談玻璃幕墻防火設計要求及注意事項

1、 談玻璃幕墻防火設計的要求及注意事項摘要：隨著建筑業(yè)的發(fā)展，玻璃幕墻得到了廣泛使用。建筑外墻做成玻璃幕墻，利用玻璃的反射功能，充分解釋利用光與影轉換的機理，使得整個建筑物和周圍環(huán)境達到情景交融，建筑立面更具有一種溢光流彩的美感。玻璃幕墻外表華貴而又不失莊重，選材優(yōu)質考究也是一個建設單位經(jīng)濟實力雄厚的最佳象征，雖然造價昂貴，建設單位和建筑師還是樂意大量采用這種裝飾形式。由于種種原因，我國城市建設中裝飾工程目前還處于一種不規(guī)范的管理狀態(tài)中，玻璃幕墻的設計和安裝以及監(jiān)督互相脫節(jié)，常常會因設計、安裝人員對防火規(guī)范的理解不同甚至于缺乏安全方面的知識而在工程上遺留下許多問題，應得到建筑設計防火審核工作人員

2、的充分注意，及早發(fā)現(xiàn)及時處理，以免留下后患。在建筑工程設計中，重視與加強對幕墻工程的防火設計與節(jié)點處理，合理使用防火材料，對控制火災發(fā)生與減少火災發(fā)生時的蔓延速度等均能起到一定的作用。關鍵詞：玻璃幕墻；防火設計；注意事項幕墻安全功能的防火設計的重要性是不言而喻的。玻璃幕墻工程技術規(guī)范(jgj1022003)對幕墻的防火設計也提出了要求,但規(guī)范中對部分防火節(jié)點的要求并不很明確?，F(xiàn)根據(jù)工程實際情況,對玻璃幕墻的防火設計提出一家之言,不當之處敬請批評指正。1、防火原則一般來說，建筑防火主要由被動防火體系和主動防火體系構成，同時考慮建筑物內人員的安全疏散要求。被動防火主要是根據(jù)燃燒的基本原理，采取措施

3、防止燃燒條件的產(chǎn)生或削弱燃燒條件的發(fā)展，阻止火勢蔓延。如設置防火墻等；主動防火體系主要采取措施及早探測火災，破壞已形成的燃燒條件，把火熄滅或控制在一定范圍內，減少火災損失，如設置火災自動報警器、滅火設施和防排煙系統(tǒng)等。防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷屬于被動防火體系，其主要作用是防止火災的蔓延。而建筑物火災蔓延的方式由火焰蔓延、熱傳導、熱對流和熱輻射等四種，同時伴隨有煙氣的蔓延。除第一種方式是火焰通過直接引燃可燃材料使火災蔓延外，后三種方式都是以不同的熱量傳遞過程使可燃材料被引燃，從而造成火災的蔓延。因此，防火玻璃幕墻與防火隔斷設計的重點是在如何防止火災蔓延上。根據(jù)相關規(guī)范，建筑物的耐火等級要求是確

4、保建筑物在火災中不會在短時間內倒塌。防火玻璃幕墻與隔斷是建筑物的一部分，其作用也就是確?；馂陌l(fā)生后的一定時間內保持完好，即耐火性。因此，設計時其耐火等級的選取需根據(jù)其所在建筑物的耐火等級，所處建筑物的部位的防火要求來確定。根據(jù)建筑物火災蔓延的方式，以及防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的作用，其應有如下基本特性：(1)隔煙。即在火災發(fā)生時，能阻擋火災產(chǎn)生的煙氣從受火的一面?zhèn)鞯奖郴鸬囊幻妗＿@是最基本的要求，合理有效的阻擋火災產(chǎn)生的煙氣，避免形成煙囪效應，是控制火勢蔓延，保證疏散通道暢通或避難有效的根本。(2)耐火完整性。即在火災發(fā)生，其一面受火作用時，能在一定時間內防止火焰穿透或防止火焰在背火面出現(xiàn)。根

5、據(jù)建筑防火的設計要求，防火玻璃幕墻或防火隔斷應具有良好的完整性。如出現(xiàn)一燒即倒，一燒即垮或達不到防火時限的要求，火災也會蔓延，起不到減少火災損失的目的。(3)耐火隔熱性。即在火災發(fā)生，其一面受火作用時，能在一定時間內其背火面溫度上升不至于引燃背火區(qū)物品。如滿足了隔煙，保證了完整，但由于火災產(chǎn)生的熱量通過防火玻璃后大量的熱輻射導致背火面的易燃物燃燒，也沒有起到防火的作用。2、 防護設計注意事項當室內發(fā)生火災時,明火火焰、輻射熱甚至高溫煙氣很容易使幕墻的玻璃破裂、型材軟化而降低承載力甚至喪失承載力、結構膠失去粘結強度,最終可能致板塊墜落傷害到地面人員。因此有必要在人員最為集中的疏散通道口等部位上方

6、設置防護挑檐。此防護挑檐在設計時,應注意以下事項：(1)幕墻結構設計人員應充分理解規(guī)范的本質要求,在建筑立面美觀與安全防護方面應做到兩者兼顧, 絕不能單純?yōu)榱私ㄖ⒚娴拿烙^而盲目減少挑檐寬度。特別要注意的是此挑檐寬度宜從建筑幕墻的最外面起算,而不是從門洞口起算,對與幕墻整體外挑門洞內凹的結構,應從幕墻外表面起算。 當條件允許時,建議挑檐寬度宜適當加大,同時要考慮增大面積后的自身荷載。(2)因為通道口處為火災時人員的密集之處,在結構計算時必須考慮充足的安全系數(shù),不能按常規(guī)的結構設計。即不僅應考慮到正負風壓、結構自重、雨雪及積塵荷載,還必須充分考慮到上部物體墜落到挑檐時對挑檐產(chǎn)生的沖擊荷載;同時,

7、在選取板材時,應充分考慮到在上部沖擊荷載作用下,板塊可能產(chǎn)生破裂但不允許板塊掉落。因此建議優(yōu)先選取雙鋼化夾膠玻璃。(3)選取合適的結構形式:在同樣分格大小、厚度及荷載的情況下,玻璃板塊的最大應力隨板塊的支承模式的不同而各異。如采用框支承結構的玻璃板塊與采用四點支承結構的玻璃板塊, 當其它條件一致時, 框支承結構的玻璃板塊的應力要小于用四點支承的玻璃板塊應力(通常四點支承的玻璃板塊最大應力往往是孔邊應力,目前很多設計未對孔邊應力進行計算)。但框支承結構的建筑效果通常不如點支承結構的建筑效果。作為設計人員,應綜合考慮安全、 經(jīng)濟與美觀三方面的因素,力求三者兼顧。(4) 對玻璃板塊強度計算時, 應參

8、照建筑玻璃應用技術規(guī)程(jgj113-2003)的有關要求進行。尤其要注意的是此規(guī)程中對采光頂?shù)牟Ａ姸仍O計值是按照玻璃幕墻工程技術規(guī)范(jgj1022003)中玻璃強度設計值 50%取值。但此規(guī)程中又未提供雙鋼化夾層玻璃的強度設計值, 故建議在強度計算時按照玻璃板塊的總安全系數(shù)考慮風荷載的分項組合系數(shù)后再確定玻璃強度設計值。3、豎直方向的防火封堵設計上下樓層的防火封堵設計是幕墻防火設計的重中之重。根據(jù)建筑結構的不同,分以下幾種情況:(1)當幕墻內側有實體窗檻墻時(規(guī)范要求包括結構梁板及上部泛水高度800mm,根據(jù)躥火半徑,此高度宜為1200mm),通常此處防火節(jié)點做法如圖 1所示。對該節(jié)點,

9、設計應注意以下幾點:正確劃分板塊:幕墻設計人員應正確理解防火分區(qū)概念,樓面梁及實體窗檻墻是屬于上防火分區(qū)的隔斷, 因此對有窗檻墻的防火分區(qū)以樓面水平線劃分并不合理,而宜以樓面、 樓面梁及實體窗檻墻的外沿線進行劃分確定。當采用圖 1做法時,玻璃板塊并未穿越兩個防火分區(qū),與規(guī)范中的有關要求也并不矛盾,即使火災中樓面玻璃板塊破壞,由于上道防火封堵并未受到破壞,防火封堵仍可以起到有效的阻隔作用。圖1 上下層提高防火封堵效果的節(jié)點處理圖2 設計防火封堵節(jié)點的常規(guī)處理其一,與圖 1 相比,當下一防火分區(qū)內發(fā)生火災時,則樓層面的下塊玻璃由于直接暴露在明火中,易遭破壞(通常此種結構未采用防火玻璃)。而下塊玻璃

10、破壞后,則上一塊玻璃也直接暴露在明火中,盡管此時火災溫度有所下降,但一旦上塊玻璃破壞,與之相連的防火封堵其實也被破壞,樓層面上的這道防火封堵也就不起作用了。明火火焰雖然由于窗檻墻的保護不易躥至上一防火分區(qū), 但火災中產(chǎn)生的大量有毒煙氣卻因上道防火封堵的破壞而快速進入上一防火分區(qū)內,從而給上一防火分區(qū)內帶來安全隱患。其二,由于構造原因,采用圖2結構形式時,除非使用螺栓進行固定(需對芯管進行處理),否則樓層處橫梁的角碼固定存在困難。其三,采用此種結構時,由于室內窗檻墻通常在幕墻施工前已完成,故在樓層面處的防火封堵施工時,存在著嚴重的操作空間不足問題,如果在板塊安裝前進行防火封堵施工,則導致防火膠無

11、法施工。因此建議不宜采用圖 2所示的板塊劃分模式。若由于建筑原因必須采用這種劃分模式時,建議樓面處的玻璃采用防火玻璃,并且立柱的伸縮縫宜稍向下設置,以錯開橫梁的角碼位置?；蛘咴跇敲嫔系牡谝桓鶛M梁上方加做一道防火封堵, 以保證即使樓面處的板塊破壞但由于上道防火封堵未受破壞,仍可有效起到防火保護作用。但這種結構從室內看由于窗臺高度過高明顯影響視覺效果。防火層宜盡量設置在梁底下緣與吊頂齊平(或與梁底齊平),并設置在幕墻橫梁的下方。其目的也是為了保護預埋件、 鋼角碼等盡量不受火災的影響 (鋼材在 300oc400oc 時承載力會降低,600oc 時會失去承載力,鋁型材的耐火溫度更低)如果在火災中預埋件

12、及鋼角碼等受到嚴重影響后承載力降低,甚至喪失,這時,當整個幕墻骨架脫落時,其后果是極其嚴重的。窗檻墻上部與幕墻相交處宜增加一道防煙封堵。通常這種有窗檻墻的幕墻玻璃未采用防火玻璃,一旦該處玻璃破裂后,由于實體墻(包括梁與板等)的保護,通常明火火焰難以直接躥至上一樓層,但火災中產(chǎn)生的大量有毒煙氣會隨著玻璃的破裂而進入到上一樓層。如果在窗檻墻的上部與幕墻的相交處再增加一道防煙封堵的話, 此問題基本可以得到解決。采用此種結構時,防火層通常用 1.5mm厚的鋼板支撐內部的防火礦棉(通常幕墻玻璃為鍍膜玻璃,若為非鍍膜玻璃,則可用防火玻璃代替鋼板與礦棉,可參考圖3做法)。在設計時,應注意鋼板不能直接與幕墻玻

13、璃接觸,以避免在火災時鋼板受熱膨脹頂碎玻璃。但鋼板又不能與幕墻玻璃距離太大,以免在負壓作用時(火災時因室內溫度升高室內壓力大于室外,也相當于幕墻承受到負壓作用),鋼板與幕墻玻璃之間被拉脫形成明縫,造成煙氣上升使防火層起不到應有的防火效果。對特別重要的建筑幕墻,為確保安全,建議預埋件在防火層封堵前用防火漆涂刷二道。當火災影響到預埋件時,防火漆會遇熱膨脹充分保護預埋件,從而確保幕墻的主骨架不至脫落。(2)當樓層位置無窗檻墻(或梁高度小 800mm)時,采用圖1做法從安全防范角度考慮不夠理想。由于構造原因,上下防火分區(qū)通常有一板塊相連,而此板塊往往是支承在下一防火分區(qū)的橫梁上。當下一防火分區(qū)發(fā)生火災

14、時, 此玻璃板塊極易被破壞 (鋼化玻璃通常遇火58min破裂)。一旦玻璃破裂,由于缺乏實體墻的保護,煙氣甚至明火就極易躥至上一防火分區(qū)。因此對這種結構防火設計的關鍵是對此塊玻璃的處理方式。建議此節(jié)點做法如圖 3所示,即連接上下防火分區(qū)的玻璃板塊用防火玻璃(此片玻璃的高度宜大于躥火半徑,若玻璃高度過大,則宜上下設置兩道防火玻璃)。若幕墻玻璃為非鍍膜玻璃,則用夾絲雙鋼化防火玻璃代替鋼板與礦棉或用單片防火銫鉀防火玻璃進行封堵,若幕墻玻璃為鍍膜玻璃,則水平封堵也可參考圖 1 的水平封堵做法。圖3 無窗檻墻上層封堵處加以節(jié)點處理的方案4、水平方向的防火封堵同樓層水平方向的防火封堵設計與上述的豎直方向的防

15、火封堵設計在實質上是一致的。 但在設計時又極易被忽視。 根據(jù)建筑結構的不同,分為有無窗間墻兩種情況:(1)當水平兩個防火分區(qū)之間有窗間墻時,幕墻通常與窗間墻齊平 (幕墻在窗問墻外側的情況極少), 此時防火主要依靠窗間墻來實現(xiàn)。根據(jù) 高層民用建筑設計防火規(guī)范(gb50045-95,2001年版)中的第 5.2.2條要求,窗間墻的寬度宜大于 2m。若窗間墻寬度小于2m,則兩個防火分區(qū)處也需設置防火玻璃,做法如圖 4所示。圖4 外露窗間墻放火分區(qū)的節(jié)點處理示意圖(2)當水平方向兩個防火分區(qū)之間無窗間墻時,此防火封堵節(jié)點可參照樓層位置無窗檻墻時豎直方向的防火封堵設計(參見圖5)。但此處立柱宜從兩個防火分區(qū)的隔斷處開始設置。立柱在兩個防火分區(qū)處均需設置防火封堵,并應按室內裝飾要求選取合適的封堵材料。要注意的是防火分區(qū)分隔處的兩塊幕墻玻璃均應采用防火玻璃,而且此兩塊防火玻璃寬度之和不宜小于2m。圖5內窗間墻放火分區(qū)的節(jié)點處理示意