淺談玻璃幕墻防火設計

隨著社會的發(fā)展，我市的高層建筑逐年增加，據統(tǒng)計，高層建筑多達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構荷載，同時玻璃幕墻結合了建筑學、美學結構設計，把玻璃的多種功能也完美體現(xiàn)出來。諸如玻璃幕墻的通透性，透過玻璃視線達到最佳，視野達到最大，使建筑物內外環(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件和玻璃板組成的建筑外墻維護結構，因結構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、玻璃幕墻的火災特點

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

　　1、火災蔓延快

　　裝設玻璃幕墻的建筑一旦失火后，火焰和煙霧會沿著玻璃幕墻與樓板、隔墻的縫隙蔓延，同時玻璃在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℃高溫下強度下降，600℃時失去承載能力，而鋁合金結構型材的耐火性能更差，受熱條件下極易發(fā)生結構變形，250℃～300℃左右既失去承載能力。目前的玻璃幕墻結構設計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。建筑物內發(fā)生火災，輻射熱、高溫煙氣都使結構溫度變化范圍遠遠大于＋50℃，結構受熱膨脹變形過大，造成玻璃破碎、脫落。

　　3、影響人員疏散

　　火災情況下，當鋁合金受熱超過耐火極限，就會受熱變形失去承載能力，發(fā)生玻璃脫落現(xiàn)象，使大樓的立面圍護結構部分或全部喪失�；馂陌l(fā)生后常常等不到人員從建筑物內疏散完畢，玻璃幕墻結構已達到耐火極限，發(fā)生結構破壞，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、相關規(guī)范要求

　　《高層民用建筑設計防火規(guī)范》第3.0.8條建筑幕墻的設置應符合下列規(guī)定：窗檻墻、窗間墻的填充材料應采用不燃燒材料。當外墻采用耐火極限不低于1.00h的不燃燒體時，其墻內填充材料可采用難燃燒材料；無窗檻墻或窗檻墻高度小于0.80m的建筑幕墻，應在每層樓板外沿設置耐火極限不低于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，應采用防火封堵材料封堵。

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

　　2、技術規(guī)程

　　《建筑防火封堵應用技術規(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，應采用具有伸縮能力的防火封堵材料進行封堵。

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

　　四、玻璃幕墻防火設計中的幾個實際問題

　　1、疏散出入口的防火挑檐

　　《高層建筑設計防火規(guī)范》第6.1.17條規(guī)定：建筑物直通室外的安全出口上方，應設置寬度不小于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)生火災期間從高處落下的窗扇、玻璃碎片等對疏散人員造成的次生災害。很多玻璃幕墻設計、施工中都沒有考慮設置挑檐。此外非火災原因和膠體老化也會導致出現(xiàn)玻璃脫落傷人事故，設計一個防護挑檐將是多方面安全因素的需要。

　　2、玻璃幕墻內側構造設計中需要注意的問題

　　玻璃幕墻內側構造設計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)個防火分區(qū)，因玻璃幕墻的結構形式，在幕墻與樓板、幕墻與防火墻之間留下5～10cm的空隙，應將這些空隙進行防火封堵。經檢查許多樓宇，玻璃幕墻與其它結構部分的空隙沒有進行封堵。目前建筑玻璃幕墻防火產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計的分析

　　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，為窗體結構的安全，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，容易形成負壓，在火災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，緊急情況下無法及時開啟。因此應按照《高層建筑設計防火規(guī)范》8.4.1.2規(guī)定：“面積超過100㎡，且經常有人停留或可燃物較多的地上無窗房間或設固定窗的房間應考慮機械排煙設施”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，忽略了排煙設計上的不足。

　　4、幕墻采用玻璃的分析

　　對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、復合防火玻璃、防火中空玻璃等。復合防火玻璃是目前應用最廣泛的防火幕墻玻璃，當火災發(fā)生時，在一定時間內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。同時由于膠片本身具有防火作用，不但對火勢蔓延起到阻擋作用，又保證了背火面溫度不迅速上升，控制了火勢蔓延。