耐火窗在工程實施過程中的應(yīng)用探討

伍小強，張金皓

（重慶華廈門窗有限責任公司，重慶 401329）

0 引言

近年來，國內(nèi)外因建筑失火造成人的生命和財產(chǎn)損失的事件頻頻發(fā)生。 在建筑設(shè)計中，采用必要的技術(shù)措施和方法來預防建筑火災和減少建筑火災危害、保護人身和財產(chǎn)安全，是建筑設(shè)計的基本消防安全目標[1]。 建筑防火設(shè)計規(guī)范中針對高于54m 的住宅建筑外窗提出了耐火完整性的要求，其完整性體現(xiàn)在：平時它是一個具有符合抗風壓、氣密、水密、保溫隔熱、隔聲等要求的建筑外窗，但當發(fā)生火災時，它是阻擋火焰向室內(nèi)蔓延、保護人生命的耐火窗。本文從對耐火窗的認識、耐火窗與防火窗的對比、常見耐火窗應(yīng)該具備的構(gòu)造要求及耐火窗的設(shè)計選用四個方面對耐火窗在工程實施過程中的易混點進行了梳理和分析。

1 關(guān)于耐火窗

《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》（GB/T 31433—2015）給出了門窗耐火完整性的定義：即在標準耐火試驗條件下，當建筑門窗某一面受火時，在一定時間內(nèi)能阻止火焰和熱氣穿透或在背火面出現(xiàn)火焰的能力[2]。

耐火窗，顧名思義就是在關(guān)閉狀態(tài)下具有一定耐火完整性要求的建筑外窗[3]?！澳突鹜暾浴弊钤绯霈F(xiàn)在《防火窗》（GB 16809—2008）的產(chǎn)品標準中[4]，隨后在《鋼門窗》（GB/T 20909—2017）和《鋁合金門窗》（GB/T 8478—2020）的產(chǎn)品標準中進行了沿用。 現(xiàn)行的建筑設(shè)計規(guī)范對外窗的性能有抗風壓強度、氣密性、水密性、保溫隔熱性、隔聲性、采光性等要求，這些要求在相應(yīng)的產(chǎn)品標準中具有對應(yīng)的分級和檢測方法，可以實現(xiàn)技術(shù)要求和驗證的法理閉合。 其中，明確規(guī)定C 類鋼質(zhì)防火窗不能替代耐火窗使用。

2 耐火窗與防火窗的對比

關(guān)于“防火窗”和“耐火窗”，市場上對它們二者的認識是比較混亂的，在設(shè)計、選用、施工、檢測及驗收過程中也存在一些問題，比如存在這樣的認識：耐火窗就是防火窗，耐火窗就是金屬窗裝上防火玻璃等。其實不然，耐火窗是在建筑發(fā)生火災時，用來保護未及時逃出的人員在避難間（俗稱安全房間）等待救援的外窗。為了更好區(qū)分耐火窗與防火窗，從以下幾個方面進行比較：

2.1 產(chǎn)品標準

目前市場上耐火窗主要有彩鋼復合耐火窗和鋁合金耐火窗。彩鋼復合耐火窗執(zhí)行的《鋼門窗》（GB/T 20909）產(chǎn)品標準[5]，鋁合金耐火窗，執(zhí)行的《鋁合金門窗》（GB/T 8478）的產(chǎn)品標準[6]。 防火窗則分為隔熱防火窗和非隔熱防火窗， 均執(zhí)行的 《防火窗》（GB 16809—2008）的產(chǎn)品標準。二者所執(zhí)行的產(chǎn)品標準不同，型材、玻璃、五金配件、物理力學性能和型式檢驗要求以及檢測方法要求等方面就完全不同。

2.2 適用的范圍和應(yīng)用的場景

住宅建筑耐火窗主要安裝在：（1）普通建筑外墻（B2 級保溫，h≤27m；B1 級保溫，27m＜h≤100m，建筑外墻上門、窗的耐火完整性不應(yīng)低于0.5h）；（2）建筑高度大于54m 的住宅建筑，每戶應(yīng)有一間房間符合下列規(guī)定：外窗的耐火完整性不宜低于1h。

防火窗主要安裝在：防火墻（防火分區(qū)之間3h 不燃性墻）和防火隔墻（建筑內(nèi)重點房間隔墻）[7]。

2.3 遇險啟閉方式

耐火窗的開啟一般為手動啟閉，有條件的情況下宜采用遇火自動關(guān)閉裝置。防火窗采用最多的類型為固定窗，若采用活動式可開啟防火窗必須采用遇火自動關(guān)閉裝置，雙扇可開啟防火窗還必須裝配關(guān)閉順序器。

2.4 反復啟閉

按照要求，耐火窗至少反復啟閉1 萬次以上，而防火窗僅需要100 次開啟或關(guān)閉試驗。

2.5 耐火類型

耐火窗主要防室外火，即迎火面在室外。 防火窗主要防室內(nèi)火，即迎火面在室內(nèi)。兩者檢測時的方法和升溫條件不同。

2.6 耐火性能

耐火窗僅要求0.5h或1h 的耐火完整性。 防火窗相對耐火窗的耐火等級更多；防火窗分為隔熱性防火窗（也稱A 類防火窗）和非隔熱性防火窗（也稱C 類防火窗）。 隔熱性防火窗既要滿足一定時限的耐火完整性，還要滿足耐火隔熱性的要求；非隔熱防火窗僅要求耐火完整性。

2.7 其他主要性能

耐火窗除具有耐火完整性外， 還需滿足建筑外窗的抗風壓、氣密、水密、隔聲、保溫隔熱等性能要求。 防火窗除耐火性能外，僅需要滿足較低的抗風壓和氣密性要求。

2.8 管理

耐火窗屬于非消防產(chǎn)品。 A 類防火窗屬于需進行產(chǎn)品認證的消防產(chǎn)品。

圖1 鋁合金耐火窗65系列通用節(jié)點圖

3 耐火窗的構(gòu)造要求

國家標準 《建筑幕墻、 門窗通用技術(shù)條件》（GB/T 31433—2015）[2]對塑料外門窗和鋁合金外門窗的耐火構(gòu)造提出了要求：“對有耐火完整性要求的外門窗……塑料外門窗、 鋁塑復合外門窗、鋼塑共擠外門窗、鋁塑共擠外門窗型材所用加強鋼或鋁襯應(yīng)連接成封閉的框架，并在玻璃鑲嵌槽口內(nèi)采取受火后能防止玻璃脫落的措施”，安裝使用的耐火窗要與檢測報告的產(chǎn)品材料、結(jié)構(gòu)和性能具有一致性[1]。

目前市場上建筑門窗主要有塑鋼窗、鋁合金窗、彩鋼窗，因目前的塑鋼窗產(chǎn)品標準中沒有明確具體的耐火完整性要求，本文僅對斷橋鋁合金耐火窗和灌注式彩鋼耐火窗構(gòu)造要求進行介紹。

3.1 斷橋鋁合金耐火窗的耐火構(gòu)造要求

《建筑防火、排煙構(gòu)造設(shè)計圖示（三）耐火窗》（DJB T50—136）圖集中，以65 系列通用節(jié)點圖為例（圖1）[8]，鋁合金耐火窗在普通節(jié)能窗構(gòu)造的基礎(chǔ)上主要進行了以下防火技術(shù)處理：（1） 框、扇型腔內(nèi)添加了適配型材的加強鋼襯，且在四角處利用角部連接鋼片連接成封閉的框架；（2） 在框、 扇型腔內(nèi)裝填了遇火膨脹的硬質(zhì)防火膨脹條，保證在鋁合金型材熔化后充填孔隙，防止玻璃脫落；（3） 在框扇結(jié)合部、扇框和玻璃結(jié)合部采用了阻燃膠條、防火棉條和防火膠；（4） 采用6mm 以上的防火玻璃。

3.2 灌注式彩鋼復合耐火窗的耐火構(gòu)造要求

根據(jù)現(xiàn)行的耐火窗檢測標準，耐火窗在進行耐火完整性測試時，試驗爐內(nèi)溫度的上升隨時間而變化，應(yīng)按下列函數(shù)關(guān)系式進行升溫控制[9]：

式中：t——試驗所經(jīng)歷的時問，min；T——升溫到t 時間的爐內(nèi)平均溫度，℃。

表示以上函數(shù)的曲線，即“時間-溫度標準曲線”（圖2） 。

圖2 時間-溫度標準曲線[10]

圖3 灌注式彩鋼耐火窗60系列固定平開組合節(jié)點圖

從圖2 可知，若要滿足0.5h 的耐火時限，窗的桿件系統(tǒng)應(yīng)在800℃的燃燒溫度下不失效、不熔化。 鋼材的軟化溫度約在600℃，熔化溫度1500℃，具有優(yōu)良的耐高溫性能。

《建筑防火、排煙構(gòu)造設(shè)計圖示（三）耐火窗》（DJB T50—136）[8]，圖集中彩鋼復合耐火窗以灌注式彩鋼60 系列固定平開組合耐火窗節(jié)點圖為例（圖3），灌注式彩鋼復合耐火窗因本身優(yōu)異的耐高溫性能，用作耐火窗時，其桿件系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟簡單、直觀，并容易檢查驗證。 同時采用防火五金附件、防火玻璃、阻燃膠條和密封膠可滿足建筑外門窗的耐火完整性要求。

4 耐火窗的設(shè)計選用

4.1 標準體系

首先，建筑門窗是工程產(chǎn)品，其各項性能技術(shù)要求的來源是門窗所依附的建筑，建筑設(shè)計的各種規(guī)范、標準是門窗設(shè)計的上位“法規(guī)”，因此，門窗的設(shè)計選用應(yīng)遵循建筑設(shè)計規(guī)范、標準要求。 這些規(guī)范不限于通用建筑設(shè)計規(guī)范、單項（性能）建筑設(shè)計規(guī)范、單體建筑設(shè)計規(guī)范、綠建設(shè)計標準、節(jié)能設(shè)計標準等。

門窗設(shè)計應(yīng)以工程為導向， 將建筑設(shè)計的要求作為設(shè)計輸入，選擇的產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合國家、行業(yè)或地方標準的規(guī)定。 這些建筑門窗產(chǎn)品性能既要滿足抗風壓強度， 又要滿足氣密、 水密、節(jié)能、隔聲、耐火、采光等要求。

4.2 可靠性

近年來，在建筑門窗上安全事故屢屢發(fā)生，造成的危害觸目驚心，成為社會關(guān)注的熱點。 建筑外窗的可靠性、安全性將是未來對建筑的強制要求，應(yīng)得到足夠的重視。 而耐火窗的安全性和耐火的可靠性尤為重要，選取耐火窗時，可進行如下甄別：

（1） 主要構(gòu)造耐火性能的可判斷性

耐火窗的耐火性能可靠性除通過試驗和檢測外，還應(yīng)滿足用戶的可驗證性。 耐火窗的主要結(jié)構(gòu)材料為型材、玻璃和五金附件。型材、五金附件的耐火性能可通過材質(zhì)的熔點溫度進行判斷。玻璃的耐火性可以從是否是防火玻璃進行判斷。雖然火災對于整個市場而言是小概率事件，在平時它是否具有耐火性能是體現(xiàn)不出來的，特別是當選用的耐火窗采用了較多隱蔽的、難以驗證的技術(shù)措施時，設(shè)計者和業(yè)主均難以判斷和驗證。 因此，設(shè)計時宜選用可直觀判斷和無需證明其窗框、窗扇耐火性能的技術(shù)。

（2） 實施過程的可驗證性

耐火窗的可靠性必須考慮實施過程中生產(chǎn)和安裝環(huán)節(jié)，應(yīng)保證耐火窗在工程運用中滿足相關(guān)規(guī)范和工藝的要求，如：采用防火膠、填充適宜的防火膨脹條和鋼襯。

（3） 耐久性

必須考慮耐火窗的功能和性能是否會隨著時間、溫度的變化而發(fā)生改變，比如型材的耐久性、防腐性，防火膨脹條的耐久性等。

4.3 耐火窗具體設(shè)置建議

耐火窗的具體設(shè)置及技術(shù)要點應(yīng)該在建筑設(shè)計圖紙和門窗二次深化圖中進行明確表達，工程中經(jīng)常遇到的問題[11]，如表1 所示。

表1 耐火窗設(shè)置要點一覽表

5 結(jié)語

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）于2015 年5 月1 日起實施，其中提出了不同建筑高度與外墻保溫材料及門窗耐火完整性的應(yīng)用要求，其中也涉及住宅建筑外窗，因此對門窗行業(yè)提出了新的要求。 本文全面對比了耐火窗和防火窗的不同，準確把握了耐火窗的技術(shù)構(gòu)造，并對耐火窗的設(shè)計選用提出建議，旨在為設(shè)計方、甲方、供應(yīng)商以及驗收部門等相關(guān)人員科學完整地理解耐火窗提供幫助。