防火玻璃系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用

何華俊

【摘 要】隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，各種電器在人們的日常生活和工作中扮演著重要的角色，但是電氣設(shè)備的質(zhì)量因素等容易引發(fā)火災(zāi)安全隱患，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，因此有必要根據(jù)實際情況研究新型防火玻璃材料并在現(xiàn)代建筑設(shè)計中大力推廣，為人民的日常生活提供安全保障。本文在現(xiàn)實的基礎(chǔ)上對防火玻璃的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀進行了分析，并重點介紹了幕墻、門窗等系統(tǒng)的防火技術(shù)，希望對我國建筑行業(yè)發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】防火玻璃 建筑技術(shù) 耐火性能 框架系統(tǒng)

1 引言

建筑防火是建筑設(shè)計師在實際設(shè)計過程中考慮的重要項目，在當(dāng)今社會人們對建筑安全提出更高要求的前提下，建筑防火技術(shù)的研究與應(yīng)用的重要性日益凸顯。在玻璃材料出現(xiàn)以前，門窗通常是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)險情時極易成為燃燒對象，因此建筑防火分區(qū)的要求往往使建筑設(shè)計師在建筑美學(xué)和功能優(yōu)化之間進退兩難。玻璃材料的出現(xiàn)很好的改善了傳統(tǒng)門窗通透性不好、外觀不美觀等問題，防火玻璃材料更是其中的典型代表，不僅具備了普通玻璃材料的美感和采光效果，還提升了建筑物的安全系數(shù)，為人民的生命安全提供了更好的保障。因此，研究新型防火玻璃系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用在當(dāng)今社會具有重要的現(xiàn)實意義。

2 防火玻璃系統(tǒng)技術(shù)簡介

在發(fā)達國家的定義中，防火玻璃系統(tǒng)是作為一個技術(shù)系統(tǒng)來定義的，包括具有防火屬性的玻璃材料和框架系統(tǒng)兩部分組成。新興的防火玻璃材料如硼硅鹽酸防火材料具有很強的耐熱性和良好的隔熱性，可有效阻隔火勢的蔓延，起到很好的防火效果。防火玻璃系統(tǒng)也要求周圍的框架系統(tǒng)具有防火效應(yīng)，這兩方面缺一不可。按耐火性能來分，防火玻璃材料可以分為隔熱性和非隔熱性兩種，隔熱性防火玻璃材料既能在火焰炙烤中保存其結(jié)構(gòu)完整性又可以很好地隔絕熱量的傳播，也叫A類防火玻璃；而非隔熱性玻璃僅僅可以保證完整性不受損害，但隔熱效果差，防火效果較差，即C類防火材料。從結(jié)構(gòu)上來說可以分為單片防火玻璃和符合防火玻璃。單片防火玻璃主要采用增強處理的高強度單片玻璃和特種防火材料兩種技術(shù)途徑，而符合結(jié)構(gòu)的防火材料在兩層玻璃之間凝聚一層透明且具有阻燃功能的凝膠，在火災(zāi)時可發(fā)生分解反應(yīng)變?yōu)椴煌该鞫炔牧希鸬礁艚^火焰的效果。

3 防火玻璃系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

3.1 防火玻璃框架系統(tǒng)

防火玻璃框架通常由耐火框架和耐火的密封材料組成，其材質(zhì)對實際防火性能有很大的影響。鋁合金框架在高溫下容易受熱融化，導(dǎo)致框架坍塌，因此不能用于抗火結(jié)構(gòu)，只適用于半小時以下的耐火等級要求。通常在實際建筑過程中采用抗高溫氧化性的耐熱性鋼材，可在大部分等級的火災(zāi)中保持其結(jié)構(gòu)的完整性。

幕墻和隔墻是整個防火玻璃系統(tǒng)中的典型結(jié)構(gòu)，玻璃幕墻特有的通透性可以保證火災(zāi)時產(chǎn)生的煙霧可以通過幕墻外壁以及內(nèi)側(cè)向鄰近的樓層蔓延，具有火勢蔓延快、煙氣流動迅速、散熱快等優(yōu)點，更加有助于消防人員在發(fā)生火災(zāi)時可以及時進入到火災(zāi)一線實施救援措施。幕墻結(jié)構(gòu)材料的材料的耐火性能和隔熱性能應(yīng)該符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，如《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗方法》、《防火玻璃非承重隔墻通用技術(shù)條件》等文件都給出了材料的相關(guān)參數(shù)。幕墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用明框設(shè)計形式，不宜采用隱藏式的形式，并在不影響建筑整體美觀與基本性能的基礎(chǔ)上盡量采用防火玻璃以及耐火鋼材結(jié)構(gòu)。如圖1所示為鋼鋁型材防火幕墻立柱大樣。

高精度鋼具有漂亮的外觀和良好的性能，可以獨立用于防火玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計；鋼鋁混合防火幕墻通常由鋁合金、鋁彎鍍鋅鋼型材以及防火玻璃等構(gòu)成，兼具安裝簡潔性和耐高溫性能，是制作幕墻結(jié)構(gòu)的常用組合。

3.2 鋼制防火幕墻

高層建筑上的火災(zāi)通常由于救援措施無法達到相應(yīng)地高度而導(dǎo)致救援活動無法進行，這就需要在節(jié)能減排的理念下強化建筑的火災(zāi)自救措施。門窗作為建筑物外圍的開口部分在建筑物自救環(huán)節(jié)中扮演著重要的角色，其防火性能已經(jīng)成為防止火焰在建筑物之間蔓延的關(guān)鍵因素。人們普遍認為鋼結(jié)構(gòu)門窗的截面小，強度低，但是實際上恰恰相反，由基本的材料力學(xué)公式可知，當(dāng)做用于主受力構(gòu)件上的彎矩一定時，界面的主慣性矩僅鋁合金型材的三分之一左右，因此鋁型材的界面只有達到鋼結(jié)構(gòu)型材的3倍時可以承受相同的力矩。目前，由于我國還沒有掌握一些關(guān)鍵的材料加工和制備技術(shù)，大部門建筑防火材料沒有達到A級標(biāo)準(zhǔn)，建筑行業(yè)通常使用防火玻璃門窗與外墻保溫材料相結(jié)合的方式來平衡成本與功能之間的關(guān)系，達到了很好的效果。

3.3 工程運用

上海中心大廈是美國Gensler建筑設(shè)計所設(shè)計的，于2015年完工并投入使用，主體建筑高達580米，總投入超過了148億元，是上海地區(qū)的標(biāo)志性建筑之一，也是世界上第一座綠色摩天大樓。上海中心大廈首次采用了350米以上的超高層雙玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，使用了將近10萬平方米的單片防火玻璃，并配以精密的鋼鋁材料框架保證了結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和防火性能。另外，內(nèi)外幕墻之間的中庭結(jié)構(gòu)也是上海中心大廈設(shè)計工作中的出彩之處，該中庭結(jié)構(gòu)自上而下分為七段，防火墻作為主要的防火結(jié)構(gòu)位于內(nèi)幕墻中，主要的作用就是將不同樓層之間形成隔離分區(qū)，阻止火勢在不同樓層之間的蔓延，從而達到很好地防火效果。

4 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，民眾對居住環(huán)境的安全性要求越來越高，防火玻璃及系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)架成為當(dāng)今建筑領(lǐng)域要考慮的重要問題，防火結(jié)構(gòu)的構(gòu)建就是保證良好耐火性的關(guān)鍵。防火玻璃系統(tǒng)將具有良好耐火性能和阻熱性能的玻璃材料與鋼型材很好地結(jié)合在一起，可以在火災(zāi)發(fā)生時有效阻止火勢的蔓延，是今后建筑部門的重點研究課題。同時防火玻璃系統(tǒng)在建筑設(shè)計中的成功應(yīng)用也預(yù)示著其具備良好的發(fā)展前景。

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