建筑設計中幕墻工程防火做法初探

蔣敏 王超

摘 要 在高層及超高層建筑設計中，幕墻的防火設計是建筑外立面設計中要考慮的重要方面，從火災危害及蔓延機理出發，總結防火設計的原則和目標、防火構造要求及構建性能要求，同時總結相關的項目中較常用的做法。

關鍵詞 幕墻;高層建筑;防火;設計

概述

使用建筑幕墻的建筑一般為總建筑及平面規模大、建筑高度高、使用功能復雜、建筑內部可燃物多的高層、超高層建筑或多層大型建筑，其內部設置的中庭、管井等豎向空間，火勢蔓延途徑多、速度快，撲救難度大。因此，此類建筑的幕墻防火性能是阻止火災蔓延的重點。

1幕墻火災的危害

玻璃幕墻有大量的金屬構件，由于有外露防腐的要求，經常大量使用耐火性能比較差的鋁材。鋁合金在250℃左右抗拉強度降低到原來的1/2，370℃左右抗拉強度幾乎全部損失;火災時，火焰的輻射熱、高溫煙氣都會使幕墻結構膨脹，造成玻璃破碎脫落[1]。另外，玻璃受火碎裂、脫落，會傷害到逃生人員和救援人員。

2建筑幕墻火勢蔓延的機理

在火災初期，玻璃尚未開裂掉落前，濃煙、火焰會通過垂直幕墻與水平樓板之間往往存在縫隙向上層擴散[2]。當幕墻玻璃到達250℃時會炸裂，火焰可從幕墻外側竄至上層墻面燒裂上層玻璃幕墻后，竄入上層室內[3]。

3建筑幕墻防火要求

國家的消防方針和原則是“防消結合”“預防為主”。消防的主要內容就是“防”和“消”，防火從措施上有：報警、圍堵、遏制[4]。其中，火災自動報警、排煙、噴淋等報警、遏制措施屬于主動式的防火，幕墻防火、防火墻的設置等圍堵措施屬于被動式防火。

3.1 幕墻防火的原則和目標

幕墻防火是一種被動式的防火，是希望提高外墻的耐火時間，爭取救援時間。除了符合消防規范的要求外，要注意以下幾個基本準則：①受力構件要有防火保護;②防火節點1小時不透煙[5];③防火節點1小時不躥火;④防火節點要做到壓風時不擠碎玻璃，吸風時不產生縫隙;⑤上層的玻璃只能裂，不能因掉落而形成空洞[6];⑥為了防止上下層竄火，需設置實體墻或挑檐。

3.2 構造要求

（1）層間構造：層間防火構造是利用防火材料封堵在幕墻內側與建筑主體之間的空隙，阻止火勢上竄蔓延。層間防火除了要考慮平時非火災工況下的變形外，還要考慮到火災情況下強度及變形的影響[7]。按現行規范要求，幕墻視為洞口，因此層間需按建筑外墻上、下層間開口要求，設置一定尺寸的實體墻或防火挑檐。

（2）防水平蔓延的措施：現行規范主要是要求控制防火分區、不同使用功能之間的門、窗、洞口的距離要求[8];釆取設置乙級防火門窗等措施時，無距離要求[8]。主要的防水平蔓延的措施分兩類：對于石材幕墻，由于背后有實體墻，保證檢修洞口間距大于2m即可;對于玻璃幕墻，通常在幕墻后面設計一堵兩米的不燃性背襯墻。

（3）避難層：對于超高層建筑會要求設置避難層，除需要標準層的防火措施外，當避難層設置對外可開啟窗口排煙，外窗應采用乙級防火窗。這要求在建筑的避難層設計整層的滿足1小時耐火極限的防火幕墻，但是，由于乙級防火窗的防火玻璃的材料外觀與普通玻璃有差異，成熟的做法是在避難層的避難區的外幕墻后面加防火隔墻，有開啟的位置設置乙級防火窗。

（4）救援窗：按規范控制窗口的凈高、凈寬及距室內地面高度要求，在平面布置上，要求設置位置應與登高操作場地相對應，每個消防分區不應小于2個[8]。由于外墻上的陽臺、露臺可以起供消防救援人員進入的作用，陽臺到室內的門要設為易于開啟或易于擊碎的門。對于避難空間的救援窗要求乙級防火窗，也可在救援窗和避難空間之間設置消防通道供出入，幕墻的救援窗使用普通玻璃即可。

3.3 構件耐火要求

對于非受力防火構件的評價有三個性能指標：耐火完整性、耐火隔熱性、熱輻射強度，對于受力構件還有結構穩定性的要求。幕墻的構件耐火要求主要有以下方面：

（1）龍骨：由于純鋁300度基本失去承重能力，一般采用鋼龍骨，通常做法是鋼龍骨加鋁型材的方式。

（2）防火窗：我們幕墻使用較多的是由玻璃和鋼材組合而成的乙級門窗，耐火極限為1小時。

（3）防火玻璃：防火玻璃分A、B、C類，分別要滿足耐火完整性、耐火隔熱性、熱輻射強度3項要求中的某些要求[9]。A類包括復合型防火玻璃和灌注型防火玻璃兩種。B類多為復合防火玻璃。C類：多為單片防火玻璃[10]?，F在的產品分別能滿足0.5～1.5小時的要求。

（4）防火巖棉與防火玻璃棉：玻璃棉耐高溫相對較差，耐高溫約260度左右;巖棉板耐高溫的較好，耐高溫約600度左右。

4結束語

通過對建筑火災蔓延的情況、常用幕墻做法、材料的性能進行綜合分析，并對建筑設計實踐中的幕墻構造及防火設計進行總結，得到部分比較合理的建筑幕墻防火做法，可以作為大家未來的項目實踐的參考。

參考文獻

[1] 李玉婷，劉培志.淺談幕墻防火[J].門窗，2012（10）：57-60.

[2] 龍文志.央視新址火災對幕墻的反思二[J].門窗，2009（3）：9-14.

[3] 江深.建筑單元式幕墻的特點及一些技術要點[J].建筑技術開發，2013（7）：21-24.

[4] 法律法規標準.中華人民共和國消防法[J].消防科學與技術，1998，27（4）：8-13.

[5] 李建偉.建筑玻璃幕墻防火安全的探討[J].中州建設，2008（12）：1.

[6] 白江波，劉強.建筑玻璃幕墻防火安全的探討[C].河南省建筑業行業優秀論文集.2005：269-273.

[7] 建筑設計防火規范：GB50016—2014（2018年版）[S].北京：中國標準出版社，2018.

[8] 建筑設計防火規范：GB50016-2014（2018年版）[S].北京：中國標準出版社，2018.

[9] 陸剛.探析建筑用防火玻璃的類型和功能特性[J].現代技術陶瓷，2012（4）：37-43.

[0] 謝士濤.防火材料在幕墻設計中的應用[J].廣東建設信息：建設工程選材指南，2006（6）：5.