玻璃幕墙防火设计的探究

摘要：玻璃幕墙作为一种新型的建筑外维护结构，以其光亮、挺拔、现代、美观、装饰艺术效果好等诸多优点，正被大量地应用在现代建筑之中，但是建筑幕墙的防火设计关系到国家和人民生命财产的安全，应该引起我们的高度重视。本文针对玻璃幕墙建筑的火势传播特点，并针对玻璃幕墙的水平和垂直方向的防火设计做以论述和探究，阐述玻璃幕墙防火的重要性，以及加强防火设计的方式方法，进而确保玻璃幕墙工程的结构安全和使用功能。

关键词：玻璃幕墙；防火；封修；安全；

中图分类号：S611 文献标识码： A

玻璃幕墙是由金属构件和玻璃板组成的建筑外墙面围护结构。构成玻璃幕墙的材料主要有：钢、铝合金、玻璃、不锈钢和粘接密封剂。为了保证建筑外维护结构的水密和气密性，玻璃幕墙多采用全封闭式结构。玻璃幕墙上玻璃是主要的面材，由于玻璃很容易在火灾温度升高的过程中破裂，一旦建筑物发生火灾，火势蔓延危险性很大，常常会造成大量的人员伤亡和经济损失。下面就将从几个方面说明玻璃幕墙防火设计的相关问题。

一、玻璃幕墙的火势传播特点

现代建筑的玻璃幕墙主要用于高层建筑，而高层建筑火灾的特点鲜明，主要表现在三方面，分别是火势蔓延快、疏散困难、救援难度大。然而对于建筑玻璃幕墙而言其火势传播特点主要体现在以下两点上；

（1）.建筑物突然发生火灾，室内温度便急剧上升，用作幕墙的玻璃在火灾初期由于温度应力的作用即会炸裂破碎，导致火灾由建筑物外部向上蔓延。一般幕墙玻璃会炸裂、脱落，使大面积的玻璃幕墙成为火势向上蔓延的重要途径。

（2）.垂直的玻璃幕墙与水平楼板之间的缝隙，以及玻璃幕墙与隔断墙之间的缝隙，是火灾发生时烟火扩散的途径。

二、合理优化防火分区

按照防止火灾向独立的防火分区以外扩大蔓延的功能可将防火分区分为两类：其一是水平防火分区，用以防止火灾在水平方向之间扩大蔓延。水平防火分区一般采用防火墙或防火门、防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向分隔出的防火区域。它可以很好的阻止火灾在楼层的水平方向蔓延。防火分区应用防火墙分隔，也可采用防火卷帘加冷却水幕或闭式喷水系统，或采用防火分隔水幕分隔。其二是竖向防火分区，用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延。竖向防火分区是指用耐火性能较好的楼板及窗间墙（含窗下墙），在建筑物的垂直方向对每个楼层进行的防火分隔。

从防火的角度看，防火分区划分得越小，越有利于保证建筑物的防火安全。防火分区面积大小的确定应考虑建筑物的使用性质、重要性、火灾危险性、建筑物高度、消防扑救能力以及火灾蔓延的速度等因素。合理的防火分区对于控制火势蔓延有着举足轻重的作用，对于建筑玻璃幕墙的防火分区一定要和玻璃幕墙的竖向立柱相对应，避免同一块玻璃处于不同的防火分区而降低防火性能。

二、优化水平和垂直方向的防火封修

水平方向的防火封修设计主要是连续整体玻璃幕墙在竖向的防火分区。此时水平方向的防火封修节点宜设置横框，并与转接系统保持一定的距离，用至少1.5mm的镀锌钢板来承托水平方向的防火岩棉，防火岩棉的厚度不宜小于100mm，宜采用较大容重的防火岩棉，在封修的四周宜用防火密封胶密封，水平方向的封修宜铺设防烟胶，以防止烟雾传播蔓延。水平方向的封修必须与立面幕墙的背衬板牢固连接，连接紧固螺钉必须采用钢材质而不能选用铝材质的紧固螺钉。

相比于水平方向的封修，竖直方向的防火封修设计是幕墙防火设计的重中之重。根据建筑结构的不同，分以下几种情况：

1. 当幕墙内侧有实体窗槛墙时（规范要求包括结构梁板及上部泛水高度≥800mm，根据蹿火半径，此高度宜为1200 mm）。对该节点，设计应注意以下几点：

1.1.正确划分立面板块

玻璃幕墙设计人员应正确理解防火分区的概念，楼面梁及实体窗槛墙是属于上下防火分区的隔断，因此对有窗槛墙的防火分区以楼面水平线划分并不合理，而宜以楼面、楼面梁及实体窗槛墙的外沿线进行划分确定。玻璃板块并未穿越两个防火分区，与规范中的有关要求也并不矛盾，即使火灾中楼面玻璃板块破坏，由于上道防火封修并未受到破坏，防火封修仍可以起到有效的阻隔作用。建议不宜采用板块划分模式。若由于建筑原因必须采用这种划分模式时，建议楼面处的玻璃采用防火玻璃，并且立柱的伸缩缝宜稍向下设置，以错开横梁的角码位置。或者在楼面上的第一根横梁上方加做一道防火封修，以保证即使楼面处的板块破坏但由于上道防火封修未受破坏，仍可有效起到防火保护作用。但这种结构从室内看由于窗台高度过高明显影响视觉效果。

1.2.防火层宜尽量设置在梁底下缘与吊顶齐平（或与梁底齐平），并设置在幕墙横梁的下方，其目的也是为了保护预埋件、钢角码等尽量不受火灾的影响（钢材在300℃～400℃时承载力会降低，600℃时会失去承载力，铝型材的耐火温度更低）。如果在火灾中预埋件及钢角码等受到严重影响后承载力降低，甚至丧失，这时，当整个幕墙骨架脱落时，其后果是极其严重的。

1.3.窗槛墙上部与幕墙相交处宜增加一道防烟封修

通常这种有窗槛墙的幕墙玻璃未采用防火玻璃，一旦该处玻璃破裂后，由于实体墙（包括梁与板等）的保护，通常明火火焰难以直接蹿至上一楼层，但火灾中产生的大量有毒烟气会随着玻璃的破裂而进入到上一楼层。如果在窗槛墙的上部与幕墙的相交处再增加一道防烟封修的话，此问题基本可以得到解决。

1.4.采用此种结构时，防火层通常用1. 5mm的钢板支撑内部的防火岩棉

在设计时，应注意钢板不能直接与幕墙玻璃接触，以避免在火灾时钢板受热膨胀顶碎玻璃。但钢板又不能与幕墙玻璃距离太大，以免在负压作用时（火灾时因室内温度升高室内压力大于室外，也相当于幕墙承受到负压作用），钢板与幕墙玻璃之间被拉脱形成明缝，造成烟气上升使防火层起不到应有的防火效果。

2.当楼层位置无窗槛墙（或梁板高度小于800 mm）时，从安全防范角度考虑不够理想

由于构造原因，上下防火分区通常有一板块相连，而此板块往往是支承在下一防火分区的横梁上。当下一防火分区发生火灾时，此玻璃板块极易被破坏（钢化玻璃通常遇火5～8 min破裂）。一旦玻璃破裂，由于缺乏实体墙的保护，烟气甚至明火就极易蹿至上一防火分区。因此对这种结构防火设计的关键是对此块玻璃的处理方式， 即连接上下防火分区的玻璃板块用防火玻璃（此片玻璃的高度宜大于蹿火半径，若玻璃高度过大，则宜上下设置两道防火玻璃）。若幕墙玻璃为非镀膜玻璃，则用夹丝双钢化防火玻璃代替钢板与矿棉或用单片防火铯钾防火玻璃进行封修。另外采用此种结构时楼面处的横梁角码固定也存在一定的问题。

三、在玻璃幕墙设计中添加防火措施

1. 防火挑檐的设计

为了防止玻璃幕墙上玻璃的破碎脱落影响人员疏散和消防员扑救，在设计中，应该在玻璃幕墙建筑直通室外安全出口的上方设置宽度不小于1m的防火挑檐，以保证人员安全。

2. 机械排烟系统的审核

设计中对于自然排烟的玻璃幕墙建筑，要计算其开启窗户面积是否达到排烟要求，如达不到，则需增加机械排烟系统，以防止烟气危害。

3. 其它措施

为使玻璃幕墙达到更好的防火效果，提高玻璃幕墙本身的防火性能也是十分重要的。我们可以对玻璃幕墙室内一面涂以透明或不透明涂料做防火处理，也可以直接采用夹丝镀膜防火玻璃幕墙。此外，目前在现行的规范中，没有对玻璃幕墙加设自动喷水灭火系统进行明确的要求，但火灾情况下，玻璃幕墙的玻璃受热易破碎，从而导致火灾的蔓延扩大。而对玻璃幕墙加设自动喷水灭火系统，可以对玻璃幕墙起到大大的降温作用，从而有效地保护玻璃幕墙，防止火灾在楼层之间相互蔓延，从而可以防止火情进一步扩大，减少人员伤亡和损失。因此，建议在玻璃幕墙周边增设自动喷水灭火设施。

结束语

综上所述，玻璃幕墙火灾危险性必须重视。为了更好的预防玻璃幕墙的火灾事故，我们必须加强对玻璃幕墙工程的防火设计，采取以预防为主、自救为辅的方法。优化防火设计；采用合理的玻璃幕墙防火措施；做好各部位的防火构造设计，避免出现薄弱环节和安全漏洞；提高幕墙抵抗火灾的能力，在发生火灾时也能尽量减少人员伤亡和财产损失。

参考文献

[1] 《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T 139-2001；

[2] 杨萍.玻璃幕墙的消防设计要求[J]，消防科学与技术，2005（1）；

[3] 任金华.探析玻璃幕墙建筑的防火设计与施工，房地产导刊，2013（2）；

[4]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95；