談玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)

1、談玻璃幕墻防火設(shè)計(jì)的要求及注意事項(xiàng)摘要：隨著建筑業(yè)的發(fā)展，玻璃幕墻得到了廣泛使用。建筑外墻做成玻璃幕墻，利用玻璃的反射功能，充分解釋利用光與影轉(zhuǎn)換的機(jī)理，使得整個(gè)建筑物和周圍環(huán)境達(dá)到情景交融，建筑立面更具有一種溢光流彩的美感。玻璃幕墻外表華貴而又不失莊重，選材優(yōu)質(zhì)考究也是一個(gè)建設(shè)單位經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的最佳象征，雖然造價(jià)昂貴，建設(shè)單位和建筑師還是樂(lè)意大量采用這種裝飾形式。由于種種原因，我國(guó)城市建設(shè)中裝飾工程目前還處于一種不規(guī)范的管理狀態(tài)中，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)和安裝以及監(jiān)督互相脫節(jié)，常常會(huì)因設(shè)計(jì)、安裝人員對(duì)防火規(guī)范的理解不同甚至于缺乏安全方面的知識(shí)而在工程上遺留下許多問(wèn)題，應(yīng)得到建筑設(shè)計(jì)防火審核工作人員的

2、充分注意，及早發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，以免留下后患。在建筑工程設(shè)計(jì)中，重視與加強(qiáng)對(duì)幕墻工程的防火設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)處理，合理使用防火材料，對(duì)控制火災(zāi)發(fā)生與減少火災(zāi)發(fā)生時(shí)的蔓延速度等均能起到一定的作用。關(guān)鍵詞：玻璃幕墻；防火設(shè)計(jì)；注意事項(xiàng)幕墻安全功能的防火設(shè)計(jì)的重要性是不言而喻的。玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(jgj1022003)對(duì)幕墻的防火設(shè)計(jì)也提出了要求,但規(guī)范中對(duì)部分防火節(jié)點(diǎn)的要求并不很明確。現(xiàn)根據(jù)工程實(shí)際情況,對(duì)玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)提出一家之言,不當(dāng)之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。1、防火原則一般來(lái)說(shuō)，建筑防火主要由被動(dòng)防火體系和主動(dòng)防火體系構(gòu)成，同時(shí)考慮建筑物內(nèi)人員的安全疏散要求。被動(dòng)防火主要是根據(jù)燃燒的基本原理，采取措施防

3、止燃燒條件的產(chǎn)生或削弱燃燒條件的發(fā)展，阻止火勢(shì)蔓延。如設(shè)置防火墻等；主動(dòng)防火體系主要采取措施及早探測(cè)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(dòng)報(bào)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(dòng)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)蔓延的方式由火焰蔓延、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等四種，同時(shí)伴隨有煙氣的蔓延。除第一種方式是火焰通過(guò)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(guò)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(jì)的重點(diǎn)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(jí)要求是確保

4、建筑物在火災(zāi)中不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)倒塌。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(shí)間內(nèi)保持完好，即耐火性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)其耐火等級(jí)的選取需根據(jù)其所在建筑物的耐火等級(jí)，所處建筑物的部位的防火要求來(lái)確定。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：(1)隔煙。即在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能阻擋火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣從受火的一面?zhèn)鞯奖郴鸬囊幻?。這是最基本的要求，合理有效的阻擋火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，避免形成煙囪效應(yīng)，是控制火勢(shì)蔓延，保證疏散通道暢通或避難有效的根本。(2)耐火完整性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火作用時(shí)，能在一定時(shí)間內(nèi)防止火焰穿透或防止火焰在背火面出現(xiàn)。根據(jù)

5、建筑防火的設(shè)計(jì)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(dá)不到防火時(shí)限的要求，火災(zāi)也會(huì)蔓延，起不到減少火災(zāi)損失的目的。(3)耐火隔熱性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火作用時(shí)，能在一定時(shí)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(guò)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(méi)有起到防火的作用。2、 防護(hù)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)當(dāng)室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí),明火火焰、輻射熱甚至高溫?zé)煔夂苋菀资鼓粔Φ牟Ａ屏选⑿筒能浕档统休d力甚至喪失承載力、結(jié)構(gòu)膠失去粘結(jié)強(qiáng)度,最終可能致板塊墜落傷害到地面人員。因此有必要在人員最為集中的疏散通道口等部位上方設(shè)

6、置防護(hù)挑檐。此防護(hù)挑檐在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下事項(xiàng)：(1)幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分理解規(guī)范的本質(zhì)要求,在建筑立面美觀與安全防護(hù)方面應(yīng)做到兩者兼顧, 絕不能單純?yōu)榱私ㄖ⒚娴拿烙^而盲目減少挑檐寬度。特別要注意的是此挑檐寬度宜從建筑幕墻的最外面起算,而不是從門洞口起算,對(duì)與幕墻整體外挑門洞內(nèi)凹的結(jié)構(gòu),應(yīng)從幕墻外表面起算。 當(dāng)條件允許時(shí),建議挑檐寬度宜適當(dāng)加大,同時(shí)要考慮增大面積后的自身荷載。(2)因?yàn)橥ǖ揽谔帪榛馂?zāi)時(shí)人員的密集之處,在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)必須考慮充足的安全系數(shù),不能按常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即不僅應(yīng)考慮到正負(fù)風(fēng)壓、結(jié)構(gòu)自重、雨雪及積塵荷載,還必須充分考慮到上部物體墜落到挑檐時(shí)對(duì)挑檐產(chǎn)生的沖擊荷載;同時(shí),在

7、選取板材時(shí),應(yīng)充分考慮到在上部沖擊荷載作用下,板塊可能產(chǎn)生破裂但不允許板塊掉落。因此建議優(yōu)先選取雙鋼化夾膠玻璃。(3)選取合適的結(jié)構(gòu)形式:在同樣分格大小、厚度及荷載的情況下,玻璃板塊的最大應(yīng)力隨板塊的支承模式的不同而各異。如采用框支承結(jié)構(gòu)的玻璃板塊與采用四點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的玻璃板塊, 當(dāng)其它條件一致時(shí), 框支承結(jié)構(gòu)的玻璃板塊的應(yīng)力要小于用四點(diǎn)支承的玻璃板塊應(yīng)力(通常四點(diǎn)支承的玻璃板塊最大應(yīng)力往往是孔邊應(yīng)力,目前很多設(shè)計(jì)未對(duì)孔邊應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算)。但框支承結(jié)構(gòu)的建筑效果通常不如點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的建筑效果。作為設(shè)計(jì)人員,應(yīng)綜合考慮安全、 經(jīng)濟(jì)與美觀三方面的因素,力求三者兼顧。(4) 對(duì)玻璃板塊強(qiáng)度計(jì)算時(shí), 應(yīng)參照

8、建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(jgj113-2003)的有關(guān)要求進(jìn)行。尤其要注意的是此規(guī)程中對(duì)采光頂?shù)牟Ａ?qiáng)度設(shè)計(jì)值是按照玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范(jgj1022003)中玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 50%取值。但此規(guī)程中又未提供雙鋼化夾層玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值, 故建議在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)按照玻璃板塊的總安全系數(shù)考慮風(fēng)荷載的分項(xiàng)組合系數(shù)后再確定玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。3、豎直方向的防火封堵設(shè)計(jì)上下樓層的防火封堵設(shè)計(jì)是幕墻防火設(shè)計(jì)的重中之重。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的不同,分以下幾種情況:(1)當(dāng)幕墻內(nèi)側(cè)有實(shí)體窗檻墻時(shí)(規(guī)范要求包括結(jié)構(gòu)梁板及上部泛水高度800mm,根據(jù)躥火半徑,此高度宜為1200mm),通常此處防火節(jié)點(diǎn)做法如圖 1所示。對(duì)該節(jié)點(diǎn),設(shè)

9、計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):正確劃分板塊:幕墻設(shè)計(jì)人員應(yīng)正確理解防火分區(qū)概念,樓面梁及實(shí)體窗檻墻是屬于上防火分區(qū)的隔斷, 因此對(duì)有窗檻墻的防火分區(qū)以樓面水平線劃分并不合理,而宜以樓面、 樓面梁及實(shí)體窗檻墻的外沿線進(jìn)行劃分確定。當(dāng)采用圖 1做法時(shí),玻璃板塊并未穿越兩個(gè)防火分區(qū),與規(guī)范中的有關(guān)要求也并不矛盾,即使火災(zāi)中樓面玻璃板塊破壞,由于上道防火封堵并未受到破壞,防火封堵仍可以起到有效的阻隔作用。圖1 上下層提高防火封堵效果的節(jié)點(diǎn)處理圖2 設(shè)計(jì)防火封堵節(jié)點(diǎn)的常規(guī)處理其一,與圖 1 相比,當(dāng)下一防火分區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí),則樓層面的下塊玻璃由于直接暴露在明火中,易遭破壞(通常此種結(jié)構(gòu)未采用防火玻璃)。而下塊玻璃破

10、壞后,則上一塊玻璃也直接暴露在明火中,盡管此時(shí)火災(zāi)溫度有所下降,但一旦上塊玻璃破壞,與之相連的防火封堵其實(shí)也被破壞,樓層面上的這道防火封堵也就不起作用了。明火火焰雖然由于窗檻墻的保護(hù)不易躥至上一防火分區(qū), 但火災(zāi)中產(chǎn)生的大量有毒煙氣卻因上道防火封堵的破壞而快速進(jìn)入上一防火分區(qū)內(nèi),從而給上一防火分區(qū)內(nèi)帶來(lái)安全隱患。其二,由于構(gòu)造原因,采用圖2結(jié)構(gòu)形式時(shí),除非使用螺栓進(jìn)行固定(需對(duì)芯管進(jìn)行處理),否則樓層處橫梁的角碼固定存在困難。其三,采用此種結(jié)構(gòu)時(shí),由于室內(nèi)窗檻墻通常在幕墻施工前已完成,故在樓層面處的防火封堵施工時(shí),存在著嚴(yán)重的操作空間不足問(wèn)題,如果在板塊安裝前進(jìn)行防火封堵施工,則導(dǎo)致防火膠無(wú)法

11、施工。因此建議不宜采用圖 2所示的板塊劃分模式。若由于建筑原因必須采用這種劃分模式時(shí),建議樓面處的玻璃采用防火玻璃,并且立柱的伸縮縫宜稍向下設(shè)置,以錯(cuò)開(kāi)橫梁的角碼位置?；蛘咴跇敲嫔系牡谝桓鶛M梁上方加做一道防火封堵, 以保證即使樓面處的板塊破壞但由于上道防火封堵未受破壞,仍可有效起到防火保護(hù)作用。但這種結(jié)構(gòu)從室內(nèi)看由于窗臺(tái)高度過(guò)高明顯影響視覺(jué)效果。防火層宜盡量設(shè)置在梁底下緣與吊頂齊平(或與梁底齊平),并設(shè)置在幕墻橫梁的下方。其目的也是為了保護(hù)預(yù)埋件、 鋼角碼等盡量不受火災(zāi)的影響 (鋼材在 300oc400oc 時(shí)承載力會(huì)降低,600oc 時(shí)會(huì)失去承載力,鋁型材的耐火溫度更低)如果在火災(zāi)中預(yù)埋件及

12、鋼角碼等受到嚴(yán)重影響后承載力降低,甚至喪失,這時(shí),當(dāng)整個(gè)幕墻骨架脫落時(shí),其后果是極其嚴(yán)重的。窗檻墻上部與幕墻相交處宜增加一道防煙封堵。通常這種有窗檻墻的幕墻玻璃未采用防火玻璃,一旦該處玻璃破裂后,由于實(shí)體墻(包括梁與板等)的保護(hù),通常明火火焰難以直接躥至上一樓層,但火災(zāi)中產(chǎn)生的大量有毒煙氣會(huì)隨著玻璃的破裂而進(jìn)入到上一樓層。如果在窗檻墻的上部與幕墻的相交處再增加一道防煙封堵的話, 此問(wèn)題基本可以得到解決。采用此種結(jié)構(gòu)時(shí),防火層通常用 1.5mm厚的鋼板支撐內(nèi)部的防火礦棉(通常幕墻玻璃為鍍膜玻璃,若為非鍍膜玻璃,則可用防火玻璃代替鋼板與礦棉,可參考圖3做法)。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意鋼板不能直接與幕墻玻璃

13、接觸,以避免在火災(zāi)時(shí)鋼板受熱膨脹頂碎玻璃。但鋼板又不能與幕墻玻璃距離太大,以免在負(fù)壓作用時(shí)(火災(zāi)時(shí)因室內(nèi)溫度升高室內(nèi)壓力大于室外,也相當(dāng)于幕墻承受到負(fù)壓作用),鋼板與幕墻玻璃之間被拉脫形成明縫,造成煙氣上升使防火層起不到應(yīng)有的防火效果。對(duì)特別重要的建筑幕墻,為確保安全,建議預(yù)埋件在防火層封堵前用防火漆涂刷二道。當(dāng)火災(zāi)影響到預(yù)埋件時(shí),防火漆會(huì)遇熱膨脹充分保護(hù)預(yù)埋件,從而確保幕墻的主骨架不至脫落。(2)當(dāng)樓層位置無(wú)窗檻墻(或梁高度小 800mm)時(shí),采用圖1做法從安全防范角度考慮不夠理想。由于構(gòu)造原因,上下防火分區(qū)通常有一板塊相連,而此板塊往往是支承在下一防火分區(qū)的橫梁上。當(dāng)下一防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)

14、, 此玻璃板塊極易被破壞 (鋼化玻璃通常遇火58min破裂)。一旦玻璃破裂,由于缺乏實(shí)體墻的保護(hù),煙氣甚至明火就極易躥至上一防火分區(qū)。因此對(duì)這種結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)此塊玻璃的處理方式。建議此節(jié)點(diǎn)做法如圖 3所示,即連接上下防火分區(qū)的玻璃板塊用防火玻璃(此片玻璃的高度宜大于躥火半徑,若玻璃高度過(guò)大,則宜上下設(shè)置兩道防火玻璃)。若幕墻玻璃為非鍍膜玻璃,則用夾絲雙鋼化防火玻璃代替鋼板與礦棉或用單片防火銫鉀防火玻璃進(jìn)行封堵,若幕墻玻璃為鍍膜玻璃,則水平封堵也可參考圖 1 的水平封堵做法。圖3 無(wú)窗檻墻上層封堵處加以節(jié)點(diǎn)處理的方案4、水平方向的防火封堵同樓層水平方向的防火封堵設(shè)計(jì)與上述的豎直方向的防火

15、封堵設(shè)計(jì)在實(shí)質(zhì)上是一致的。 但在設(shè)計(jì)時(shí)又極易被忽視。 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的不同,分為有無(wú)窗間墻兩種情況:(1)當(dāng)水平兩個(gè)防火分區(qū)之間有窗間墻時(shí),幕墻通常與窗間墻齊平 (幕墻在窗問(wèn)墻外側(cè)的情況極少), 此時(shí)防火主要依靠窗間墻來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(gb50045-95,2001年版)中的第 5.2.2條要求,窗間墻的寬度宜大于 2m。若窗間墻寬度小于2m,則兩個(gè)防火分區(qū)處也需設(shè)置防火玻璃,做法如圖 4所示。圖4 外露窗間墻放火分區(qū)的節(jié)點(diǎn)處理示意圖(2)當(dāng)水平方向兩個(gè)防火分區(qū)之間無(wú)窗間墻時(shí),此防火封堵節(jié)點(diǎn)可參照樓層位置無(wú)窗檻墻時(shí)豎直方向的防火封堵設(shè)計(jì)(參見(jiàn)圖5)。但此處立柱宜從兩個(gè)防火分區(qū)的隔斷處開(kāi)始設(shè)置。立柱在兩個(gè)防火分區(qū)處均需設(shè)置防火封堵,并應(yīng)按室內(nèi)裝飾要求選取合適的封堵材料。要注意的是防火分區(qū)分隔處的兩塊幕墻玻璃均應(yīng)采用防火玻璃,而且此兩塊防火玻璃寬度之和不宜小于2m。圖5內(nèi)窗間墻放火分區(qū)的節(jié)點(diǎn)處理示意