淺談玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的發(fā)展，我市的高層建筑逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，高層建筑多達(dá)975棟。大多數(shù)高層公共建筑為了美化建筑立面，采用玻璃幕墻。玻璃幕墻在外墻裝飾上具有明顯的優(yōu)越感并且可以減輕建筑物的結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)玻璃幕墻結(jié)合了建筑學(xué)、美學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把玻璃的多種功能也完美體現(xiàn)出來(lái)。諸如玻璃幕墻的通透性，透過玻璃視線達(dá)到最佳，視野達(dá)到最大，使建筑物內(nèi)外環(huán)境相通、相融等，使建筑立面更具有一種溢光流彩的美感。

　　一、玻璃幕墻

　　玻璃幕墻是由金屬構(gòu)件和玻璃板組成的建筑外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)，因結(jié)構(gòu)型式不同而分為四種：有框式（也叫明框式）玻璃幕墻、隱框式玻璃幕墻、有骨架玻璃幕墻和無(wú)骨架玻璃幕墻。骨架材料有鋼材、鋁合金等�，F(xiàn)在采用比較廣泛的是鋁合金型材骨架隱框玻璃幕墻。

　　二、玻璃幕墻的火災(zāi)特點(diǎn)

　　玻璃幕墻的設(shè)置對(duì)防火安全帶來(lái)了諸多不利因素，由于玻璃幕墻的耐火性能較差，一旦建筑物發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)蔓延迅速、撲救難度大、危害性大。

　　1、火災(zāi)蔓延快

　　裝設(shè)玻璃幕墻的建筑一旦失火后，火焰和煙霧會(huì)沿著玻璃幕墻與樓板、隔墻的縫隙蔓延，同時(shí)玻璃在250℃左右炸裂，而引起火焰迅速沿外墻上卷延燒。

　　2、火災(zāi)中“冷橋”現(xiàn)象突出

　　玻璃幕墻的鋼材和鋁合金型材的耐火性能都比較差，鋼型材在300℃～400℃高溫下強(qiáng)度下降，600℃時(shí)失去承載能力，而鋁合金結(jié)構(gòu)型材的耐火性能更差，受熱條件下極易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，250℃～300℃左右既失去承載能力。目前的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中雖然考慮了玻璃和鋁合金在溫度驟變情況下因變形伸縮不一致而發(fā)生的“冷橋”現(xiàn)象，玻璃和鋁框中間采用橡膠、聚乙烯泡沫材料相隔，但是能承受的溫度變化范圍僅在－40℃～＋50℃之間。建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，輻射熱、高溫?zé)煔舛际菇Y(jié)構(gòu)溫度變化范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于＋50℃，結(jié)構(gòu)受熱膨脹變形過大，造成玻璃破碎、脫落。

　　3、影響人員疏散

　　火災(zāi)情況下，當(dāng)鋁合金受熱超過耐火極限，就會(huì)受熱變形失去承載能力，發(fā)生玻璃脫落現(xiàn)象，使大樓的立面圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分或全部喪失�；馂�(zāi)發(fā)生后常常等不到人員從建筑物內(nèi)疏散完畢，玻璃幕墻結(jié)構(gòu)已達(dá)到耐火極限，發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，向下掉落各種碎片，影響人員疏散。

　　三、玻璃幕墻的防火措施

　　1、相關(guān)規(guī)范要求

　　《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.0.8條建筑幕墻的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：窗檻墻、窗間墻的填充材料應(yīng)采用不燃燒材料。當(dāng)外墻采用耐火極限不低于1.00h的不燃燒體時(shí)，其墻內(nèi)填充材料可采用難燃燒材料；無(wú)窗檻墻或窗檻墻高度小于0.80m的建筑幕墻，應(yīng)在每層樓板外沿設(shè)置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃燒體裙墻或防火玻璃裙墻；建筑幕墻與每層樓板、隔墻處的縫隙，應(yīng)采用防火封堵材料封堵。

　　《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第7.2.7條建筑幕墻的防火設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：1窗檻墻、窗間墻的填充材料應(yīng)采用不燃燒材料。當(dāng)外墻采用耐火極限不低于1.00h的不燃燒體時(shí)，其墻內(nèi)填充材料可采用難燃材料。2無(wú)窗檻墻或窗檻墻的幕墻，應(yīng)在每層樓板外沿設(shè)置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃燒實(shí)體裙墻。3幕墻與每層樓板、隔墻處的縫隙應(yīng)采用防火封堵材料封堵。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》這兩條規(guī)定，都是強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

　　2、技術(shù)規(guī)程

　　《建筑防火封堵應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》第4.2.4建筑幕墻與樓板、窗間墻或窗檻墻之間的建筑縫隙，應(yīng)采用具有伸縮能力的防火封堵材料進(jìn)行封堵。

　　《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》第4.4.7玻璃幕墻與其周邊防火分隔構(gòu)件間的縫隙、與樓板或隔墻外沿間的縫隙、與實(shí)體墻面洞口邊緣間的縫隙等，應(yīng)進(jìn)行防火封堵設(shè)計(jì)。第4.4.8條玻璃幕墻的防火封堵構(gòu)造系統(tǒng)，在正常使用條件下，應(yīng)具有伸縮變形能力、密封性和耐久性；在遇火狀態(tài)下，應(yīng)在規(guī)定的耐火時(shí)限內(nèi)，不發(fā)生開裂或脫落，保持相對(duì)穩(wěn)定性。上海市消防局制定了《雙層玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)規(guī)程（暫行）》的通知（〔2008〕146號(hào)），從滅火救援、建筑防火、消防設(shè)施三個(gè)方面細(xì)化了雙層玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)管理。

　　四、玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)中的幾個(gè)實(shí)際問題

　　1、疏散出入口的防火挑檐

　　《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第6.1.17條規(guī)定：建筑物直通室外的安全出口上方，應(yīng)設(shè)置寬度不小于1米的防火挑檐。其含義是為了防止在通向建筑物的出入口處由于發(fā)生火災(zāi)期間從高處落下的窗扇、玻璃碎片等對(duì)疏散人員造成的次生災(zāi)害。很多玻璃幕墻設(shè)計(jì)、施工中都沒有考慮設(shè)置挑檐。此外非火災(zāi)原因和膠體老化也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)玻璃脫落傷人事故，設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)挑檐將是多方面安全因素的需要。

　　2、玻璃幕墻內(nèi)側(cè)構(gòu)造設(shè)計(jì)中需要注意的問題

　　玻璃幕墻內(nèi)側(cè)構(gòu)造設(shè)計(jì)需要注意的是大面積的玻璃幕墻多跨越數(shù)層甚至幾十層樓。數(shù)個(gè)防火分區(qū)，因玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式，在幕墻與樓板、幕墻與防火墻之間留下5～10cm的空隙，應(yīng)將這些空隙進(jìn)行防火封堵。經(jīng)檢查許多樓宇，玻璃幕墻與其它結(jié)構(gòu)部分的空隙沒有進(jìn)行封堵。目前建筑玻璃幕墻防火產(chǎn)品主要有幕墻用密封膠和幕墻用防火封堵漆，普遍使用的做法是幕墻用密封膠（硅酮阻燃密封膠及彈性防火密封膠）。

　　3、立面采用玻璃幕墻防排煙設(shè)計(jì)的分析

　　玻璃幕墻本身因玻璃尺寸和骨架模數(shù)的要求，很少在幕墻上開窗。即便開窗，為窗體結(jié)構(gòu)的安全，尺寸做得很小，并且多為上懸窗，開啟角度不能超過45°。一則面積較��；二則窗開在每層的上部，幕墻每層的下半部不開窗，容易形成負(fù)壓，在火災(zāi)情況下基本起不到排煙的功能；三則開窗位置多在人站著能夠開啟的高度以上，緊急情況下無(wú)法及時(shí)開啟。因此應(yīng)按照《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.4.1.2規(guī)定：“面積超過100㎡，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地上無(wú)窗房間或設(shè)固定窗的房間應(yīng)考慮機(jī)械排煙設(shè)施”的要求，具體情況具體分析，不能因玻璃幕墻采光似窗而視之為窗，忽略了排煙設(shè)計(jì)上的不足。

　　4、幕墻采用玻璃的分析

　　對(duì)于有一般防火要求的建筑，玻璃采用玻璃磚、鋼化玻璃、小塊平板玻璃等，對(duì)于防火要求比較高的建筑，幕墻玻璃采用夾絲玻璃、單片防火玻璃、復(fù)合防火玻璃、防火中空玻璃等。復(fù)合防火玻璃是目前應(yīng)用最廣泛的防火幕墻玻璃，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)臨火面玻璃受熱炸裂，但由于防火膠片的存在，玻璃被粘附在膠片上不墜落，保持了玻璃的完整性。同時(shí)由于膠片本身具有防火作用，不但對(duì)火勢(shì)蔓延起到阻擋作用，又保證了背火面溫度不迅速上升，控制了火勢(shì)蔓延。