防火玻璃幕墻與防火隔斷的設(shè)計

1、通向消防界的窗口中國消防人網(wǎng)站（ ）防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的設(shè)計探討深圳市方大裝飾工程有限公司謝士濤林勇生提 要：本文從建筑防火的原理出發(fā)，分析了防火玻璃幕墻與隔斷的設(shè)計關(guān)鍵點，同時 對防火玻璃幕墻與隔斷的耐火性能等級的確定以及防火玻璃的選用提出了自已的觀點。關(guān)鍵詞：防火玻璃幕墻防火玻璃隔斷 防火玻璃防火設(shè)計耐火性能等級1、前 言建筑防火是建筑設(shè)計的一個重要課題，建筑防火分區(qū)與防火隔斷的要求往往 使建筑師在建筑裝飾效果與建筑防火上進退兩難。 防火玻璃的出現(xiàn)使這一難題迎 韌而解，防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷在越來越多的建筑中被廣泛采用。在大樓 封閉式避難層、封閉的疏散樓梯（如上海大劇院、香港匯

2、豐銀行），大型場館的建筑防火分區(qū)（如廣東省奧林匹克體育場、南寧會展等）的隔斷需要都大量地使 用了防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷。防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷作為一種具有一定耐火極限的建筑構(gòu)件，用以控制和防止火災(zāi)沿豎向或水平方向向同一建筑物的其它部分蔓延，形成建筑防火分區(qū)得到了廣泛的認(rèn)同。但其作為一種特殊的防火產(chǎn)品，如果其設(shè)計與選材不當(dāng)， 就可能形成不了真正的防火分區(qū)而達不到減輕火災(zāi)造成損失的目的。2、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的防火建筑防火主要由被動防火體系和主動防火體系構(gòu)成，同時考慮建筑物內(nèi)人員的安全疏散要求。被動防火主要是根據(jù)燃燒的基本原理，采取措施防止燃燒條件 的產(chǎn)生或削弱燃燒條件的發(fā)展，阻止

3、火勢蔓延。如設(shè)置防火墻等；主動防火體系 主要采取措施及早探測火災(zāi)，破壞已形成的燃燒條件，把火熄滅或控制在一定范 圍內(nèi)，減少火災(zāi)損失，如設(shè)置火災(zāi)自動報警器、滅火設(shè)施和防排煙系統(tǒng)等。防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷屬于被動防火體系，其主要作用是防止火災(zāi)的 蔓延。而建筑物火災(zāi)蔓延的方式有火焰蔓延、熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等四種， 同時伴隨有煙氣的蔓延。除第一種方式是火焰通過直接引燃可燃材料使火災(zāi)蔓延 外，后三種方式都是以不同的熱量傳遞過程使可燃材料被引燃從而造成火災(zāi)的蔓 延。因此，防火玻璃幕墻與防火隔斷設(shè)計的重點是在如何防止火災(zāi)蔓延上。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，建筑物的耐火等級要求是確保建筑物在火災(zāi)中不會在短時間 內(nèi)倒

4、塌。防火玻璃幕墻與隔斷是建筑物的一部分，其作用也就是確?；馂?zāi)發(fā)生后 的一定時間內(nèi)保持完好，即耐火性。因此，設(shè)計時其耐火等級的選取需根據(jù)其所 在建筑物的耐火等級，所處建筑物的部位的防火要求來確定。3、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的功能要求根據(jù)建筑物火災(zāi)蔓延的方式，以及防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的作用，其 應(yīng)有如下基本特性：3.1隔煙。即在火災(zāi)發(fā)生時，能阻擋火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣從受火的一面?zhèn)鞯奖郴?的一面。這是最基本的要求，合理有效地阻擋是火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，避免形成煙囪 效應(yīng)，是控制火勢蔓延，保證疏散通道暢通或避難有效的根本。3.2耐火完整性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火時，能在一定時間內(nèi)防止火焰 穿透或防止火

5、焰在背火面出現(xiàn)。根據(jù)建筑防火的設(shè)計要求，防火玻璃幕墻或防火 隔斷應(yīng)具有良好的完整性。如出現(xiàn)一燒即倒，一燒即垮或達不到防火時限的要求， 火災(zāi)也會蔓延，起不到減少火災(zāi)損失的目的。3.3耐火隔熱性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火時，能在一定時間內(nèi)其背火面 溫度上升不至于引燃背火區(qū)物品。如滿足了隔煙，保證了完整，但由于火災(zāi)產(chǎn)生 的熱量通過防火玻璃后大量的熱輻射導(dǎo)致背火面的易燃物燃燒，也沒有起到防火的作用。4、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的設(shè)計防火玻璃幕墻首先它是幕墻，它必須有幕墻具有的所有特性。如風(fēng)壓、雨水、 空氣滲漏、平面內(nèi)變形等各項性能。這些方面的設(shè)計要求在JGJ102規(guī)范中已有明確的要求，此處不再贅述。

6、作為具有防火功能的玻璃幕墻，除具有上述功能外， 更重要的是防火的功能。同樣，防火玻璃隔斷設(shè)計首先也是先考慮其自身結(jié)構(gòu)安 全的前提下，然后才考慮防火的要求。4.1隔煙設(shè)計。幕墻的結(jié)構(gòu)要達到隔煙的效果，首先要是密封性要好，不僅僅是我們幕墻性 能中提到的密封性，而是防火的密封性，是在火災(zāi)發(fā)生時的一定時間內(nèi)也要有較 好的密封效果。因此，采用開放式系統(tǒng)設(shè)計的明框幕墻與單元式幕墻結(jié)構(gòu)不適合 作為防火玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)。與普通幕墻密封設(shè)計相比要注意兩點：一是型材的內(nèi) 腔密封處理，普通幕墻設(shè)計時豎料是插接相通的，具有形成煙囪效應(yīng)的可能性， 在防火玻璃幕墻設(shè)計時，一定要將空腔用難燃材料進行封堵。另一方面，要考慮 火

7、災(zāi)發(fā)生時幕墻的局部受熱膨脹變形所帶來的密封失效。因此在11 Mau X/匿疵榊圖一防火玻璃幕墻節(jié)點骨架的聯(lián)接部位須采用腰形孔，密封材料的選用上采用彈性好且具有防火性能的 密封膠等。如圖一，防火玻璃幕墻的節(jié)點4.2耐火完整性設(shè)計。幕墻或隔斷要達到在火災(zāi)發(fā)生時在設(shè)計的耐火時限內(nèi)不垮不倒，也就是所選用的幕墻或隔斷結(jié)構(gòu)與材料必須具有耐火性能。因而，耐火完整性設(shè)計考慮的首 先是幕墻或隔斷與主體的聯(lián)接問題，其次就是材料的選用問題。4.2.1防火玻璃幕墻與防火隔斷需完整、獨立。防火玻璃幕墻，作為建筑的外圍護結(jié)構(gòu)，其作用是防止火災(zāi)沿豎向蔓延。它 往往只是一面幕墻的一片或一部分。為防止其在火災(zāi)中垮塌，在骨架結(jié)構(gòu)

8、上要將 它與之相連部分的幕墻完全分開，與主體結(jié)構(gòu)充分固定。如采用常規(guī)幕墻的插接 連接，著火時會由于非防火部分的倒塌而導(dǎo)致防火部分的失效。防火隔斷也是如此，獨立、完整是滿足耐火性能的基礎(chǔ)。4.2.2防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷結(jié)構(gòu)要有較好的吸收熱變形的能力。火災(zāi)發(fā)生時，幕墻或隔斷的金屬骨架受熱膨脹而伸長，如處理不當(dāng)會由于膨 脹擠壓導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞而起不到防火作用。因此在設(shè)計時，連接部位采用長腰孔或 其它預(yù)留變形位是細(xì)節(jié)上需考慮的關(guān)鍵問題。如圖二，防火玻璃幕墻豎向連接節(jié)點，豎料上部為開圓孔，下部開豎向腰孔。圖二防火玻璃幕墻與主體連接節(jié)點圖三防火隔斷節(jié)點4.2.3防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的材料要有耐火能

9、力火災(zāi)發(fā)生時，一般起火后十分鐘內(nèi)火焰的平均溫度為700C左右；起火后二十分鐘內(nèi)，火焰溫度一般為800r左右；起火后三十分鐘內(nèi)，火焰平均溫度為840 C左右；一小時內(nèi)可達到925C左右。根據(jù)建筑對防火幕墻或隔斷的耐火時限要 求，選用適當(dāng)?shù)姆阑鸩牧鲜沁_到功能與經(jīng)濟性統(tǒng)一的基礎(chǔ)。幕墻或隔斷的骨架材料多為鋁型材與鋼型材，但鋁材的熔點約為400°C，鋼材在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強度、彈性模量等卻會隨溫度升高而降 低，在550C左右時，降低幅度更為明顯，一般在15分鐘左右就會喪失承重能3通向消防界的窗口中國消防人網(wǎng)站（ ）力而垮塌?？梢姡绮贿M行防火處理，火災(zāi)發(fā)生15分鐘內(nèi)都會被燒垮。

10、因此作為防火玻璃幕墻與隔斷的骨架材料均需進行防火處理。玻璃，作為防火玻璃幕墻與隔斷的主要材料理所當(dāng)然選用防火玻璃。目前防 火玻璃種類較多，選擇時要綜合考慮建筑裝飾效果、強度、耐火極限等方面。連接部位的耐火作用是整個系統(tǒng)的完整性的基礎(chǔ)，連接處的預(yù)埋件與連件件 均應(yīng)加防火保護層。5 防火玻璃及使用防火玻璃是在規(guī)定的耐火試驗中能夠保持其完整性和隔熱性的特種玻璃，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范分為三類：A類防火玻璃：同時滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求的防火玻璃。此類玻 璃具有透光、防火（隔煙、隔火、遮擋熱輻射）、隔聲、抗沖擊性能適用于建筑 裝飾鋼木防火門、窗、上亮、隔斷墻、采光頂、擋煙垂壁、透視地板及其他需要 既透明又

11、防火的建筑組件中。B類防火玻璃：同時滿足耐火完整性、熱輻射強度要求的防火玻璃。C類防火玻璃：只滿足耐火完整性要求的防火玻璃。此類玻璃具有透光、防 火、強度高等特點。適用于無隔熱要求的防火玻璃隔斷墻、防火窗、室外幕墻等。從結(jié)構(gòu)上分，防火玻璃分為復(fù)合防火玻璃與單片防火玻璃。5.1復(fù)合防火玻璃。是一種在兩片透明夾層玻璃之間灌注一種可遇火發(fā)泡膨 脹的無色透明的特殊耐火化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)硬化后制成。根據(jù)灌注化學(xué)物質(zhì)的不同， 復(fù)合玻璃可做成A類或B類防火玻璃。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，灌注固化在防熱輻射型復(fù)合防火玻璃中間的特殊透明化學(xué)物 質(zhì)大量地吸收火焰中的熱量而發(fā)泡膨脹，同時變成不透時的白色，從而阻止玻璃 迎火面火焰的熱

12、輻射向背火面?zhèn)鬟f，并在一定程度上降低迎火面向背火面?zhèn)鬟f熱 量。在此過程中玻璃整體保持完整，形成一個可以阻隔火焰、煙霧和燃燒產(chǎn)生毒 氣擴散與漫延的屏障。復(fù)合防火玻璃在紫外線長期照射下會變成乳白色及產(chǎn)生汽泡，失去玻璃的透明功能。因而不太適合在外墻上使用，但對于有耐火隔熱性要求和防熱輻射要求 的防火隔斷中采用。5.2單片防火玻璃。是浮法玻璃經(jīng)過物理與化學(xué)的方法進行特殊處理而得到 的一種耐火完整性的玻璃，屬 C類防火玻璃。單片防火玻璃防火原理：火災(zāi)發(fā)生的初期，單片玻璃隔斷物的迎火面與背火 面之間會形成較大的溫差，玻璃內(nèi)部在這樣的溫差作用下在短時間內(nèi)會產(chǎn)生較大 的不均勻熱應(yīng)力，導(dǎo)致玻璃炸裂而破碎從而失去

13、完整性。因而減少玻璃兩面的溫 差或增加其抵抗熱應(yīng)力的能力是提高其防火性能的基本途徑。目前國內(nèi)生產(chǎn)的單片銫鉀防火玻璃在 1000火焰沖擊下能保持84183分 鐘不炸裂，且在同樣的厚度下，它的強度是浮法玻璃的6 12倍；是鋼化玻璃的1. 5-3倍。它同時還有很好的加工性，能加工成為夾層安全玻璃、中空玻璃、 鍍膜玻璃和點式幕墻玻璃等。因而，單片防火玻璃得到了更加廣泛的應(yīng)用。6、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的耐火性能防火玻璃幕墻或隔斷的耐火性能等級的選用由其所在建筑的防火要求來 定，但設(shè)計是否可以達到其耐火等級的要求，一方面取決于選用的材料的耐火性 能，另一方面取決于幕墻或隔斷的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上的問題根據(jù)設(shè)

14、計圖紙不難發(fā)現(xiàn)， 但材料的選用就不能忽視了。因為目前很多材料的防火性能都是按照相關(guān)規(guī)范， 在一定的前提條件下試驗的結(jié)果，產(chǎn)品說明書上的防火性能在實際使用過程中的 工況未必能達到。圖四 防火玻璃隔斷的耐火性能檢測如根據(jù)建筑用安全玻璃防火玻璃(GB 15763.1-2001)標(biāo)準(zhǔn)，測試樣件的最小規(guī)格為1100>600m m。在進行產(chǎn)品耐火性能檢測時，按此最小尺寸進行試 驗，耐火時間為100分鐘，但大于此尺寸時可能就是 80分鐘。因為防火玻璃屬 于剛性脆質(zhì)材料，其耐火性能很大程度上取決于玻璃尺寸。尺寸越大，耐火性能 越低。因此，對于防火玻璃，在實際使用中規(guī)格小于樣件的防火玻璃，可以認(rèn)定 其耐火

15、性能滿足試驗報告的結(jié)果，但如果實際使用的玻璃規(guī)格大于已有試驗報告 的樣件，則必須采用與實際構(gòu)件同樣大小或更大規(guī)格的樣件重新進行試驗才能確定。嚴(yán)格地講，對于面積大且耐火性能等級要求高的防火玻璃幕墻與防火玻璃隔 斷系統(tǒng)，應(yīng)選取有代表性的設(shè)計單元進行耐火性能試驗，以確保達到防火要求。7、結(jié)束語防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷作為一種新的建筑防火產(chǎn)品被越來越多的建 筑所采用，但這類產(chǎn)品的設(shè)計檢驗還沒有專門的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。筆者認(rèn)為在設(shè)計時 要注意如下三個方面：1、防火玻璃幕墻與隔斷的設(shè)計并不是簡單地將幕墻或隔斷所使用的非耐火 性能的材料改用耐火的材料就可以，更不是將普通玻璃換成防火玻璃就萬事大 吉，而是要將它作為一個防火系統(tǒng)來全面考慮。2、防火玻璃幕墻與隔