高層建筑幕墻中防火玻璃的應用研究*

王耀東 張曉東

(中建七局建筑裝飾工程有限公司上海分公司 上海 200000)

由于我國建筑業的不斷發展,越來越多的高層建筑都采用了玻璃幕墻作為建筑外立面設計。但是這種建筑形式一旦發生了火災,往往就會引起各種重大安全隱患,如果不能及時在第一時間控制火勢,就會給周圍居民的生活安全造成嚴重威脅。所以,在未來的高層建筑幕墻設計工程中,還應該不斷加強防火玻璃的引入,以便在發生火災時能夠很好地控制火災和煙霧,也能很好地保護人們的生命、健康和安全。

1 防火玻璃的種類及性能

隨著我國防火玻璃行業的不斷發展,防火玻璃的整體性能得到了很大提高,對促進建筑防火安全起到了重要作用。然而,在防火玻璃的實際發展過程中,各企業之間的競爭壓力逐漸增大。如果想在激烈的市場競爭中占據重要的主導地位,就應該不斷提高防火玻璃的整體性能和種類。只有這樣企業才能贏得越來越多消費者的信任,從而有效提高企業內部的綜合發展,對企業未來的發展起到重要的指導和促進作用。筆者主要對企業防火玻璃的主要類型進行了一系列分析。

1.1 夾層的防火玻璃

在玻璃的實際制造過程中,必須首先滿足耐火條件,才能真正發揮防火玻璃的最大效率,防止高層建筑火災對人民生命、健康、安全和財產安全造成嚴重的影響。夾層防火玻璃主要由兩層或多層玻璃組成,并用防火粘合劑粘合。雖然防火玻璃不具有普通玻璃的透光和裝飾功能,但這種夾層防火玻璃可以在火災過程中起到屏障的作用,因此防火玻璃可以更好地防止火勢蔓延。這種夾層玻璃在實際使用過程中,如果長時間被陽光反射,夾層玻璃中的膠水會出現大面積的乳白色,這將嚴重影響防火玻璃的完整性,并可能影響高層建筑幕墻的實際使用。因此,在今后加強防火玻璃實際生產的過程中,應更加注意這點,并采取相應措施及時解決這一問題。只有這樣夾層防火玻璃才能發揮最積極的作用,確保人們的生命健康更加安全。

1.2 夾絲的防火玻璃

在玻璃的實際應用中,夾絲防火玻璃一直是一種重要的類型。夾層防火玻璃主要是指兩層玻璃粘接時,利用機膠片加入機械薄膜和金屬網組成的復合材料。在這種防火玻璃的實際應用中,不僅可以有效地提高防火玻璃火災預防的功能,而且可以將防火玻璃與相應的火災預警系統連接起來,從而實現良好的火災預防,這可以引起員工對火災的關注,從而在短時間內解決火災問題,并防止火勢擴大。也有人認為夾層防火玻璃不能在透光率和視覺效果方面起到很好的作用。他們認為這種夾層防火玻璃美感不高,且人們對夾層防火玻璃的關注和喜愛較少。在未來高層建筑幕墻的實際設計中,相關人員應更加關注夾層防火玻璃,及時發現夾層防火玻璃實際生產過程中的各種視覺美學問題,并跟蹤問題進行一系列分析,從而有效地提高夾層防火玻璃的整體性能和美觀程度。

1.3 單片的防火玻璃

在我國的防火玻璃引用過程中,單片防火玻璃一直是一項重要內容,也是近年來比較新的防火玻璃技術。雖然這種玻璃技術不具有隔離高溫的功能,但與普通玻璃相比,這種防火玻璃也可以在防止火勢和煙霧蔓延方面發揮重要作用,從而減少火災的嚴重影響。在單層防火玻璃的實際應用過程中,相關人員將對該部分防火玻璃進行實驗測試,達到相應的防火規范后方可用于高層建筑。通過研究和調查,在實際應用過程中,由于其良好的透光性,相關人員可以通過防火玻璃及時發現火勢,從而使人員的疏散更加迅速,避免未來防火玻璃投入使用時出現的各種問題。

2 防火玻璃在高層幕墻應用中的要求

2.1 防火玻璃幕墻的設計要求

消防是建筑安全施工的重點任務。建筑各個區域的消防等級,必須嚴格根據房屋建筑設計規定進行設計。在上述范圍內,所有的玻璃結構均必須等于或大于了上述范圍規定的耐火等級。只有這樣才可將火災的火焰、濃煙限制在規定范圍內,防止火勢蔓延,這樣為及時消防提供了有利條件。雖然普通玻璃幕墻本身并不具備防火特性,但作為建筑的外圍防護結構,它是整個建筑的主要構件,其防火結構又必須符合整個建筑的總體防火要求。而普通玻璃幕墻,作為整個建筑圍護結構的主要墻體成分,是阻止大火由外向里迅速蔓延的主要渠道。但是,隨著現代高耐火性能玻璃工藝的發展,單塊銫鉀耐火玻璃已應用于外墻幕墻的建筑中,已取得優異的防火和耐火效果。目前,中國的部分建筑中正仍在使用防火玻璃幕墻。但根據《建筑設計防火規范》中有關建筑幕墻的防火設計的規定,必須滿足以下條件:

(1)明確設計主體。建筑設計機構根據建筑工程的特點對幕墻設計的防火等提出具體的規定,并確定其擔負的具體的設計職責。幕墻工程設計機構必須具有一定的專業工程設計經驗,嚴格依據國家有關技術標準和專業規范及程序對幕墻防火面的選材、節點、細部結構實施設計。

(2)玻璃幕墻的設置、層數、長度、面積和防火分區、防火間距及玻璃幕墻防火節點的耐火極限要求等應符合國家標準GB 50016-2006建筑設計防火規范和國家標準GB 50045-95(2005年版)高層民用建筑設計防火規范。

(3)玻璃幕墻作為外護構件需要密封性良好,特別是玻璃幕墻其開啟部分體積要求不得超過幕墻墻面積的15%,其開啟部分應使用上懸構件,打開夾角不得超過30°。但是,以建筑物幕墻設計作為外部圍護結構的建筑基本上都是屬于封閉性建筑,防火設計消防措施應當堅持以預控為主、防消緊密結合的工作原則,使用最安全的消防措施立足自防自救,而幕墻設計防火措施則要與建筑建設主體的消防系統綜合考慮。

(4)在玻璃幕墻上分格時,要做到橫桿和柱、梁、板、墻、樓板等部位一致,防止相互交叉。一般來說,幕墻門座與柱要吻合,玻璃幕墻橫梁與建筑物樓板、主框梁、擋風墻裙要一致,避免一塊玻璃跨越二個防火分區,這樣玻璃幕墻的主桿件才能夠與房屋主體牢固相連,防火分區才能更加密封。

(5)窗間墻面、窗檻墻面的填充材質宜選擇不易燃的材料。當建筑外墻面為耐火極限不小于1 h的不燃體時,墻內填充物質為難燃物質。

(6)無窗間墻和窗檻墻的玻璃幕墻建筑,宜在每層高建筑樓板外沿處設計耐火極限不小于1 h,且高度不小于0.8 m 的不燃燒實體裙樓,或在玻璃幕墻內部各個樓層配置間距≤2 m 的自動噴水噴頭;在建筑內部消防分區設計通透的隔斷時,也可使用防火玻璃。

(7)玻璃幕墻和每層地面、隔墻中間的接縫,必須使用不燃材料牢固填實,在地面與隔墻中間構成水平或垂直防火帶。

(8)耐火層的厚薄與寬度,則按照耐火材質的耐火限值而確定。防火層要進行隔離措施。JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規范4.4.11中明確指出:玻璃幕墻和各層樓板、隔墻外沿之間的空隙,在采用石棉或礦棉封堵,其厚度不應低于100 mm,而且要回填密實;層間的防煙帶的石棉或礦棉應選用厚不小1.5 mm 的鍍鋅鋼板承托,且不能采用鋁板。防火層的密封材料應選用防火密封膠,而防火的密封膠應有法定檢測部門的防火檢驗報告。

(9)幕墻所用的耐火、建筑材料應當選擇不燃燒性或難燃燒性材料,其品種、材料、耐火等級、鋪設厚度、防火特性應當滿足規定標準,外表應有防潮設施。

(10)目前,中國大多數的幕墻工程都是由施工公司自行設計,設計文字和圖樣都需要通過原設計單位的審批。審查工作單位不但要審查設計總體方案、立面效果和平立面分格劃分,而且還要認真檢查工藝流程和質量、安全。然而,這種建筑材料在后期投入使用時,往往會出現各種質量和安全問題,無法實現防火功用。通過研究可以知道,總管是一種不易燃的建筑材料。在防火等級的實際應用中,如果加強這種建筑材料的引入,可以有效提高防火玻璃的整體性能。

2.2 在防火玻璃幕墻的主龍骨的選擇上

在選擇防火玻璃的實際過程中,周圍的主龍管材一直是重要的施工材料。如果周圍隱形主龍管材的質量不達標,則不會產生較好的防火效果。通過調查可以發現,我國防火玻璃幕墻設計過程中只使用了大量的鋁合金結構材料,然而龍骨結構材料的資金投入不足。只有強對主龍骨材料的選擇,才能有效提高建設項目的整體開發效率,防止過度投資。

2.3 在防火玻璃幕墻的玻璃的選擇上

隨著我國經濟發展水平的逐步提高,人民的生活收入逐年增加。在實際選用防火玻璃的過程中,不僅要注意其實用性,還要增加其美感,不僅為人們創造一個相對安全舒適的生活環境,而且有效提高防火玻璃的整體美感。因此,在未來高層建筑幕墻選用防火玻璃的過程中,不僅要注意選用防火性能高的防火玻璃,還要促進防火玻璃逐漸滿足其透光率,顏色要與周圍環境相呼應,從而有效提高防火玻璃的整體美感。通過一系列的實際調查可以知道,在高層建筑幕墻玻璃的實際選擇過程中,一些人會選擇這種防火玻璃,因為增強型防火玻璃和夾層防火玻璃缺乏透明度,這兩種防火玻璃的斜率度也很低。因此,單純防火玻璃已成為現代高層建筑玻璃幕墻選擇的主要需求。

3 防火玻璃幕墻的耐火性能檢測

耐火玻璃幕墻的結構設計、材料選用與施工是否符合本建筑的消防安全規定,必須經過耐火測試。中國防火玻璃測試標準滯后于發達國家。按照建設部制定的建筑安全玻璃與防火玻璃規范,借鑒英國、美國和日本的有關規范,同時參照上海中心的工作實際,筆者提議耐火玻璃幕墻耐火強度測試要重視以下兩方面。

3.1 防火玻璃幕墻框架系統的耐火檢測

在發達國家對消防玻璃幕墻的耐火試驗中,關鍵是檢查防火玻璃和框架結構整個體系的耐火完整性,并不是指簡單的拋開框架結構測試后的防火玻璃。這就是說,只要耐火玻璃在耐火測試后還能保溫約2 h以上,如果幕墻結構框架中出現穿火現象透或輔助材料(如耐熱膠帶)有火苗時,即為耐火玻璃幕墻結構設計不符合要求。試驗時,必須選擇一式二組大小相同的耐火玻璃幕墻框架,共同試驗防火特性。一組試驗正面的耐火極限;另一組則試驗幕墻反面的耐火極限。

3.2 防火玻璃幕墻玻璃受火尺寸的要求

日本標準將防火玻璃試樣和其實際的應用標準以1∶1還原。為測試樣品采用實際使用中的最大尺度。該項目實際采用的防火玻璃必須在試樣規格范圍之內。在《中國建筑安全玻璃防火玻璃標準》中規定,被測玻璃的耐火規格必須與實際采用的最大規格1∶1進行測試,大尺寸可以涵蓋小尺寸,小尺寸無法涵蓋和代替大規格。檢驗部門和消防機構要嚴格根據修訂后的規范的規定進行檢驗、檢查和認證。

4 結語

隨著高層建筑的迅速發展以及防火玻璃工藝的不斷提升,在高層建筑的玻璃幕墻中,穩定性、清晰度和美觀程度較好的防火玻璃的選擇與使用將日益受到重視。這就需要國家主動參考國外在高層建筑防火玻璃幕墻領域的經驗,作為基礎和實際依據,根據我國建筑的特點,進一步改善防火玻璃幕墻的施工工藝。