安徽省金属护栏施工质量初步调查与研究

李平，王俊

（安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽 合肥 230001）

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，它虽不影响主体的受力性能，却是关系使用者生命安全的关键构件[1]。今年来相关规范[2-4]对护栏荷载标准与承载能力要求进行提高。如《建筑结构荷载设计规范》（GB5009-2012）将住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园等的栏杆顶部水平荷载从0.5kN／m提高至1.0kN／m。对学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场等的栏杆，除了将顶部水平荷载提高至1.0kN／m外，还增加竖向荷载1.2kN／m；《中小学校设计规范》（GB50099-2011）上人屋面、外廊、楼梯、平台、阳台等防护栏杆最薄弱处承受的最小水平推力应不小于1.5kN/m。《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）桥上人行道栏杆扶手上竖向荷载应为1.2kN／m；水平向外荷载应为2.5kN／m。由此可见对于护栏重视程度在逐步增加。但近年来我省并未因技术规范的提升而得到重视，反而护栏因质量问题导致事故频发。

2 护栏事故案例

事故1：某县幼儿园工程，一层铝合金玻璃栏杆由于施工单位未按图施工，由甲方委托进行检测。试验过程中加载设计荷载（1.0kN/m）60%时突然倒塌，现场详见图1所示。经调查，栏杆立柱未设置预埋件。立柱根部与锚固在砖块中的钢筋简单点焊连接。

事故2：某县6层住宅楼不锈钢阳台护栏，业主装修过程中因护栏支座连接点断裂，造成人员由六楼跌落身亡，现场详见照片2。经调查护栏不锈钢杆件壁厚严重不足，支座未设预埋件，杆件与后植钢筋点焊连接。现场调查中3m左右栏杆，单人即可推断。该工程护栏存在严重安全隐患。

图1 栏杆立柱锚固端拔出，栏杆倾覆

图2 栏杆横杆支座焊点断裂

事故3：某市石材栏杆倒塌，造成多人跌落重伤，现场详见图3所示。经过调查立柱根部榫头截面尺寸仅为30mm×70mm，埋植深度约50mm，立柱底部粘结材料未能与立柱底面形成良好固结。栏杆立柱根部承载力不足是栏杆断裂主要原因。

图3 石材栏杆立柱根部断裂

3 栏杆设计、施工、验收现状

3.1 栏杆设计

现阶段省内多数设计单位栏杆设计过程中对于不锈钢及铝合金栏杆主要依据为国家建筑标准设计图集《铝合金护栏》（16J509）、《楼梯 栏杆 栏板（一）》（15J403-1）。部分设计单位采用甲方指定的栏杆生产单位提供的产品设计图或直接将该类设计分为专项设计，由栏杆制作单位提供相关施工详图。对于栏杆承载力复核存在缺失。

3.2 栏杆施工

①现阶段我省内各工程护栏近乎全部由总包单位分包于小型栏杆制作企业。该类企业多数为私人作坊形式。目前尚无严密的质量管理机制,制作安装质量无法保证。

②材料：依据图集要求不锈钢立柱及扶手管材采用奥氏体不锈钢，常见不锈钢管材直径为60～80mm，壁厚为3.0～4.0mm，实际检测中发现，壁厚常为1.2～1.8mm。严重不满足设计及图集要求。省内建材市难以寻觅壁厚超过2.5mm不锈钢管材，铝材杆件壁厚也不能达到设计要求。工程建设中对护栏管材送检管理体制空缺。

③施工：土建单位及护栏安装单位前后不协调，依据《铝合金护栏》（16J509）、《楼梯 栏杆 栏板》（15J403-1）(替代06J403-1)相关内容栏杆立柱及扶手端部采用预埋钢板进行连接。实际工程中土建单位与栏杆安装单位无法协调统一，预埋件在省内较少按设计及图集要求支座。后期施工中由栏杆安装单位采用膨胀螺丝或钢筋头等方式连接固定，详见图4。原本固结支座变为近似简支，立柱与扶手抗弯性能急剧下降。

3.3 栏杆验收

现阶段各地市建设工程管理与监督单位对待建筑护栏验收程序未见相关正式文件。验收过程中重点集中于栏杆高度、立柱间距、缝隙宽度，对于栏杆承载能力、安装质量多数工程也仅仅靠推一推、拉一拉等方式进行查看。相关材料送检、安装质量检验等技术保障资料缺失。

3 护栏现状技术分析

3.1 金属管材壁厚对栏杆抗弯性能影响

图4 栏杆支座连接照片

图5 截面壁厚（1.0～4.0mm）—抗弯抵抗矩变化曲线

本文采用《楼梯栏杆栏板（一）》（15J403-1）图集中常用的护栏杆件（外径为60mm圆管及截面尺寸60×40mm方管）对壁厚对抗弯性能进行分析比对。利用简单的理论计算公式计算讨论在壁厚4.0mm～1.0mm变换中，截面抗弯抵抗矩变化曲线。由曲线可知两个管材在壁厚4.0mm～1.0mm变化中杆件抗弯抵抗矩下降约70%，截面惯性矩下降约50%。

图6 截面壁厚（1.0～4.0mm）—惯性矩变化曲线

3.2 挠度对比

由两端简支梁及两端固结梁跨中挠度计算公式可知，两端固结梁跨中挠度仅为简直梁跨中挠度1/5，因此护栏横杆支座连接状态对跨中挠度影响较大。

依据理论公式，取长度为3.0m，在1kN/m的荷载作用下对简支及固结状态下的方管（60mm×40mm）及圆管（外径60mm）在不同壁厚下挠度值进行计算分析，绘制壁厚—挠度变化曲线。详见图5、图6。

图7 60mm×40mm方管壁厚（1.0～4.0mm）位移曲线

由图形曲线显示：随着壁厚减小，不论是支座为简支还是固结，跨中挠度呈非线性急速增加。当壁厚由4.0mm减至1.0mm时，跨中挠度增加约3.5倍。

4 结论

①现阶段施工过程中为节约成本，将金属栏杆预埋件改为螺栓及植筋等方式点焊连接。荷载作用下易发生连接点断裂，产生极大的安全隐患。

②支座处点焊方式连接导致原有杆件节点的固结连接变为近似简支连接。杆件受力方式发生改变，护栏整体抗弯性能下降，导致跨中挠度急剧增大。

③杆件管材壁厚不足，导致杆件抗弯性能呈线性下降，跨中挠度急剧加大。

图8 外径60mm圆管壁厚（1.0～4.0mm）跨中位移曲线

现阶段栏杆施工质量尚未引起各方足够的重视，导致施工质量监控存在漏洞，大量在建及已建房屋护栏存在安全隐患，望以此文能引起相关单位重视，加强护栏施工质量监管。