幕墙的防火设计及应用

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1.引言

玻璃幕墙是近代科学发展的产物，是现代主义高层建筑时代的显著特征。近年来，随着各国城市化进程的不断加速，许多著名的建筑都采用玻璃幕墙作为外部装修，但同时也给高层建筑防火带来了更大的考验。玻璃幕墙当受到火烧或受热时，易破碎，甚至造成大面积的破碎事故，造成火势迅速蔓延，酿成大火灾，危害人身和财产的安全，出现所谓的“引火风道”。针对目前国内外高层民用建筑玻璃幕墙的实际做法和发生火灾的经验教训，在玻璃的窗间墙、窗槛墙部位用岩棉、矿棉、玻璃棉、硅酸铝等不燃材料进行隔断。

一般幕墙的玻璃、石材、复合铝板均不耐火，当受热或遇火烧时易变形、破碎毁坏而造成幕墙大面积掉落，火焰就从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室内。另外，垂直幕墙与建筑物各楼层楼板、房间间墙的缝隙未经处理或处理不恰当，且消防系统不完善情况下，浓烟也可通过缝隙向上层扩散弥漫，造成人员窒息，而火苗则通过缝隙往上层窜。这些缝隙和幕墙破裂的洞口就成了引火通道，串烟串火，酿成更大的火灾。例如北京央视大楼，沈阳皇朝万鑫大厦。因此幕墙防火问题也成了社会关注的焦点。

2.幕墙防火原理

当构件受到火的攻击时，应在规定的时间内保持其原有的力学强度指标和不产生失稳现象，且在规定的时间内不使着火那一空间内的火焰和热瓦斯蔓延到另一个未着火的空间去，即具有较好的密封性但不具备较好的热绝缘性。

3. 幕墙防火的一般规定

3.1窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于100h的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。

3.2无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1h，高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙。

3.3玻璃幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实。

3.4建筑幕墙作为护构件要求密封性好，尤其是玻璃幕墙其开启部分面积要求不宜大于幕培墙面面积的15%:且开启部分宜采用上悬结构，开启角度不宜大于45度。所以，以建筑幕墙为护结构的建筑物基本上是属于封闭性建筑物，防火设计应遵循预防为主、防消结合的工作方针，采取可靠的防火措施立足自防自救，幕墙防火措施要与建筑主体的消防系统结合考虑。

3.5设计幕墙分格时要力求杆件与柱、梁、墙、楼板位置一致，避免交叉。一般地，幕墙立挺与柱要重合，幕墙横梁与建筑物楼板或主框梁、防火墙裙要吻合，避免一玻璃跨越两个防火分区，这样幕墙的主杆件才可以与建筑物主体可靠连接，防火区才得以封闭。

3.6个别情况下，幕墙横梁与楼面标高不一致时，应在楼面外沿设置水平放置的铝型材填充，铝型材用透明结构胶与玻璃粘结。

4.幕墙防火封修的分类及节点

4.1防火封修分为层间防火封修和相邻房间的防火封修，其封修原理和结构是相同或相似的。我们在注意层间防火封修的同时也不要忘记了房间的防火封修。

4.2 基本防火节点

首先在设计幕墙的分格时就应当考虑到横框和竖框的位置应当有利于防火封修。竖框应尽可能放在轴线、墙及柱的位置，横框也应尽可能放在梁处，以免出现一块玻璃跨越两个层间或两个房间的情况。如下图，从耐燃效果来看，封修板可用1.2mm左右的镀锌钢板，也可以采用阻燃的非金属板，但不宜选用铝板。防火间隙的填充材料可以是岩棉、玻璃棉等不燃烧材料。经验上，层间封修用一层50mm厚的岩棉板其耐火极限可达到一小时。镀锌钢板也只在岩棉板下面用下面一层即可。防火板与建筑结构之间的缝隙以及防火板与幕墙结构之间的缝隙应该填注防火密封胶。

5. 幕墙防火玻璃的应用：

玻璃幕墙和采光顶所用的防火玻璃应采用单片铯钾玻璃。它主要用于：

5.1 有透光要求的层间的水平防火墙（高800mm）和楼层中防火墙左右两侧的透明竖向防火墙（左右各宽1.0m）；

5.2 有美观透明要求的层间防烟封堵；

5.3 楼层中划分两个防火分区的透明防火墙；

5.4 连层的室内天井周边的防火包封。

防火铯钾玻璃可以有1.0h~2.5h的耐火性能，而铝型材熔点低，耐火玻璃通常由钢结构支承，必要时钢结构还附加防火被覆。

深圳电视中心透镜型白玻外幕墙，为取得全透明的效果，其层间防烟封堵就不用岩棉，代之以8mm厚的铯钾防火玻璃。

北京电视中心中央有一个31m 36m，高近200m的大天井，由于防火安全的要求，周边用防火玻璃墙包封，大天井成为独立的防火分区。在建的广州西塔（高430m）也有一个三角形的连层大天井，其中一部分也要采用防火玻璃包封。

7.结束语

虽然玻璃幕墙本身一般不具有防火性能，但是它作为建筑的护结构，是建筑整体中的一部分，在一些重要的部位应具有一定的耐火性，而且应与建筑的整体防火要求相适应。玻璃幕墙与其周边防火分隔构件间的缝隙、与楼板或隔墙外沿间的缝隙、与实体墙面洞口边缘间的缝隙等，应进行防火封堵设计。防火封堵是目前建筑设计中应用比较广泛的防火、隔烟方法，是通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的。玻璃幕墙防火封堵构造系统的填充料及其保护性面层材料，应采用耐火极限符合设计要求的不燃烧材料或难燃烧材料。玻璃幕墙的防火封堵构造系统，在正常使用条件下，应具有伸缩变形能力、密封性和耐久性；在遇火状态下，应在规定的耐火时限内，不发生开裂或脱落，保持相对稳定性。防火封堵材料或封堵系统应经过国家认可的专业机构进行测试，合格后方可应用于实际幕墙工程。

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