采用《樓梯欄桿欄板（一）》（15J403-1）圖集中常用的護欄桿件（外徑為60mm圓管及截面尺寸60×40mm方管）對壁厚對抗彎性能進行分析比對。利用簡單的理論計算公式計算討論在壁厚4.0mm～1.0mm變換中，截面抗彎抵抗矩變化曲線。由曲線可知兩個管材在壁厚4.0mm～1.0mm變化中桿件抗彎抵抗矩下降約70%，截面慣性矩下降約50%。

圖6 截面壁厚（1.0～4.0mm）—慣性矩變化曲線

3.2 撓度對比

由兩端簡支梁及兩端固結梁跨中撓度計算公式可知，兩端固結梁跨中撓度僅為簡直梁跨中撓度1/5，因此護欄橫桿支座連接狀態對跨中撓度影響較大。

依據理論公式，取長度為3.0m，在1kN/m的荷載作用下對簡支及固結狀態下的方管（60mm×40mm）及圓管（外徑60mm）在不同壁厚下撓度值進行計算分析，繪制壁厚—撓度變化曲線。詳見圖5、圖6。

圖7 60mm×40mm方管壁厚（1.0～4.0mm）位移曲線

由圖形曲線顯示：隨著壁厚減小，不論是支座為簡支還是固結，跨中撓度呈非線性急速增加。當壁厚由4.0mm減至1.0mm時，跨中撓度增加約3.5倍。

4 結論

①現階段施工過程中為節約成本，將金屬欄桿預埋件改為螺栓及植筋等方式點焊連接。荷載作用下易發生連接點斷裂，產生極大的安全隱患。

②支座處點焊方式連接導致原有桿件節點的固結連接變為近似簡支連接。桿件受力方式發生改變，護欄整體抗彎性能下降，導致跨中撓度急劇增大。

③桿件管材壁厚不足，導致桿件抗彎性能呈線性下降，跨中撓度急劇加大。

圖8 外徑60mm圓管壁厚（1.0～4.0mm）跨中位移曲線

現階段欄桿施工質量尚未引起各方足夠的重視，導致施工質量監控存在漏洞，大量在建及已建房屋護欄存在安全隱患，望以此文能引起相關單位重視，加強護欄施工質量監管。