淺議石材幕墻的層間防火封堵構(gòu)造

【摘要】近年來(lái)部分省市出臺(tái)了限制玻璃幕墻使用的相關(guān)規(guī)定，若不高度重視石材幕墻的設(shè)計(jì)，石材幕墻很可能同玻璃幕墻一樣也會(huì)受到限制或禁令。而對(duì)于建筑石材幕墻安全性的要求，最重要就是對(duì)其防火構(gòu)造的要求。石材幕墻要在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)應(yīng)能有效阻止或延緩火勢(shì)的蔓延，在此過程中起主要作用的就是層間防火封堵構(gòu)造。本文通過對(duì)幕墻層間防火封堵的實(shí)際工程節(jié)點(diǎn)做法進(jìn)行分析、建議，提高建筑物價(jià)值感的同時(shí)，保證其防火的安全性。

【關(guān)鍵詞】建筑幕墻；石材干掛；層間防火封堵

1、背景分析

干掛石材幕墻依靠其外在的價(jià)值感、厚重感，使其在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于建筑外立面美觀性的重視程度日益突出。但近年來(lái)部分省市出臺(tái)了限制玻璃幕墻使用的相關(guān)規(guī)定，如江蘇省住建廳下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)我省建筑幕墻管理的通知》，明確江蘇省的建筑幕墻嚴(yán)禁采用全隱框玻璃幕墻設(shè)計(jì)。上海市出臺(tái)了《上海市建筑玻璃幕墻管理辦法》規(guī)定包括住宅和醫(yī)院等在內(nèi)的七類建筑禁止采用玻璃幕墻。依照幕墻的發(fā)展形勢(shì)，如果幕墻企業(yè)不高度重視石材幕墻的設(shè)計(jì)，石材幕墻很可能同玻璃幕墻一樣也會(huì)受到限制或禁令。

對(duì)建筑幕墻安全性的要求，最重要就是對(duì)其防火構(gòu)造的要求，即通過提高或增強(qiáng)建筑構(gòu)件或材料承受火災(zāi)破壞能力的技術(shù)來(lái)使其防火的性能達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。幕墻要在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候應(yīng)能阻止或延緩火勢(shì)的蔓延，在此過程中起主要作用的除了外墻保溫本身的燃燒性能之外，最重要的就是層間防火封堵。本文通過對(duì)石材幕墻層間防火封堵的實(shí)際工程做法進(jìn)行分析，期望可以實(shí)現(xiàn)層間防火封堵系統(tǒng)與建筑幕墻形成和諧有機(jī)的整體，保證建筑的防火安全。

2、以央視新址附樓為例的火災(zāi)蔓延原因分析

2.1火災(zāi)情況概述

2009年2月9日，北京市京廣橋附近的中央電視臺(tái)新大樓北配樓發(fā)生火災(zāi)，位于電視文化中心（TVCC）位于中央電視臺(tái)新臺(tái)址北側(cè)，工程與中央電視臺(tái)新址同期設(shè)計(jì)施工，由荷蘭大都會(huì)建筑師事務(wù)所、華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司、奧雅納工程顧問聯(lián)合設(shè)計(jì)。該工程由框架剪力墻結(jié)構(gòu)地上由30層主樓和5層裙樓組成?？偨ㄖ娣e103648平方米高159米。地下兩層使用功能為電視文化中心五星級(jí)豪華酒店及劇院等，屬于新大樓建筑群的一部分。部分樓層由東方文華酒店租用，這家酒店在北京奧運(yùn)期間曾一度使用，但今年整修并未對(duì)外開放這次火災(zāi)共有6傷1亡，其中6人為消防員1人為工地施工人員。火災(zāi)造成文化中心外立面嚴(yán)重受損，大樓西、南、東側(cè)外墻裝修材料過火，整體來(lái)看，央視新址北配樓具有表皮過火的特點(diǎn)。

2.2火災(zāi)蔓延原因分析

根據(jù)北京市政府定，火災(zāi)當(dāng)日是當(dāng)年春節(jié)期間五環(huán)區(qū)域內(nèi)可以燃放煙花爆竹的最后一天。此前，北京已連續(xù)106天沒有有效降水，空氣干燥。本次火災(zāi)事故的發(fā)生主要有以下幾方面的原因：違反煙花爆竹安全管理相關(guān)規(guī)定，組織大型禮花焰火燃放活動(dòng)。但此原因只是引燃建筑的導(dǎo)火索，但真正導(dǎo)致本次大型火災(zāi)發(fā)生的原因是火苗迅速在建筑幕墻和外墻之間的空腔內(nèi)引燃了保溫，沒有收到層間防火封堵的約束而出現(xiàn)的迅速蔓延。

真正導(dǎo)致火勢(shì)蔓延的原因是：發(fā)射后的煙花可能在發(fā)射后與槽狀金屬建筑幕墻直接相撞，短時(shí)間的高溫灼燒將僅幾毫米厚的裝飾幕墻部燒穿，火種落入內(nèi)側(cè)，引燃內(nèi)側(cè)保溫材料，由于金屬幕墻的封閉性，保溫材料形成大面積悶燒過火，燒穿防水層進(jìn)入室內(nèi)。園區(qū)燃放煙火是禮炮及禮花彈，制作的主要原料為氯酸鉀、硝酸鋇、鎂等元素組成，其燃燒時(shí)溫度非常高，在燃放中出現(xiàn)問題燃燒的禮花一旦落在鈦鋅合金板上后，很快會(huì)將其熔化點(diǎn)燃，此時(shí)巖棉在早已變成碳化的燃燒物，火勢(shì)沿巖棉層迅速發(fā)展，而建筑尚未完工，層間防火封堵的材料并未全部完成，且已完成部分尚未打密封膠，這是導(dǎo)致火災(zāi)迅速蔓延的主要原因之一。另外，根據(jù)中央電視臺(tái)通報(bào)專家組對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察的初步結(jié)果，稱這次火災(zāi)系新中國(guó)成立以來(lái)建筑物燃燒最快一例。初步勘察結(jié)果顯示央視新址北配樓著火后，燃燒主要集中在鈦合金下面的保溫層，具有表皮過火的特點(diǎn)，大樓保溫層使用的材料是國(guó)家推薦使用的新型節(jié)能保溫材料，這種材料燃燒后過火極快，因此瞬間從北配樓頂部蔓延到整個(gè)大樓。

由此可見，如果層間防火封堵沒有起到有效的作用，火焰會(huì)在幕墻和外墻之間的空腔迅速蔓延，形成“煙囪效應(yīng)”，最終導(dǎo)致發(fā)生無(wú)法控制的火災(zāi)。

3、幕墻的層間防火封堵構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)做法分析及建議

從消防安全的角度來(lái)看，層間的縫隙封堵已變得必不可少，但是這會(huì)不會(huì)因此使得幕墻工程變得更加繁瑣，甚至影響建筑立面的美觀呢？事實(shí)上在科技創(chuàng)新面前，安全與美感從來(lái)都不應(yīng)成為矛盾例如，有了石材幕墻出現(xiàn)，可以將層間防火封堵材料隱蔽到幕墻內(nèi)側(cè)的空腔。防止火災(zāi)順著空腔蔓延的有效性主要受以下因素影響：層間防火封堵材料本身的耐火性和層間防火封堵構(gòu)造的要求。

3.1層間防火封堵材料本身的耐火性

耐火性能是影響防火性能的主要因素，它包括防火完整性和防火隔熱性，即在受火情況下規(guī)定時(shí)間內(nèi)，火焰不能穿透封堵材料，層間防火封堵材料本身必須采用A級(jí)不燃燒的材料，而且封堵材料背火面的平均溫度上升控制在140℃以內(nèi)，通常耐火極限不應(yīng)低于1h。除此之外，防煙性能、黏結(jié)性能和抗拉伸變形能力也是影響材料防火性能的重要因素。

除了封堵材料之外，幕墻和外墻之間的空腔中外墻保溫的燃燒性能也是重要影響因素?，F(xiàn)行規(guī)范對(duì)幕墻的材料的要求是除填充棒和雙面膠帶等少量輔材外，均應(yīng)采用不燃（A級(jí)）或難燃（B1）級(jí)材料。隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的重視，外墻普遍進(jìn)行了保溫處理，目前幕墻防火的問題主要出在保溫材料上，最近的幾起特重大火災(zāi)，無(wú)論是“央視大火”還是上?！?1.15大火”，都是與保溫材料的耐火等級(jí)不符合要求有關(guān)。因此公安部聯(lián)合住建部，在“央視大火”后，頒布了46號(hào)文，對(duì)建筑幕墻的保溫材料做了明確的規(guī)定。建筑高度大于等于24m時(shí).保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)。建筑高度小于24m時(shí)，保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)或B1級(jí)。其中，當(dāng)采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶。保溫材料應(yīng)采用不燃材料作防護(hù)層。防護(hù)層應(yīng)將保溫材料完全覆蓋。防護(hù)層厚度不應(yīng)小于3mm。采用金屬、石材等非透明幕墻結(jié)構(gòu)的建筑.應(yīng)設(shè)置基層墻體.其耐火極限應(yīng)符合現(xiàn)行防火規(guī)范關(guān)于外墻耐火極限的有關(guān)規(guī)定：玻璃幕墻的窗間墻、窗檻墻、裙墻的耐火極限和防火構(gòu)造應(yīng)符合現(xiàn)行防火規(guī)范關(guān)于建筑幕墻的有關(guān)規(guī)定?；鶎訅w內(nèi)部空腔及建筑幕墻與基層墻體、窗間墻、窗檻墻及裙墻之間的空間，應(yīng)在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。

3.2層間防火封堵構(gòu)造要求

合理的幕墻防火構(gòu)造設(shè)計(jì)可有效的阻隔煙氣對(duì)人體的傷害、降低火情的蔓延速度、延長(zhǎng)逃生的時(shí)間和提高安全的機(jī)率。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95對(duì)建筑幕墻的設(shè)置提出了具體的要求即：窗檻墻、窗間墻的填充材料應(yīng)采用不燃燒材料。當(dāng)外墻采用耐火極限不低于1.00h的不燃燒體時(shí)，其墻內(nèi)填充材料可采用難燃燒材料。無(wú)窗檻墻或窗檻墻高度小于0.80m的建筑幕墻，應(yīng)再每層樓板外沿設(shè)置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃燒體裙墻或防火玻璃裙墻。建筑幕墻與每層樓板、隔墻處的縫隙，應(yīng)采用防火封堵材料封堵。

3.3建筑幕墻的層間防火封堵構(gòu)造節(jié)點(diǎn)分析及建議

（1）層間防煙封堵采用100mm巖棉，1.5mm厚鍍鋅鋼板承托，對(duì)可能造成煙霧漫延的縫隙處打防火密封膠。下圖3.3-1所示的為普通石材幕墻的層間防火封堵節(jié)點(diǎn)做法，可以按照上述要求設(shè)計(jì)施工，但是在圖3.3-2所示的空腔較大的石材幕墻系統(tǒng)中，如果僅僅按照規(guī)范的要求做防火巖棉和1.5mm厚鍍鋅鋼板承托，雖然具備施工操作性，但是由于寬度較大，固定并不牢固，尤其是一旦發(fā)生火災(zāi)，煙囪效應(yīng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的上浮力，而此處鋼板僅有1.5mm厚，而且是通過普通射釘和外墻連接，通過普通防火密封膠和石材幕墻相連接，并不能起到有效的層間防火的作用。

建議如下：在寬度超過500mm的空腔內(nèi)，單獨(dú)對(duì)1.5mm厚鍍鋅鋼板設(shè)置鋼支架，或是在成本控制范圍內(nèi)加大鍍鋅鋼板的厚度，從而增加層間防火封堵支撐系統(tǒng)的牢固程度。

另外，層間防火封堵的材料和系統(tǒng)必須經(jīng)過專業(yè)的試驗(yàn)檢測(cè)，這些對(duì)于建筑幕墻層間防火封堵的規(guī)范都是強(qiáng)制性執(zhí)行的，因此，無(wú)論在設(shè)計(jì)上還是施工上，都應(yīng)當(dāng)盡量保證其功能性的實(shí)現(xiàn)。

（2）除上述特殊節(jié)點(diǎn)的設(shè)置之外，還有如下設(shè)計(jì)建議：層間面板分格不宜跨越兩個(gè)防火分區(qū)。有實(shí)體墻的金屬與石材幕墻的保溫材料應(yīng)采用不燃材料作防護(hù)層。無(wú)窗檻墻的幕墻應(yīng)保證不燃體實(shí)體墻的高度不低于800mm，如達(dá)不到，不足部分建議考慮上翻一個(gè)砼踢腳線，或在梁底加設(shè)防火巖棉帶；當(dāng)點(diǎn)支承幕墻時(shí)，則采用銫鉀防火幕墻加高。保溫的防護(hù)層應(yīng)將保溫材料完全覆蓋。防護(hù)層厚度不應(yīng)小于3mm可采用玻鎂防火板、水泥板、鍍鋅鋼板或憎水型A級(jí)保溫砂漿，同時(shí)應(yīng)按表3.1在每層設(shè)防煙封堵。防火保護(hù)層可采用玻鎂防火板、水泥板、鍍鋅鋼板或憎水型A級(jí)保溫砂漿。以上方案對(duì)成本影響并不大，而且可以減小施工難度，增加層間防火封堵的防火效果。

4、展望

本文通過對(duì)幕墻層間防火封堵的重要性進(jìn)行分析，同時(shí)闡述了層間防火封堵在規(guī)范中的做法要求，但在實(shí)際工程的實(shí)施中，并不能僅僅按照規(guī)范照本宣科，機(jī)械的進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。第4部分的分析僅僅是對(duì)某一兩種情況進(jìn)行的建議和論證。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工過程中，節(jié)點(diǎn)的實(shí)際情況與建筑外立面的多樣性有直接的關(guān)系，而出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)更加多樣，這就需要更多的幕墻從業(yè)者參與進(jìn)來(lái)，從耐久性、變形能力、穩(wěn)定性、甚至是縫隙寬度等各個(gè)方面提供更加實(shí)用的節(jié)點(diǎn)建議。上述的節(jié)點(diǎn)建議的不妥之處，敬請(qǐng)各位同行和專家批評(píng)指正。