試析建筑幕墻防火設計常見的問題及解決措施

李成珍

由于幕墻位于建筑結構的最外層，雖然其使用的多為不燃或難燃材料，但整體耐火時效及性能較低，遇到大火后堅持不了多久，其面板甚至支撐的龍骨會發生局部坍塌，出現穿火，尤其是串煙的現象。而煙是造成火災傷亡的最大元兇，因此在幕墻設計中需要特別注意幕墻的串煙問題，為救援贏得時間。

伴隨火災的是大量熱煙，隨著溫度的升高，支撐幕墻面板的龍骨結構體系會逐漸發生變形，與建筑主體結構之間產生縫隙。大量煙霧就會通過這些縫隙進入相鄰的房間，火災逐步蔓延。因此在幕墻前期設計中，選擇合理的封堵材料及有效的封堵方式，對提升幕墻整體防火性能、延緩火災蔓延、爭取疏散和救援被困人員有著積極的意義。

同時，開發并應用防火性能優異的新型材料也能避免次生災害的發生，如幕墻材料遇火軟化后從高空掉落等。近年來發生的多起高層建筑火災事故都表明，建筑幕墻防火性能不佳是導致火災快速蔓延的重要原因。因此，在工程設計中，應該給予這一問題足夠的重視，做好建筑幕墻的防火設計。

1 關于幕墻的基本論述

幕墻作為建筑的主要維護結構，已廣泛應用于公共和商業建筑。這種裝飾方式除了可以提升建筑物的美感和藝術價值外，還可以在一定程度上起到防水、防風、保溫和隔音等作用。幕墻是一種獨特的建筑結構，由承重結構和面板組成，可以抵抗外力的影響，同時具有良好的美觀性和防護功能[1]。它還可以保護室內空間免受損害。從目前的施工情況來看，幕墻不僅要有相對成熟的技術體系，還要有完善的施工工藝。近年來，隨著技術的發展與進步，新型的建筑材料如光伏幕墻和智能幕墻逐漸運用到實際工程中，而傳統的玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻等也相應的做了技術提升，包括防火性能等。幕墻對建筑物的裝飾效果無法被取代，但可以在設計階段調整設計思路，在防火性能方面給予更多的關注，從而提升建筑幕墻的實用性。

2 常見的建筑幕墻類型

2.1 玻璃幕墻

玻璃幕墻是最常用于建筑外墻裝飾的幕墻類型，幾乎被運用于所有的建筑項目中。在玻璃幕墻的設計和施工過程中，防火問題是需要特別關注的方面。根據建筑防火規范要求，通常需要在同一層結構的上下設置兩道厚度均不小于200 mm的防火隔離帶，其間隔高度不小于800 mm（有消防噴淋系統）或1200 mm（無消防噴淋系統）。防火隔離帶主要由鋼制承托板和防火棉構成，同時配合使用防火密封涂料（漆）或耐火膠等，構成完整的防火隔離層，保護建筑物免受火災的侵害[2]。當然，這2 道防火隔離帶主要是為了防止有害煙氣穿入上層房間，對于明火是有承受極限的。在實際應用中，結構梁位置的玻璃幕墻在分格尺寸、玻璃及背襯板顏色、防火隔離層設置的位置方面都有較大的靈活性，需要根據實際情況加以分析，選擇不同的技術方案和工藝，在滿足防火需求的同時，也達到較好的美化效果。

2.2 石材幕墻

圖1 玻璃幕墻（來源：網絡）

石材幕墻采用天然石材或人造石材作為主要裝飾面材，這些材料本身具有不可燃燒的性質，相較于玻璃材質，更容易在高溫下融化變形而發生掉落。此類建筑幕墻遇火，一般不會發生面材燃燒掉落的危險，但其背襯的保溫材料卻成為防火薄弱環節。此類建筑幕墻不僅要設置防火隔離帶，更重要的是選擇不僅節能環保，而且防火性能優異的材料作為幕墻整體的保溫層，減緩火災在幕墻上的蔓延。由于受到的外部因素影響較小，幕墻工程的進度可以按計劃順利實施，而且具有良好的環境適應能力（圖2）。

圖2 石材幕墻（來源：網絡）

2.3 鋁板幕墻

鋁板可謂一種應用廣泛的建筑材料，不僅被應用在許多建筑的屋頂、門窗、墻體等位置，還常常應用在幕墻裝飾行業中。相比于其他材料，鋁板具有許多優點，比如重量輕、強度高、耐腐蝕、易加工等。在幕墻裝飾行業中，鋁板常被用作裝飾面材，可以被拼接成各種圖案或形狀，使建筑物顯得更加美觀。

同時，在鋁板的制作過程中，如果更加注重防火防護，可以使鋁板和幕墻達到較好的防火效果。為了保證建筑的安全性，必須使用高強度的鋁板和防火材料，以確保幕墻的穩定性和耐久性。

3 建筑幕墻防火設計中常見問題

3.1 防火材料使用不當

對于幕墻裝飾行業來說，防火材料的選擇尤為重要，因為幕墻作為建筑物外立面的一個重要組成部分，其防火性能至關重要。在材料選擇上，如果建筑工程沒有對各項防火材料的特性與應用原則等進行充分掌握，就有可能會選擇不適合幕墻的防火材料，浪費資金，并無法實現預期效果。

如果沒有對防火材料進行嚴格管護，就會導致材料的損壞和變質，從而降低幕墻的整體防火性能，甚至威脅建筑物的安全性[3]。因此，防火材料的選擇和管護非常重要，需要進行專業評估和科學指導，以實現幕墻防火價值的最大化。

3.2 對防火設計重視不夠

盡管一些建筑項目把大部分精力放在現場監督、安全保障和資源配置上，但是未能充分考慮幕墻的防火設計，從而降低了建筑幕墻的安全性能。如果在后期施工中，發現防火設計存在一些問題，但是受到工期的限制未能及時解決，則有可能給建筑幕墻埋下安全隱患，大幅降低幕墻的耐久性，同時也會給幕墻的防火設計帶來極大的挑戰。

在建筑工程中，幕墻施工是一個極其復雜的過程，需要在施工前進行充分的勘察與準備工作。如果這些工作沒有做好，就有可能導致后續施工過程中出現防火問題，從而危及整個建筑物的安全性。因此，在進行幕墻施工前，需要充分認識到幕墻防火的重要性，并嚴格按照防火設計方案進行施工，從而保障幕墻防火質量。

4 建筑幕墻防火設計問題的解決措施

4.1 防火材料的選擇

4.1.1 防火玻璃

許多建筑物的幕墻都是選擇玻璃作的，但是這些玻璃的防火特性各異。不同類型的玻璃材料具有不同的防火性能，因此在選擇幕墻材料時應格外謹慎，避免出現安全隱患。為了確保幕墻的安全性能，工程團隊應將實事求是的理念貫穿于整個防火材料的選擇過程中。

防火性能較高的玻璃材料應經過耐火試驗檢測，以確保其能夠滿足建筑幕墻所需的防火性能要求。根據防火耐久性能等級，可以將防火玻璃分為A 類、B 類、C 類，防火耐久性能從A 類到C 類逐級遞減[4]。

A 類玻璃的特點是能同時滿足耐火完整性和耐火絕緣性的要求，并具有耐火、隔聲、抗沖擊等性能；B 類玻璃的特點是同時滿足耐火完整性和熱輻射強度的要求，具有透光、防火、隔煙等性能；C 類玻璃的特點是只需要滿足耐火完整性的要求，沒有耐火絕緣性要求。因此，建筑工程要結合建筑功能特點來選擇相適應的玻璃材料，合理配置工程資源。

4.1.2 防火鋁塑板

鋁塑板是一種具備阻燃性芯材和鋁板保護層的防火材料，燃點比較高，而且比玻璃材料具有更好的隔音性能。由于某些建筑物的玻璃幕墻可能導致光污染問題，因此一些工程選擇了鋁塑板作為幕墻材料來規避這種風險；同時增強建筑物的視覺效果，并且具有良好的裝飾性。

此外，鋁塑板材料重量輕，硬度達標，符合建筑幕墻材料的選擇要求。然而，這種材料也可能受到外力的影響而出現剝落或變形。因此，采取有效的預防措施有助于確保施工安全，降低建筑幕墻的安全風險。

4.1.3 防火密封膠

防火密封膠是一種特殊材料，可以有效的阻止火焰侵入建筑物的表面，并且可以在接縫處增強耐火性能，其可以分為兩大類：彈性密封膠和膨脹密封膠。彈性密封膠可以有效的阻止火焰侵入，而膨脹密封膠則可以填補縫隙，從而起到保護和隔離火焰的作用。優質的防火密封膠不僅具有卓越的位移性能，還能夠有效的抵御潮濕和滲漏的環境，特別是在雷雨季節，可以有效的阻擋雨水，從而保護建筑幕墻的穩定性。當發生火災時，防火密封膠的阻燃性能可以有效的阻止火勢蔓延，同時能夠有效的阻擋煙塵。

4.1.4 防火涂料

防火涂料是建筑幕墻防火設計中不可或缺的一部分，其種類繁多，可以根據實際情況進行選擇。根據相關資料，大多數防火涂料都是溶劑型，薄涂或者厚涂都可以，但是不同的涂層厚度，往往表現出顯著的防火性能差異。通過正確使用防火涂料，可以在目標基材和空氣之間形成一道防護屏障，從而阻止火勢的蔓延。

4.2 防火構造和封堵設計

4.2.1 設置防火隔離結構

為了確保安全，不燃固體裙墻的最低高度必須達到0.8 m。但是，當這些支撐物的厚度超過這個值，并且越來越靠近建筑物的外圍，就應該把層間的防火隔離結構擴展到其下方。為了確保施工安全，當混凝土梁和鋼梁距離建筑物的外圍較近時，建議設置兩段耐火極限超過1 h 的防火墻，并將其分別設置在樓板上方和下方的邊緣。此外，根據《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251―2017），在其內部覆蓋1.5 mm 的鍍鋅鋼板，并且用200 mm、100 kg/m3的巖棉或礦棉板進行密封[5]。

4.2.2 使用單片耐火玻璃

為確保施工安全，建議使用單片耐火玻璃，耐火極限應不低于1 h，這樣才能保證玻璃幕墻、不燃固體裙墻和防火隔斷結構的安全性。但應注意，使用這種防火結構，在發生火災時其不具備耐火性和絕緣性，只適用于室內火災負荷密度較低的場合。

4.2.3 良好的密封性能

為了確保幕墻的安全，其防火密封結構必須具備良好的密封性能，并且能夠承受膨脹變形的壓力，以確保在發生火災時能夠在規定的時間內保持完好。

4.3 防火玻璃墻設計

如果沒有設置自動噴水滅火系統，則應采用具有耐火隔熱性和耐火完整性的復合防火玻璃，并使用具有型式報告的鋼框架和機械錨固件來固定鋼立柱。如果已安裝自動噴水滅火系統，則可以使用具有型式報告的單片防火玻璃，并使用具有防火和遇火膨脹功能的防火密封膠條和密封膠進行施工。這種設計方式可以更好的提高建筑物的防火性能和安全性，降低火災風險。

4.4 消防救援窗口設計

消防救援窗口應符合規范要求，凈尺寸和下沿離地距離應符合標準。消防救援窗口的室內側應有合理的護欄和開關設置，以便不影響消防救援行動的實施。設計人員應在設計消防救援窗口時考慮消防人員如何在消防救援行動時方便的進出窗口，以及考慮開啟方向與云梯設置的問題。

對于非透明外層幕墻上的消防救援窗口，設計人員需要特別考慮如何在消防救援行動時開啟窗口、進入洞口和室內，以便消防人員順利執行救援任務。另外，外墻與內墻之間的通道應具備防火、防煙和隔熱等性能，并且應具備通行的凈高度和門洞，以方便進出。如果外墻與內墻之間沒有火源，則可降低防火、防煙和隔熱的要求，并設置步行道路。

4.5 消防排煙設計

在必須考慮自然排煙的房間中，需要利用幕墻的開啟扇或其他窗戶作為自然排煙窗，并且窗口的位置、打開方式和窗口面積都要符合相關規定的要求。懸窗也可以作為自然排煙窗，但在實際應用中需要考慮窗戶的開啟角度和房間面積大小。對于房間面積不大于200 m2的情況，自然排煙窗的開啟方向可不限制，但是建議盡量避免使用開啟角度較小的上懸外開窗作為自然排煙窗。在確定自然排煙窗的有效面積計算方式后，再與當地消防部門進行充分溝通確認，以確保符合相關安全標準，從而在火災發生時及時排出建筑物內的煙霧，保障逃生人員的健康與安全。

5 結語

由于火災極大威脅人們的生命財產安全，因此在建筑設計的整個過程中，防火設計至關重要。特別是在幕墻防火設計中，需要考慮如何確保幕墻的防火節點構造設計和材料選擇符合安全條件的要求，以及如何在滿足防火要求的前提下，獲得更多的經濟效益。

為此，設計人員需要關注每個細節，從防火墻和玻璃材料的選擇到幕墻系統的構造細節，不斷查缺補漏，確保每一項工作都符合防火標準。另外，在實際工作中，也需要加強與當地消防部門保持溝通和協作，確保防火設計符合當地相關法律法規和消防安全標準，能夠在火災發生時及時展開消防救援活動，從而保障人們的生命財產安全。