民用建筑幕墻防火設計關鍵問題的探討

1、民用建筑幕墻防火設計關鍵問題的探討摘要：根據(jù)國家建筑設計防火規(guī)范的有關規(guī)定，探討了民用建筑幕墻防火設計的幾個關鍵問題，可供從事建筑幕墻設計、施工和監(jiān)理的技術人員參考。關鍵詞：1.前言最近幾年，在建和已交付使用的建筑幕墻火災頻發(fā)，引起了全社會的關注。2009年9月25日公安部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合頒布了民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定（公通字46號），對建筑幕墻保溫材料的使用作了嚴格的限制，并重申了對建筑幕墻防火構造及防火封堵的要求。2011年3月14日公安部又下發(fā)了進一步明確民用建筑外保溫材料消防建筑管理有關要求的通知 （公消65號），規(guī)定在新標準發(fā)布前，從嚴執(zhí)行公通字46號文第二條規(guī)

2、定，民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料。目前，由建筑設計防火規(guī)范GB 50016與高層民用建筑設計防火規(guī)范GB 50045整合而成的新版建筑設計防火規(guī)范正在審核修訂之中。為了貫徹執(zhí)行國家的有關方針政策，正確運用建筑設計防火規(guī)范的標準要求，使建筑幕墻的防火設計做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理，對建筑幕墻防火設計的關鍵問題進行研究探討具有重要的社會價值和現(xiàn)實意義。2. 民用建筑的耐火等級現(xiàn)行國家規(guī)范建筑設計防火規(guī)范GB 50016-2006【1】，適用于9 層及9 層以下的居住建筑、低于等于24m 的公共建筑、高于24m 的單層公共建筑、廠房、倉庫等新建、擴建和改建的建筑物。規(guī)范根據(jù)建筑物

3、的使用性質(zhì)、規(guī)模大小和高度把民用建筑的耐火等級分為一、二、三、四級，并規(guī)定了民用建筑的耐火等級、最多允許層數(shù)和防火分區(qū)最大允許建筑面積。現(xiàn)行國家規(guī)范高層民用建筑設計防火規(guī)范GB 50045-95(2005版)【2】，適用于新建、擴建和改建的十層及十層以上的居住建筑、高于24m的公共建筑及其裙房。規(guī)范應根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、火災危險性、疏散和補救難度等因素把高層建筑分為一類和二類，耐火等級分為一、二兩級，并規(guī)定一類高層建筑的耐火等級應為一級，二類高層建筑的耐火等級不應低于二級。裙房的耐火等級不應低于二級。高層建筑地下室的耐火等級應為一級。 在確定建筑物的耐火等級時，要考慮建筑物的規(guī)模、重要程度、火

4、災危險性、火災荷載等多方面的因素。從安全的角度來講，建筑物的耐火性能愈高愈好，但從經(jīng)濟的角度來看，建筑物的耐火等級高造價就高。因此，一個優(yōu)秀的建筑防火設計方案應該使建筑物具有與之相適應的耐火安全儲備，從而實現(xiàn)安全與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。建筑幕墻是建筑物的外圍護結構或裝飾性結構，其防火要求由其所屬建筑物的耐火等級確定。在進行某建筑物的幕墻防火設計時，應查閱其建筑施工圖的建筑設計總說明，明確建筑物的耐火等級。3.現(xiàn)行規(guī)范對幕墻防火設計的要求建筑幕墻是由支承結構體系與面板組成的、可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外圍護結構或裝飾性結構，通常用作建筑物的非承重外墻。根據(jù)文獻【1】和文

5、獻【2】的規(guī)定，民用建筑不同耐火等級非承重外墻的燃燒性能和耐火極限要求為： 一級，不燃燒體1.00h；二級，不燃燒體1.00h；三級，難燃燒體0.50h；四級，燃燒體。由于耐火等級為三級以下民用建筑限制在5層以下，民用建筑的耐火等級大多數(shù)為一、二級。也就是說，建筑物的非承重外墻，在一般情況下應該采用不燃燒體，其耐火極限要求為1.00h。對建筑物來說，非承重外墻的耐火極限要求為1.00h是對窗間墻與窗檻墻的要求。窗間墻是在建筑外立面上，水平方向左右兩窗之間的實體墻（包括柱或構造柱）。窗檻墻是在建筑外立面上，垂直方向上下兩窗之間的實體墻（包括樓板及位于樓板邊緣的梁）。除了不滿足防火構造要求時需要采

6、用防火窗外，現(xiàn)行規(guī)范對外墻上的窗戶部分并沒有耐火極限的要求。以往的經(jīng)驗表明，在一般情況下窗檻墻的高度不小于0.8m就可以起到防止火災向上蔓延的作用。文獻【3】應用FDS建立建筑外墻開口溢流火災研究數(shù)值模型，采用非穩(wěn)態(tài)t2火模型設計6種工況，對比分析了窗檻墻和防火挑檐的阻隔性能。結果表明，在設定火災場景下，窗檻墻高度為1、1.2m 時室外溫度分布情況和0.8m 時分別不大。通過以上分析，我們就不難理解文獻【1】和文獻【2】對建筑幕墻防火設計的規(guī)定：1）窗檻墻、窗間墻的填充材料應采用不燃材料。當外墻面采用耐火極限不低于1.00h 的不燃燒體時，其墻內(nèi)填充材料可采用難燃材料；2）無窗間墻和窗檻墻的幕

7、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0.8m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。由此可見，現(xiàn)行規(guī)范對建筑幕墻防火設計的規(guī)定是安全適用、經(jīng)濟合理的，基本符合我國現(xiàn)階段社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求。要提高建筑幕墻防御火災的能力，關鍵問題是要深入理解規(guī)范的要求，并在建筑幕墻防火設計中正確運用，把規(guī)范的規(guī)定落實到節(jié)點的設計、材料的采購和施工安裝的整個過程。同時，相關規(guī)范進行修訂時，也要根據(jù)高層及超高層建筑技術的發(fā)展，作出更明確、更細化的規(guī)定。4.幕墻防火設計問題的幾點建議4.1可燃或難燃材料的使用應加以限制建筑幕墻材料主要包括框架材料、飾面材料、密

8、封材料、保溫材料和五金配件。幕墻的框架材料一般使用鋁合金型材、鋼型材或鋼鋁組合構造，但有時候也可能采用木材或其它一些可燃或難燃的復合材料。幕墻的飾面材料品種繁多，包括玻璃及其制品、石材、金屬板材和人造板材等。玻璃、石材、金屬板材和無機人造板材在通常的情況下都屬于不燃材料，但其復合制品和有些人造板材則有可能是可燃或難燃材料，如復合鋁板（芯材為可燃或難燃材料）、夾膠玻璃（PVB膠膜為可燃材料）、高壓熱固化木纖維板、ETFE膜等。幕墻的密封材料指膠條、密封膠、雙面膠帶、泡沫棒等，一般為可燃或難燃材料，由于密封材料在幕墻構造中所占的比例不高，不會對火災垂直蔓延起主導作用，可不作限制。幕墻的保溫材料通常

9、在建筑幕墻中大面積使用，若使用可燃或難燃材料則會使建筑幕墻的火災載荷密度大大增加，在火災事故中容易造成垂直蔓延。某些難燃材料雖然在高溫下無火焰碳化，但有可能形成持續(xù)的陰燃，對其燃燒性能尚須作更深入的研究。五金配件一般由壓鑄金屬件、加工金屬件及一些塑料附件組成，可燃或難燃材料所占的比例不高，可不作限制。從文獻【1】和文獻【2】 對建筑物的非承重外墻的耐火等級要求來看，建筑幕墻應該是不燃燒體。但幕墻的飾面材料品種繁多，現(xiàn)階段完全禁止可燃或難燃材料的使用似乎過于嚴格。因此建議，根據(jù)建筑物重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生火災事故的可能性及后果，加強對在建筑幕墻中使用可燃或難燃材料的限制。1）建筑高度大于等于24

10、m的重要或人員密集的公共建筑物、火災危險場所以及建筑高度大于等于50m的其他建筑，其建筑幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料的燃燒性能應為A級。2）建筑高度小于24m的重要或人員密集的公共建筑物、火災危險場所以及建筑高度大于等于24m且小于50m的其他建筑，其建筑幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料的燃燒性能應不低于B1級。3）建筑高度小于24m的其他建筑，其建筑幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料的燃燒性能應不低于B2級。4.2防火構造和封堵設計應符合規(guī)范文獻【1】和文獻【2】規(guī)定：無窗間墻和窗檻墻的幕墻，應在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.8m的不燃燒實體裙墻，幕墻與每層

11、樓板、隔墻處的縫隙應采用防火封堵材料封堵。為了滿足規(guī)范的要求，對無窗間墻和窗檻墻的幕墻，在防火構造和封堵設計中應注意以下幾點：1）不燃燒實體裙墻的高度不能低于0.8m，位于樓板邊緣的混凝土梁板或鋼梁板的高度可以計入此高度。如果混凝土梁或鋼梁不與樓板邊緣平齊，但離樓板邊緣較近，可延長層間防火封堵構造至混凝土梁或鋼梁底處。如果混凝土梁或鋼梁離樓板邊緣較遠，應在樓板邊緣下部設置一段耐火極限不低于1.00h的實體墻，使不燃燒實體裙墻的高度不低于0.8m。參照防火門GB 12955-2008，實體墻室內(nèi)側可采用不低于0.8mm的鍍鋅鋼板作襯板，填充厚度不小于100mm，容重不低于100kg/m3的巖棉或

12、礦棉板。2）對于點玻幕墻等通透的幕墻結構，不燃燒實體裙墻和防火封堵可采用耐火極限不低于1.00h的單片防火玻璃。但應注意采用這種防火構造，在火災發(fā)生時不具備耐火隔熱性，只適用于室內(nèi)火災載荷密度較低的場合。3）幕墻的防火封堵構造，應具有密封性和適應伸縮與變形的能力。在火災發(fā)生時，能在規(guī)定的耐火時限內(nèi)保持其完整性。4.3防火墻兩側應采用防火幕墻文獻【1】和文獻【2】規(guī)定：當建筑物的外墻為難燃燒體時，防火墻應凸出墻的外表面0.4m以上，且在防火墻兩側的外墻應為寬度不小于2.0m的不燃燒體，其耐火極限不應低于該外墻的耐火極限。 當建筑物的外墻為不燃燒體時，防火墻可不凸出墻的外表面。緊靠防火墻兩側的門、

13、窗洞口之間最近邊緣的水平距離不應小于2.0m；但裝有固定窗扇或火災時可自動關閉的乙級防火窗時，該距離可不限。建筑物內(nèi)的防火墻不宜設置在轉角處。如設置在轉角附近，內(nèi)轉角兩側墻上的門、窗洞口之間最近邊緣的水平距離不應小于4.0m。因此，位于防火墻分隔處的建筑幕墻應滿足以下要求：1）當建筑幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料的燃燒性能均為A級時，緊靠防火墻兩側水平距離不小于2.0m范圍內(nèi)的幕墻應采用耐火極限不低于1.0h的防火幕墻構造。2）當建筑幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料中有非不燃材料，或者防火墻位于內(nèi)轉角附近時，緊靠防火墻兩側水平距離不小于4.0m范圍內(nèi)的幕墻應采用耐火極限不低于1.0h的防

14、火幕墻構造。3）防火幕墻構造可以采用在幕墻后側設置耐火極限不低于1.0h的不燃燒實體隔墻，實體隔墻可以是砌體墻，也可以參照樓層間不燃燒實體裙墻的做法。如果不設置不燃燒實體隔墻，那么上述水平距離范圍內(nèi)的幕墻應采用防火幕墻，其框架系統(tǒng)和飾面材料的耐火極限應不低于1.0h。4.4超高層幕墻設計必須有防止火災蔓延的措施隨著國民經(jīng)濟和超高層建筑技術的發(fā)展，超高層幕墻建筑越來越多，目前全國高度超過百米的超高層建筑已有一千余棟。超高層建筑滅火救援的難度很大，目前世界上最高的消防云梯也只有130米，而且通常消防云梯車只能升到限定值80左右，如果地面風力達到45級，云梯車將無法正常使用。除非動用直升飛機救火，超高層建筑一旦發(fā)生火災，只能依靠建筑內(nèi)的防火設施自救。因此，在超高層幕墻設計中，防火設計應作為一個重要的問題來看待，根據(jù)建筑物的重要性采取以下防止火災蔓延的措施：1） 幕墻的框架材料、飾面材料、保溫材料應采用不燃材料；2） 嚴格按照規(guī)范要求，做好防火構造和封堵的設計；3）幕墻系統(tǒng)以避難層分段，避難層處采用耐火極限應不低于1.0h的獨立窗墻式或框架式防火幕墻系統(tǒng)；4）對重要的樓層和部位采用耐火極限不低于1.0h的防火幕墻系統(tǒng)。5. 結語建筑幕墻的防火設計關系到國家和人民生命財產(chǎn)的安全，應該引起我們的高度重視。在大力發(fā)展幕墻新材料、新技術，開發(fā)節(jié)能環(huán)保、可持