城市橋梁欄桿設(shè)計(jì)的研究與探討

陳德權(quán)

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢430010）

0 引言

在民用建筑設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)中，欄桿的定義是具有一定安全高度，用以保障人身安全或分隔空間用的防護(hù)分隔構(gòu)件。欄桿一般為透空構(gòu)件，實(shí)心的防護(hù)構(gòu)件稱為欄板。在橋梁建筑中，橋梁欄桿是橋梁上部附屬結(jié)構(gòu)的重要組成部分。對(duì)于設(shè)置在人行道臨空側(cè)的常規(guī)欄桿，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要考慮美化橋梁外觀的景觀需求，使橋梁成為一道亮麗的風(fēng)景線，而且需要起到保護(hù)過往行人安全的重要作用。雖然欄桿一般作為橋梁的附屬構(gòu)件，對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力性能影響較小，但在設(shè)計(jì)時(shí)欄桿結(jié)構(gòu)的安全性仍應(yīng)引起重視，以保證欄桿結(jié)構(gòu)具有較高的安全性，實(shí)現(xiàn)正常使用狀態(tài)下的安全防護(hù)功能。

目前，關(guān)于欄桿設(shè)計(jì)問題研究的文獻(xiàn)較少，劉劍等[1]從欄桿的牢固、高度、凈空等方面探討了住宅工程金屬欄桿的使用安全功能；齊玉軍等[2]對(duì)欄桿結(jié)構(gòu)的受力性能及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。近年來，涉及欄桿的安全事故時(shí)有發(fā)生，從而引發(fā)關(guān)于生命權(quán)、健康權(quán)、身體權(quán)的法律糾紛案件。事發(fā)處欄桿高度是否符合國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，管理人是否盡到了安全保障義務(wù)，關(guān)系到應(yīng)否承擔(dān)相應(yīng)的賠償責(zé)任問題，往往成為最為常見的爭(zhēng)議焦點(diǎn)。其中欄桿設(shè)計(jì)問題關(guān)系到判定欄桿是否滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，影響司法機(jī)關(guān)對(duì)于案件的判決，因此尤為關(guān)鍵，應(yīng)引起高度重視。

1 欄桿高度的計(jì)算

對(duì)于民用建筑中的欄桿，現(xiàn)行《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50352—2019）第6.7.3條有如下說明：陽(yáng)臺(tái)、外廊、室內(nèi)回廊、內(nèi)天井、上人屋面及室外樓梯等臨空處應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）欄桿應(yīng)以堅(jiān)固、耐久的材料制作，并應(yīng)能承受《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）及其他國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平荷載。

（2）當(dāng)臨空高度在24.0m以下時(shí)，欄桿高度不應(yīng)低于1.05m；當(dāng)臨空高度在24.0m及以上時(shí)，欄桿高度不應(yīng)低于1.1m。上人屋面和交通、商業(yè)、旅館、醫(yī)院、學(xué)校等建筑臨開敞中庭的欄桿高度不應(yīng)小于1.2m。

（3）欄桿高度應(yīng)從所在樓地面或屋面至欄桿扶手頂面垂直高度計(jì)算，當(dāng)?shù)酌嬗袑挾却笥诨虻扔?.22m，且高度低于或等于0.45m的可踏部位時(shí)，應(yīng)從可踏部位頂面起算。

（4）公共場(chǎng)所欄桿離地面0.1m高度范圍內(nèi)不宜留空。

從物理學(xué)的觀點(diǎn)分析，陽(yáng)臺(tái)、外廊等臨空側(cè)的欄桿高度應(yīng)超過人體重心高度，才能避免人體靠近欄桿時(shí)因重心外移而發(fā)生墜落事故?？商げ课灰话阒傅氖遣考虿课坏乃綄挾仁谷藛T下意識(shí)踩踏的地方，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)第（3）條中對(duì)于可踏部位的定義，可知寬度和高度均達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，方可確定為可踏面，欄桿高度應(yīng)從可踏部位頂面起算，否則不應(yīng)認(rèn)定為可踏面，應(yīng)從所在樓地面或屋面起算。當(dāng)存在可踏部位時(shí)，在通常情況下，正常人很容易踏上并站立眺望（不是攀登），此時(shí)，欄桿高度如果從所在樓地面或屋面起算，則從可踏部位頂面至欄桿扶手頂面的高度會(huì)低于人的重心高度，人在心理上將產(chǎn)生不安全感，容易發(fā)生因人體重心外移而墜落的事故，很不安全，故應(yīng)從可踏部位頂面起計(jì)算，以確保安全高度足夠，保證欄桿能夠起到安全防護(hù)作用。欄桿高度的計(jì)算方法見圖1。

圖1 欄桿高度的計(jì)算（單位：mm）

由圖1可知，對(duì)于透空欄桿，可踏部位寬度指的是欄桿底面處整個(gè)基座寬度；對(duì)于實(shí)體欄板，由于底面被實(shí)體欄板分隔為內(nèi)外兩個(gè)部分，此時(shí)可踏部位寬度應(yīng)按照實(shí)體欄板內(nèi)側(cè)部分基座寬度進(jìn)行計(jì)算。

在實(shí)際工程使用中，欄桿底面基座高度大于0.45m時(shí)，按照可踏部位的定義，則欄桿基座底面不應(yīng)判定為可踏面。雖然正常人不容易上去踏步，但為避免發(fā)生安全事故，防護(hù)欄桿必須采用防止兒童攀登的構(gòu)造，如不宜做橫向花飾或構(gòu)件。當(dāng)采用穿孔類欄板設(shè)計(jì)時(shí)，所有裝飾孔不應(yīng)使手指、手、頭等人體部位通過且造成卡住現(xiàn)象。

對(duì)于新建和改建各等級(jí)公路橋涵的設(shè)計(jì)，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2015）第3.6.7條規(guī)定：設(shè)置欄桿的橋梁，其欄桿的設(shè)計(jì)，除應(yīng)滿足受力要求外，尚應(yīng)注意美觀，欄桿高度不應(yīng)小于l.1m。

對(duì)于城市橋梁的設(shè)計(jì)，《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》（CJJ11—2011）第6.0.7條規(guī)定：橋梁人行道臨空側(cè)應(yīng)設(shè)置人行道欄桿；第9.5.1條規(guī)定：人行道或安全帶臨空側(cè)的欄桿高度不應(yīng)小于1.10m，非機(jī)動(dòng)車道臨空側(cè)欄桿高度不應(yīng)小于1.40m。上述欄桿高度為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離。欄桿豎直構(gòu)件間的最大凈間距不得大于110mm，不宜采用有蹬踏面的結(jié)構(gòu)。

與《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2本現(xiàn)行規(guī)范對(duì)于欄桿高度的計(jì)算方法并不一致，《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》考慮了欄桿底面存在可踏部位的情況，而《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》并沒有考慮這種情況，對(duì)于欄桿高度的計(jì)算，明確規(guī)定從人行道表面進(jìn)行起算。與《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》相比，《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》對(duì)欄桿高度的計(jì)算方法進(jìn)行了補(bǔ)充完善，但是與《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》相比，并沒有引入“可踏部位”的概念。雖然條文中說明欄桿構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行防攀爬設(shè)計(jì)，防止形成蹬踏面，但并未對(duì)“蹬踏面”進(jìn)行明確定義，此處“蹬踏面”一般應(yīng)理解為屬于欄桿構(gòu)件本身設(shè)計(jì)的組成部分，與《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中底面具有明確定義的“可踏部位”概念有所區(qū)別。

《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第1.0.2條規(guī)定：本標(biāo)準(zhǔn)適用于新建、擴(kuò)建和改建的民用建筑設(shè)計(jì)。按使用功能分類，對(duì)民用建筑的定義為供人們居住和進(jìn)行公共活動(dòng)的建筑總稱。公共建筑是指供人們進(jìn)行各種公共活動(dòng)的建筑，城市橋梁作為供人們交通出行活動(dòng)的建筑，也應(yīng)該屬于公共建筑，即屬于民用建筑的一部分。

《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》第1.0.4條規(guī)定：城市橋梁設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。按照此條規(guī)定，通常情況下可以理解為，對(duì)于城市橋梁人行道或安全帶臨空側(cè)的欄桿，欄桿高度不僅需要滿足《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》中不應(yīng)小于1.10m的要求，而且要符合《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第6.7.3條規(guī)定，當(dāng)存在“可踏部位”時(shí)“應(yīng)從可踏部位頂面起算”。

在城市橋梁實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，人行道臨空側(cè)欄桿底面（欄桿基座頂面）通常會(huì)高于人行道表面0.1m，可以起到擋水和防止行人物品不易墜落至河中的作用，同時(shí)也符合《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第6.7.3條第4款中“公共場(chǎng)所欄桿離地面0.1m高度范圍內(nèi)不宜留空”的規(guī)定。城市橋梁人行道欄桿橫斷面圖和立面圖見圖2、圖3，圖中H為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離，即《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》中所定義的欄桿高度；h為欄桿凈高；Δh為H與h的差值，即Δh=H-h，也等于欄桿基座頂面標(biāo)高與人行道表面標(biāo)高的差值，通常情況下Δh不小于0.1m，且不大于0.45m。根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》規(guī)定，欄桿高度H不應(yīng)小于1.10m；根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，欄桿基座頂面寬度為0.3m，大于0.22m，而且欄桿基座頂面至人行道表面的高度Δh為0.1m，不大于0.45m，滿足“可踏部位”的定義，則欄桿基座頂面應(yīng)判定為可踏面，欄桿高度應(yīng)從可踏部位頂面即欄桿基座頂面起算，此時(shí)欄桿高度應(yīng)為欄桿凈高h(yuǎn)，還應(yīng)滿足《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第6.7.3條第2款要求。

圖2 人行道欄桿橫斷面圖（單位：mm）

圖3 人行道欄桿立面圖（單位：mm）

現(xiàn)假設(shè)城市橋梁人行道臨空側(cè)欄桿高度H取值為1.10m，則已滿足《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》的要求。若是根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中可踏部位定義，圖4中欄桿基座頂面為可踏部位頂面，應(yīng)扣除差值Δh（0.1m），欄桿高度為欄桿凈高h(yuǎn)，即欄桿高度等于1.0m，則不滿足《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》第6.7.3條第2款中“當(dāng)臨空高度在24.0m以下時(shí)，欄桿高度不應(yīng)低于1.05m”要求。此時(shí)若要同時(shí)滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，則欄桿高度H取值至少應(yīng)為1.15m（1.05m+Δh）。即對(duì)于城市橋梁人行道臨空高度在24.0m以下的欄桿，當(dāng)存在可踏部位即基座頂面寬度不小于0.22m且差值Δh不大于0.45m時(shí)，欄桿高度H不應(yīng)小于（1.05m+Δh）和1.10m兩者中的最大值，方才符合國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

圖4 欄桿基座頂面大樣圖（單位：mm）

實(shí)際橋梁工程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員容易忽視甚至不知道《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，只是關(guān)注是否滿足《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》規(guī)定，而且《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》明確了欄桿高度應(yīng)為人行道表面至欄桿扶手頂面的距離，從而導(dǎo)致欄桿高度究竟如何計(jì)算出現(xiàn)爭(zhēng)議。不同設(shè)計(jì)人員對(duì)于2本現(xiàn)行規(guī)范的理解程度不同，實(shí)際設(shè)計(jì)中欄桿高度設(shè)計(jì)取值不同，容易導(dǎo)致欄桿存在設(shè)計(jì)缺陷，帶來一定的安全隱患和潛在危險(xiǎn)，影響規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。根據(jù)《工程建設(shè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》（1992年12月30日建設(shè)部令第24號(hào)實(shí)施）第3章第29條規(guī)定，《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》屬于強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《工程建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》（1992年12月30日建設(shè)部令第25號(hào)實(shí)施）第12條規(guī)定，《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》屬于強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；第10條規(guī)定：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的某些規(guī)定與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，必須有充分的科學(xué)依據(jù)和理由，并經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的審批部門批準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)修訂或廢止。為保持現(xiàn)行不同規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從安全角度考慮，建議強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》在后續(xù)修訂時(shí)與強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》保持一致，引入“可踏部位”概念，以便更加符合城市橋梁人行道欄桿實(shí)際使用情況，保證合理的安全高度。

對(duì)于《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的欄桿高度是否適用于托兒所、幼兒園的問題，考慮到嬰幼兒安全意識(shí)差，易動(dòng)、易攀爬，因此欄桿高度應(yīng)適當(dāng)加高；同時(shí)考慮到大人抱嬰幼兒站立時(shí)，人體的重心增高，欄桿高度也應(yīng)適當(dāng)加高，避免人靠近欄桿時(shí)因重心外移發(fā)生墜落事故。根據(jù)上述情況，對(duì)于托兒所、幼兒園臨空的欄桿高度增加到1.30m，目的是確保嬰幼兒使用時(shí)的人身安全。因此，《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》（JGJ39—2016）第4.1.9條規(guī)定：托兒所、幼兒園的外廊、室內(nèi)回廊、內(nèi)天井、陽(yáng)臺(tái)、上人屋面、平臺(tái)、看臺(tái)及室外樓梯等臨空處應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿，欄桿應(yīng)以堅(jiān)固、耐久的材料制作；防護(hù)欄桿的高度應(yīng)從可踏部位頂面起算，且凈高不應(yīng)小于1.30m；防護(hù)欄桿必須采用防止幼兒攀登和穿過的構(gòu)造，當(dāng)采用垂直桿件做欄桿時(shí)，其桿件凈距離不應(yīng)大于0.09m。本條為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。關(guān)于垂直桿件凈距離的寬度由0.11m修改為0.09m，主要是考慮到嬰幼兒安全意識(shí)差，好奇、好動(dòng)的特點(diǎn)，游戲時(shí)頭部或身體易鉆入欄桿空隙中，造成安全事故。可見《托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》在《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上修訂后規(guī)定更加嚴(yán)格。

目前，現(xiàn)行規(guī)范只是規(guī)定了欄桿高度的最低限值，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)欄桿實(shí)際做法，為防止后期各種因人行道表面材料作法加厚（起算面標(biāo)高上升），即出現(xiàn)欄桿“變矮”的情況，造成欄桿安全高度實(shí)際降低的事故，欄桿高度應(yīng)在規(guī)范要求最低值的基礎(chǔ)上適當(dāng)設(shè)計(jì)一定的安全高度儲(chǔ)備?，F(xiàn)行規(guī)范并未對(duì)欄桿高度的上限予以規(guī)定，但如果欄桿扶手頂面距離人行道表面的實(shí)際距離超過1.30m后，在實(shí)際使用過程中可能會(huì)影響人們的使用感受，因欄桿高度過高感到壓抑。

對(duì)于城市橋梁人行道臨空側(cè)的欄桿，如果因設(shè)計(jì)缺陷存在一定的安全隱患和潛在危險(xiǎn)時(shí)，一旦安全事故成因無法查清，又無法排除欄桿瑕疵導(dǎo)致行人出現(xiàn)事故的可能，往往管理部門被司法機(jī)關(guān)視為未盡到合理的安全保障義務(wù)，依法應(yīng)承擔(dān)一定的賠償責(zé)任，因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和管理部門的高度重視。

2 欄桿荷載的取值

人行道欄桿主要是保護(hù)行人的安全，驗(yàn)算荷載主要為人作用在欄桿上的力。通常情況下，作用在人行道欄桿、扶手上的荷載僅考慮人群作用。目前我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范對(duì)欄桿荷載取值進(jìn)行了規(guī)定，匯總整理后見表1。由表1可知，《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019年版）》中的水平荷載取值最高，而且規(guī)定水平荷載和豎向荷載分別計(jì)算，符合欄桿結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

城市橋梁人行道欄桿的主要作用是保證過往行人的安全，欄桿高度對(duì)城市橋梁的景觀功能和安全使用影響較大。欄桿高度不能過高而影響人們的視野，同樣不能過低導(dǎo)致不滿足現(xiàn)行國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。橋梁設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視臨空側(cè)人行道欄桿設(shè)計(jì)的安全問題，在正確理解規(guī)范的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際使用需求進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在不影響整體外觀的前提下考慮適當(dāng)提高橋梁欄桿高度，避免留下設(shè)計(jì)缺陷和安全隱患，以減少安全事故的發(fā)生。

表1 規(guī)范中欄桿荷載的取值規(guī)定