高層建筑幕墻中防火玻璃的應(yīng)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(yè)的不斷發(fā)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(shè)計(jì)。但是這種建筑形式一旦發(fā)生了火災(zāi),往往就會(huì)引起各種重大安全隱患,如果不能及時(shí)在第一時(shí)間控制火勢(shì),就會(huì)給周圍居民的生活安全造成嚴(yán)重威脅。所以,在未來的高層建筑幕墻設(shè)計(jì)工程中,還應(yīng)該不斷加強(qiáng)防火玻璃的引入,以便在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠很好地控制火災(zāi)和煙霧,也能很好地保護(hù)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(yè)的不斷發(fā)展,防火玻璃的整體性能得到了很大提高,對(duì)促進(jìn)建筑防火安全起到了重要作用。然而,在防火玻璃的實(shí)際發(fā)展過程中,各企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)壓力逐漸增大。如果想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)重要的主導(dǎo)地位,就應(yīng)該不斷提高防火玻璃的整體性能和種類。只有這樣企業(yè)才能贏得越來越多消費(fèi)者的信任,從而有效提高企業(yè)內(nèi)部的綜合發(fā)展,對(duì)企業(yè)未來的發(fā)展起到重要的指導(dǎo)和促進(jìn)作用。筆者主要對(duì)企業(yè)防火玻璃的主要類型進(jìn)行了一系列分析。

1.1 夾層的防火玻璃

在玻璃的實(shí)際制造過程中,必須首先滿足耐火條件,才能真正發(fā)揮防火玻璃的最大效率,防止高層建筑火災(zāi)對(duì)人民生命、健康、安全和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)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(zāi)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(shì)蔓延。這種夾層玻璃在實(shí)際使用過程中,如果長時(shí)間被陽光反射,夾層玻璃中的膠水會(huì)出現(xiàn)大面積的乳白色,這將嚴(yán)重影響防火玻璃的完整性,并可能影響高層建筑幕墻的實(shí)際使用。因此,在今后加強(qiáng)防火玻璃實(shí)際生產(chǎn)的過程中,應(yīng)更加注意這點(diǎn),并采取相應(yīng)措施及時(shí)解決這一問題。只有這樣夾層防火玻璃才能發(fā)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(shí)際應(yīng)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(shí),利用機(jī)膠片加入機(jī)械薄膜和金屬網(wǎng)組成的復(fù)合材料。在這種防火玻璃的實(shí)際應(yīng)用中,不僅可以有效地提高防火玻璃火災(zāi)預(yù)防的功能,而且可以將防火玻璃與相應(yīng)的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)連接起來,從而實(shí)現(xiàn)良好的火災(zāi)預(yù)防,這可以引起員工對(duì)火災(zāi)的關(guān)注,從而在短時(shí)間內(nèi)解決火災(zāi)問題,并防止火勢(shì)擴(kuò)大。也有人認(rèn)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(rèn)為這種夾層防火玻璃美感不高,且人們對(duì)夾層防火玻璃的關(guān)注和喜愛較少。在未來高層建筑幕墻的實(shí)際設(shè)計(jì)中,相關(guān)人員應(yīng)更加關(guān)注夾層防火玻璃,及時(shí)發(fā)現(xiàn)夾層防火玻璃實(shí)際生產(chǎn)過程中的各種視覺美學(xué)問題,并跟蹤問題進(jìn)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(xiàng)重要內(nèi)容,也是近年來比較新的防火玻璃技術(shù)。雖然這種玻璃技術(shù)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(shì)和煙霧蔓延方面發(fā)揮重要作用,從而減少火災(zāi)的嚴(yán)重影響。在單層防火玻璃的實(shí)際應(yīng)用過程中,相關(guān)人員將對(duì)該部分防火玻璃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,達(dá)到相應(yīng)的防火規(guī)范后方可用于高層建筑。通過研究和調(diào)查,在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于其良好的透光性,相關(guān)人員可以通過防火玻璃及時(shí)發(fā)現(xiàn)火勢(shì),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(shí)出現(xiàn)的各種問題。

2 防火玻璃在高層幕墻應(yīng)用中的要求

2.1 防火玻璃幕墻的設(shè)計(jì)要求

消防是建筑安全施工的重點(diǎn)任務(wù)。建筑各個(gè)區(qū)域的消防等級(jí),必須嚴(yán)格根據(jù)房屋建筑設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。在上述范圍內(nèi),所有的玻璃結(jié)構(gòu)均必須等于或大于了上述范圍規(guī)定的耐火等級(jí)。只有這樣才可將火災(zāi)的火焰、濃煙限制在規(guī)定范圍內(nèi),防止火勢(shì)蔓延,這樣為及時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu),它是整個(gè)建筑的主要構(gòu)件,其防火結(jié)構(gòu)又必須符合整個(gè)建筑的總體防火要求。而普通玻璃幕墻,作為整個(gè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(xiàn)代高耐火性能玻璃工藝的發(fā)展,單塊銫鉀耐火玻璃已應(yīng)用于外墻幕墻的建筑中,已取得優(yōu)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(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中有關(guān)建筑幕墻的防火設(shè)計(jì)的規(guī)定,必須滿足以下條件:

(1)明確設(shè)計(jì)主體。建筑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)根據(jù)建筑工程的特點(diǎn)對(duì)幕墻設(shè)計(jì)的防火等提出具體的規(guī)定,并確定其擔(dān)負(fù)的具體的設(shè)計(jì)職責(zé)。幕墻工程設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)必須具有一定的專業(yè)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),嚴(yán)格依據(jù)國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)規(guī)范及程序?qū)δ粔Ψ阑鹈娴倪x材、節(jié)點(diǎn)、細(xì)部結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)。

(2)玻璃幕墻的設(shè)置、層數(shù)、長度、面積和防火分區(qū)、防火間距及玻璃幕墻防火節(jié)點(diǎn)的耐火極限要求等應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50045-95(2005年版)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范。

(3)玻璃幕墻作為外護(hù)構(gòu)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(yīng)使用上懸構(gòu)件,打開夾角不得超過30°。但是,以建筑物幕墻設(shè)計(jì)作為外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑基本上都是屬于封閉性建筑,防火設(shè)計(jì)消防措施應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以預(yù)控為主、防消緊密結(jié)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(shè)計(jì)防火措施則要與建筑建設(shè)主體的消防系統(tǒng)綜合考慮。

(4)在玻璃幕墻上分格時(shí),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(fēng)墻裙要一致,避免一塊玻璃跨越二個(gè)防火分區(qū),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(qū)才能更加密封。

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

(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(shè)計(jì)耐火極限不小于1 h,且高度不小于0.8 m 的不燃燒實(shí)體裙樓,或在玻璃幕墻內(nèi)部各個(gè)樓層配置間距≤2 m 的自動(dòng)噴水噴頭;在建筑內(nèi)部消防分區(qū)設(shè)計(jì)通透的隔斷時(shí),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(shí),在地面與隔墻中間構(gòu)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(zhì)的耐火限值而確定。防火層要進(jìn)行隔離措施。JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)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(yīng)低于100 mm,而且要回填密實(shí);層間的防煙帶的石棉或礦棉應(yīng)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(yīng)選用防火密封膠,而防火的密封膠應(yīng)有法定檢測(cè)部門的防火檢驗(yàn)報(bào)告。

(9)幕墻所用的耐火、建筑材料應(yīng)當(dāng)選擇不燃燒性或難燃燒性材料,其品種、材料、耐火等級(jí)、鋪設(shè)厚度、防火特性應(yīng)當(dāng)滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),外表應(yīng)有防潮設(shè)施。

(10)目前,中國大多數(shù)的幕墻工程都是由施工公司自行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)文字和圖樣都需要通過原設(shè)計(jì)單位的審批。審查工作單位不但要審查設(shè)計(jì)總體方案、立面效果和平立面分格劃分,而且還要認(rèn)真檢查工藝流程和質(zhì)量、安全。然而,這種建筑材料在后期投入使用時(shí),往往會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量和安全問題,無法實(shí)現(xiàn)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(jí)的實(shí)際應(yīng)用中,如果加強(qiáng)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(shí)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(zhì)量不達(dá)標(biāo),則不會(huì)產(chǎn)生較好的防火效果。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),我國防火玻璃幕墻設(shè)計(jì)過程中只使用了大量的鋁合金結(jié)構(gòu)材料,然而龍骨結(jié)構(gòu)材料的資金投入不足。只有強(qiáng)對(duì)主龍骨材料的選擇,才能有效提高建設(shè)項(xiàng)目的整體開發(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高,人民的生活收入逐年增加。在實(shí)際選用防火玻璃的過程中,不僅要注意其實(shí)用性,還要增加其美感,不僅為人們創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)安全舒適的生活環(huán)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(jìn)防火玻璃逐漸滿足其透光率,顏色要與周圍環(huán)境相呼應(yīng),從而有效提高防火玻璃的整體美感。通過一系列的實(shí)際調(diào)查可以知道,在高層建筑幕墻玻璃的實(shí)際選擇過程中,一些人會(huì)選擇這種防火玻璃,因?yàn)樵鰪?qiáng)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(xiàn)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(cè)

耐火玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用與施工是否符合本建筑的消防安全規(guī)定,必須經(jīng)過耐火測(cè)試。中國防火玻璃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)滯后于發(fā)達(dá)國家。按照建設(shè)部制定的建筑安全玻璃與防火玻璃規(guī)范,借鑒英國、美國和日本的有關(guān)規(guī)范,同時(shí)參照上海中心的工作實(shí)際,筆者提議耐火玻璃幕墻耐火強(qiáng)度測(cè)試要重視以下兩方面。

3.1 防火玻璃幕墻框架系統(tǒng)的耐火檢測(cè)

在發(fā)達(dá)國家對(duì)消防玻璃幕墻的耐火試驗(yàn)中,關(guān)鍵是檢查防火玻璃和框架結(jié)構(gòu)整個(gè)體系的耐火完整性,并不是指簡單的拋開框架結(jié)構(gòu)測(cè)試后的防火玻璃。這就是說,只要耐火玻璃在耐火測(cè)試后還能保溫約2 h以上,如果幕墻結(jié)構(gòu)框架中出現(xiàn)穿火現(xiàn)象透或輔助材料(如耐熱膠帶)有火苗時(shí),即為耐火玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不符合要求。試驗(yàn)時(shí),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(yàn)防火特性。一組試驗(yàn)正面的耐火極限;另一組則試驗(yàn)?zāi)粔Ψ疵娴哪突饦O限。

3.2 防火玻璃幕墻玻璃受火尺寸的要求

日本標(biāo)準(zhǔn)將防火玻璃試樣和其實(shí)際的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以1∶1還原。為測(cè)試樣品采用實(shí)際使用中的最大尺度。該項(xiàng)目實(shí)際采用的防火玻璃必須在試樣規(guī)格范圍之內(nèi)。在《中國建筑安全玻璃防火玻璃標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定,被測(cè)玻璃的耐火規(guī)格必須與實(shí)際采用的最大規(guī)格1∶1進(jìn)行測(cè)試,大尺寸可以涵蓋小尺寸,小尺寸無法涵蓋和代替大規(guī)格。檢驗(yàn)部門和消防機(jī)構(gòu)要嚴(yán)格根據(jù)修訂后的規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)、檢查和認(rèn)證。

4 結(jié)語

隨著高層建筑的迅速發(fā)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(wěn)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(dòng)參考國外在高層建筑防火玻璃幕墻領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn),作為基礎(chǔ)和實(shí)際依據(jù),根據(jù)我國建筑的特點(diǎn),進(jìn)一步改善防火玻璃幕墻的施工工藝。