玻璃幕墙的火灾危险性及对灭火救援的影响

秦洪超

【摘 要】本文分析了玻璃幕墙建筑火灾的危险性以及对灭火救援行动的影响，提出了改进措施及应急处置方法。

【关键词】玻璃幕墙；火灾危险性；灭火救援

随着经济的快速发展，玻璃幕墙作为一种新颖、前卫的墙体装饰方法，被各类建筑普遍采用。但发生建筑火灾，玻璃幕墙燃烧、爆裂以及火焰、烟气迅速蔓延的问题显著暴漏，严重威胁着救援官兵、周边群众的生命安全。因此分析玻璃幕墙火灾危险性及灭火救援影响，对于安全有效地开展灭火救援工作至关重要。

1 玻璃幕墙的应用现状

1.1 玻璃幕墙的定义和分类

玻璃幕墙是一种特殊的外墙装饰结构，它由支承结构体系和与建筑主体结构有一定位移能力、不分担主体结构承受力的建筑外围护结构组成。

玻璃幕墙根据结构形式可以分为框支承玻璃幕墙、点支承玻璃幕墙、全玻璃幕墙以及斜玻璃幕墙。现代社会中应用最广泛的是框支承玻璃幕墙，其又可以分为明框玻璃幕墙和隐框玻璃幕墙。

1.2 玻璃幕墙基本功能和应用的场所

玻璃幕墙赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，它充分的迎合了现代人群时尚、前卫的审美观点，是当代的一种新型墙体。而高层建筑玻璃幕墙普遍采用中空玻璃，它由镜面玻璃和钢化玻璃组成，隔层充入干燥空气的，具有防结霜、抗风压强度大、隔音、防潮、隔热等优点。

2 玻璃幕墙的火灾危险性

2.1 从耐火性能方面分析

玻璃幕墙建筑失火后，玻璃幕墙与楼板、隔墙之间存在缝隙，火焰和烟雾会沿着这些缝隙蔓延。玻璃幕墙结构中使用最多的材料是玻璃，虽然其属于不可燃材料，但在高温环境下由于玻璃自身的理化特性极易发生破裂。火灾实验研究发现，一般幕墙玻璃在205℃左右即会炸裂、脱落。而数据统计，火灾发生后10分钟后火焰的平均温度为700℃左右；20分钟内火焰温度达到800℃左右；30分钟内火焰平均温度为840℃左右；一小时内可达到925℃左右。即使耐高温的钢化玻璃破碎温度也仅为600—800℃，远低于火场温度。因此由于玻璃自身耐火性能的局限，当发生火灾时，玻璃幕墙受火焰灼烧易破裂，引起火焰迅速沿外墙上卷延烧。

2.2 从排烟效果方面分析

目前，大多玻璃幕墙类建筑均选用双层玻璃幕墙，其内外幕墙之间的夹层往往贯穿数个楼层，形成自下而上的通风通道。发生火灾时，如果玻璃幕墙破裂或者与楼板之间的缝隙封堵不严，则有可能造成火焰和烟气向四周房间蔓延。其次，如果双层玻璃幕墙内层玻璃破裂，火焰和烟气通过内外幕墙之间的夹层在“烟囱效应”下迅速向上蔓延，短时间造成上部房间着火，甚至将有毒烟气和火焰蔓延至全楼。同时玻璃幕墙结构中的铝合金框架在200—400℃时强度下降，结构变形，也会导致烟气透过玻璃与铝合金框架之间缝隙流入幕墙夹层，迅速向上蔓延。2009年11月30日，位于哈尔滨市南岗区东大直街的大世界商城发生火灾，其就是采用玻璃幕墙结构，由于楼层之间的防火效果不是很好，导致火势迅速蔓延，给消防队员的扑救造成了极大的困难，由一场小火酿成了大火，造成了很大的财产损失。

2.3 从人员疏散方面分析

玻璃幕墙的骨架主要由钢材和铝合金型材组成，其耐火性能都较差，铝合金结构型材受热条件下极易发生结构变形，250℃～300℃左右既失去承载能力，钢型材在300℃～400℃时强度下降，600℃时失去承载能力。而目前的玻璃幕墙结构设计中玻璃和框架之间多采用橡胶、聚乙烯泡沫材料等密封材料，此类密封材料能承受的温度变化范围仅在-40℃～+50℃之间。而建筑发生火灾，辐射热、高温烟气都使结构温度变化范围远远大于+50℃。在温度骤变情况下因变形伸缩不一致，结构受热膨胀变形过大，造成玻璃破碎、脱落，形成“玻璃雨”。火灾发生后常常等不到人员从建筑物内疏散完毕，玻璃幕墙结构已达到耐火极限，发生结构破坏，大楼的立面围护结构部分或全部丧失，影响人员疏散。

3 玻璃幕墙对灭火救援工作的影响

3.1 破拆困难、排烟不畅

玻璃幕墙在应用中，为了保证安全性，多使用钢化玻璃或夹层玻璃，而幕墙的支撑结构也普遍使用加固的铝合金等固件。为了达到防盗目的，在玻璃幕墙内侧甚至加装防盗窗或直接密封幕墙内窗。这样一旦发生火灾，对消防官兵破拆幕墙、营救被困者等战术产生十分不利的影响。同时由于空间闭塞，烟气难以散出，给被困人员的生命安全造成极大危害。2004年3月3日，山东省德州市齐河县某饭店发生火灾，该建筑共三层，外部全部采用玻璃幕墙。火灾从厨房引燃，短时间大量浓烟弥漫整个楼层无法排出，在二楼就餐的一家三口人逃生时被浓烟呛到，造成二名成年人窒息死亡。为了尽快排烟灭火，救援人员用登高车强力打碎玻璃才将浓烟排出，将火灾扑灭。

3.2 火焰、烟气蔓延迅速

当玻璃幕墙建筑发生火灾时，由于玻璃幕墙特殊的结构，特别是双层玻璃幕墙建筑，随着幕墙内侧玻璃的破裂或幕墙玻璃和楼板之间防火封堵不严，烟气以及火焰随着破裂口长驱直入，在内外玻璃面板狭窄的缝隙之间产生“烟囱效应”，迅速向上层建筑蔓延，威胁上层人员的生命安全，对救援人员堵截、控制火势也造成影响。2009年2月央址新厦附楼发生火灾，该建筑外里面采用玻璃幕与钛锌合金板屋架幕墙（屋架的结构形式为桁架）相结合。正是由于玻璃幕墙的破裂导致“引火风道”，酿成大火，造成不可估量的损失和很坏的社会影响。

3.3 幕墙构件爆裂、坠落

玻璃幕墙的材料由玻璃、骨架和粘连胶组成的。幕墙玻璃在205℃左右即会炸裂、脱落形成玻璃雨，而温度达到250—330℃时，铝合金类骨架将失去承载能力；温度达到600℃时，型钢类骨架失去承载能力。与其他建筑构件相比，对被困人员逃生和救援人员处置影响较大。2007年8月14日下午16时，上海在建的环球金融中心起火，由于高温的炙烤，导致着火楼层多扇玻璃幕结构玻璃爆裂。

4 玻璃幕墙类建筑火灾应对措施

4.1 玻璃幕墙选材应防火与安全并重

防火玻璃与其支撑框架对玻璃幕墙类建筑防火性能影响较大。特别是采用了耐火极限达不到要求的支撑框架，火灾初期即出现框架烧垮的现象，引起整个防火分隔的失效。因此在材料选择时应优先选择防火玻璃以及防火性能优秀的粘连胶剂，同时在玻璃幕墙的框架结构的选择方面也要注重抗高温的性能。

4.2 玻璃幕墙上设置自动灭火系统

火灾情况下，玻璃幕墙破碎，是火灾蔓延的首要通道，而合理设置自动灭火系统可以有效地保护玻璃幕墙，防止楼层之间火势蔓延。因此，在玻璃幕墙内侧分散设置自动温感或烟感喷头，当建筑内部发生火灾，随着温度的升高，感应喷头自动对玻璃幕墙进行灭火降温，即可以保护玻璃幕墙结构防止发生破裂、坠落，又可以阻挡烟气、火焰通过玻璃幕墙夹层蔓延。

4.3 玻璃幕墙上设置易破拆点

玻璃幕墙由于防火、抗爆的要求多采用钢化玻璃、夹层玻璃。由于玻璃过于坚硬，对火灾初期的救人、灭火以及排烟战术影响较大，不利于破拆以及被困人员的逃生。因此在保证玻璃幕墙防火性能的基础上，设置固定的易破拆点，便于救援人员顺利进入楼层开展灭火搜救。其具体方法可以在玻璃幕墙建筑的每一层设置一两扇强度较弱的玻璃面板并设置明显标记，有利于救援人员破拆、排烟。

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[责任编辑：杨玉洁]