安徽省金屬護(hù)欄施工質(zhì)量初步調(diào)查與研究

李平，王俊

（安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230001）

1 引言

欄桿是建筑物、構(gòu)筑物以及橋梁結(jié)構(gòu)中重要的附屬構(gòu)件，它雖不影響主體的受力性能，卻是關(guān)系使用者生命安全的關(guān)鍵構(gòu)件[1]。今年來相關(guān)規(guī)范[2-4]對(duì)護(hù)欄荷載標(biāo)準(zhǔn)與承載能力要求進(jìn)行提高。如《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5009-2012）將住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)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(duì)學(xué)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(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50099-2011）上人屋面、外廊、樓梯、平臺(tái)、陽臺(tái)等防護(hù)欄桿最薄弱處承受的最小水平推力應(yīng)不小于1.5kN/m。《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ11-2011）橋上人行道欄桿扶手上豎向荷載應(yīng)為1.2kN／m；水平向外荷載應(yīng)為2.5kN／m。由此可見對(duì)于護(hù)欄重視程度在逐步增加。但近年來我省并未因技術(shù)規(guī)范的提升而得到重視，反而護(hù)欄因質(zhì)量問題導(dǎo)致事故頻發(fā)。

2 護(hù)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(jìn)行檢測。試驗(yàn)過程中加載設(shè)計(jì)荷載（1.0kN/m）60%時(shí)突然倒塌，現(xiàn)場詳見圖1所示。經(jīng)調(diào)查，欄桿立柱未設(shè)置預(yù)埋件。立柱根部與錨固在磚塊中的鋼筋簡單點(diǎn)焊連接。

事故2：某縣6層住宅樓不銹鋼陽臺(tái)護(hù)欄，業(yè)主裝修過程中因護(hù)欄支座連接點(diǎn)斷裂，造成人員由六樓跌落身亡，現(xiàn)場詳見照片2。經(jīng)調(diào)查護(hù)欄不銹鋼桿件壁厚嚴(yán)重不足，支座未設(shè)預(yù)埋件，桿件與后植鋼筋點(diǎn)焊連接?，F(xiàn)場調(diào)查中3m左右欄桿，單人即可推斷。該工程護(hù)欄存在嚴(yán)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(diǎn)斷裂

事故3：某市石材欄桿倒塌，造成多人跌落重傷，現(xiàn)場詳見圖3所示。經(jīng)過調(diào)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(jié)材料未能與立柱底面形成良好固結(jié)。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(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收現(xiàn)狀

3.1 欄桿設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段省內(nèi)多數(shù)設(shè)計(jì)單位欄桿設(shè)計(jì)過程中對(duì)于不銹鋼及鋁合金欄桿主要依據(jù)為國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《鋁合金護(hù)欄》（16J509）、《樓梯 欄桿 欄板（一）》（15J403-1）。部分設(shè)計(jì)單位采用甲方指定的欄桿生產(chǎn)單位提供的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖或直接將該類設(shè)計(jì)分為專項(xiàng)設(shè)計(jì)，由欄桿制作單位提供相關(guān)施工詳圖。對(duì)于欄桿承載力復(fù)核存在缺失。

3.2 欄桿施工

①現(xiàn)階段我省內(nèi)各工程護(hù)欄近乎全部由總包單位分包于小型欄桿制作企業(yè)。該類企業(yè)多數(shù)為私人作坊形式。目前尚無嚴(yán)密的質(zhì)量管理機(jī)制,制作安裝質(zhì)量無法保證。

②材料：依據(jù)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(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，壁厚常為1.2～1.8mm。嚴(yán)重不滿足設(shè)計(jì)及圖集要求。省內(nèi)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(dá)到設(shè)計(jì)要求。工程建設(shè)中對(duì)護(hù)欄管材送檢管理體制空缺。

③施工：土建單位及護(hù)欄安裝單位前后不協(xié)調(diào)，依據(jù)《鋁合金護(hù)欄》（16J509）、《樓梯 欄桿 欄板》（15J403-1）(替代06J403-1)相關(guān)內(nèi)容欄桿立柱及扶手端部采用預(yù)埋鋼板進(jìn)行連接。實(shí)際工程中土建單位與欄桿安裝單位無法協(xié)調(diào)統(tǒng)一，預(yù)埋件在省內(nèi)較少按設(shè)計(jì)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(jié)支座變?yōu)榻坪喼В⒅c扶手抗彎性能急劇下降。

3.3 欄桿驗(yàn)收

現(xiàn)階段各地市建設(shè)工程管理與監(jiān)督單位對(duì)待建筑護(hù)欄驗(yàn)收程序未見相關(guān)正式文件。驗(yàn)收過程中重點(diǎn)集中于欄桿高度、立柱間距、縫隙寬度，對(duì)于欄桿承載能力、安裝質(zhì)量多數(shù)工程也僅僅靠推一推、拉一拉等方式進(jìn)行查看。相關(guān)材料送檢、安裝質(zhì)量檢驗(yàn)等技術(shù)保障資料缺失。

3 護(hù)欄現(xiàn)狀技術(shù)分析

3.1 金屬管材壁厚對(duì)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(hù)欄桿件（外徑為60mm圓管及截面尺寸60×40mm方管）對(duì)壁厚對(duì)抗彎性能進(jìn)行分析比對(duì)。利用簡單的理論計(jì)算公式計(jì)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(gè)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(duì)比

由兩端簡支梁及兩端固結(jié)梁跨中撓度計(jì)算公式可知，兩端固結(jié)梁跨中撓度僅為簡直梁跨中撓度1/5，因此護(hù)欄橫桿支座連接狀態(tài)對(duì)跨中撓度影響較大。

依據(jù)理論公式，取長度為3.0m，在1kN/m的荷載作用下對(duì)簡支及固結(jié)狀態(tài)下的方管（60mm×40mm）及圓管（外徑60mm）在不同壁厚下?lián)隙戎颠M(jìn)行計(jì)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(jié)，跨中撓度呈非線性急速增加。當(dāng)壁厚由4.0mm減至1.0mm時(shí)，跨中撓度增加約3.5倍。

4 結(jié)論

①現(xiàn)階段施工過程中為節(jié)約成本，將金屬欄桿預(yù)埋件改為螺栓及植筋等方式點(diǎn)焊連接。荷載作用下易發(fā)生連接點(diǎn)斷裂，產(chǎn)生極大的安全隱患。

②支座處點(diǎn)焊方式連接導(dǎo)致原有桿件節(jié)點(diǎn)的固結(jié)連接變?yōu)榻坪喼нB接。桿件受力方式發(fā)生改變，護(hù)欄整體抗彎性能下降，導(dǎo)致跨中撓度急劇增大。

③桿件管材壁厚不足，導(dǎo)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(xiàn)階段欄桿施工質(zhì)量尚未引起各方足夠的重視，導(dǎo)致施工質(zhì)量監(jiān)控存在漏洞，大量在建及已建房屋護(hù)欄存在安全隱患，望以此文能引起相關(guān)單位重視，加強(qiáng)護(hù)欄施工質(zhì)量監(jiān)管。