门窗的耐火完整性研究
2019-12-16张海峰
张海峰
【摘要】为满足《建筑设计防火规范》GB50016的要求，本文从建筑五金如何满足塑料门窗耐火完整性要求的角度出发，阐述其五金的设计、结构及工艺方面的问题，该耐火五金具有性能可靠、寿命长、系列配套齐全、适合批量化生产等优点，已广泛应用于工程上。
【关键词】塑料门窗;防火窗;耐火窗;耐火完整性;耐火五金;防火五金
《建筑设计防火规范》 GB50016实施以来，极大地推动了耐火窗的发展与应用，也加快了耐火材料行业的快速发展，同时也增加了建筑门窗的功能。塑料门窗的耐火完整性的实现，可采用先进的防火技术，来满足建筑防火规范的要求;影响塑料门窗耐火完整性的因素主要有玻璃、型材、五金、密封材料等几个方面，其中五金起着非常重要的作用。
1.国家标准及规范要求
国家标准GB 50016-2014《建筑设计防火规范》于2015年5月1日实施以来，明确提出（第5章民用建筑第5.5节安全疏散和避难第5.5.32条）对建筑外门、外窗耐火完整性要求，其规定为：
建筑高度大于54m的住宅建筑，每户应有一间房间符合下列规定：
1.应靠外墙设置，并且设置可开启外窗
2.内、外墙体的耐火极限度低于1.00h时，该房间的门宜采用乙级防火门，外窗的耐火完整性不宜低于1.0h 。
第6章建筑构造 第6.7节建筑保温和外墙装饰 第6.7.7条中规定：
6.7.7 除本规范第6.7.3条规定的情况外，当建筑的外墙外保温系统按本节规定采用燃烧性能为B1、B级的保温材料时，应符合下列规定：
1.除采用B级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墙上的门、窗的耐火完整性不应低于0.5h。
2.应在保温系统中每层设置水平防火隔离带。防火隔离带应采用燃烧性能为A级的材料，防火隔离带的高度不应小于300mm。
2.基本概念
门窗耐火完整性：在标准曲线实验条件下，耐火窗单面受火时，在一定时间内阻止火焰和热气穿透或者在背火面出现火焰的能力。
3.建筑门窗耐火完整性影响因素（见下表）
作为门窗五金件，实现建筑门窗的耐火完整性，摆在了门窗五金配套企业的面前，而建筑门窗五金件材料一般包括金属材料（碳素钢、不锈钢、铝合金、锌合金、铜合金等）和非金属材料等，在既有技术和工艺条件下的门窗五金件，如合页，全部采用一次成型工艺，材质大多为锌合金、铝合金、工程塑料等，其存在的缺陷为材料熔点低（<400℃），不能满足门窗的耐火完整性规范要求，而建筑耐火窗五金系统（包括合页、传动器和执手等），除去执手外，所有其他部件均采用优质不锈钢材质，系统部件熔点在1430～1500℃之间，耐火性能优越，耐火完整性1小时以上。无论是从设计还是工艺上，均已满足国家规范要求，且通过了國家权威机构检测，性能指标优良，可有效地延长整窗耐火时间。
4.门窗五金常用材料熔点对照表
4.1常用金属材料熔点对照表
名称 熔点 ℃ 热导率
W/
（m2·K） 比热容
J/
（kg·K） 名称 熔点
℃ 热导率
W/
（m2·K） 比热容
J/
（kg·K）
灰铸铁 1200 46.4-92.8 544.3 铝 658 203 904.3
铸钢 1425 - 489.9 铅 327 34.8 129.8
低碳钢 1400-1500 46.4 502.4 锡 232 62.6 234.5
黄铜 950 92.8 393.6 锌 419 110 393.6
青铜 995 63.8 385.2 挤压铝合金 655 - -
铸造锌合金 380-386 108.9 - 铸造铝合金 680-690 - -
4.2常用工程塑料熔点对照表
材料名称 熔点℃ 材料名称 熔点℃
甲醛POM 165-175 改性聚苯乙烯ABS 120-136
聚乙烯PE 120-136 PA（尼龙） ≥120
聚氯乙烯PVC 150-200 环氧树酯EP ≥270
聚丙烯PP 148-176 聚碳酸酯PC 225-250
5.门窗五金解决方案分析
为满足《建筑设计防火规范》GB50016的要求，结合我国建筑门窗市场的现状，门窗五金企业在总结现有门窗五金系列的基础上，改进门窗五金原材料，调整产品结构，改造现有工艺，开发出满足建筑门窗耐火完整性要求的耐火五金子系统，以满足建筑门窗市场的需求，现以塑料门窗内平开下悬五金系统及内平开五金系统为例，加以分析。
耐火五金系统按开启方式、耐火时间可分为：
1.耐火完整性1.0小时的窗用内平开下悬五金系统;
2.耐火完整性0.5小时的窗用内平开下悬五金系统;
3.耐火完整性1.0小时的内平开五金系统;
4.耐火完整性0.5小时的内平开五金系统。
5.1.塑料窗用内平开下悬五金系统（耐火完整性分别为0.5、1小时）
示意图如图1。
其中：1—传动锁闭器;2—防误操作器;3—传动机构用执手;4—锁点;5—门窗扇;6—门窗框;7—斜拉杆;8—上角部合页（铰链）;9—下角部合页（铰链）;10—摩擦式撑挡。
实物图如图2。
基本配置要求：
序号 名称 货号 材质 数量 备注
1 上合页（铰链） SSJ08 YZZnAl4Cu1 1
2 斜拉杆部件 SPX0921XX Q235 1
3 转向角 SZJ0516161.2 Q235 1
4 锁座 SXK040-01 304 3
5 锁座垫片 SXK040-02 304 3
6 传动器部件 SLDA12XXXX Q235/ZG304 1 火完整性1.0小时
SLDA13XXXX SPCC 1 耐火完整性0.5小时
7 防误操作器 MWC006 YZZnAl4Cu1 1
8 挡块 DK0609 YZZnAl4Cu1 1
9 提起器装置 STQ0116162.4 Q235 1
10 提起器座 TQZ003 TQZ004 Q235与ABS 1
11 下合页（铰链） CXJ10943600L/R Q235 1
12 执手 FZ10626XX YZZnAl4Cu1 1
技术特点：
（1）该五金部件主要材质为Q235，熔点可达1400℃以上，耐火性能优良;
（2）采用“T”形锁订和“凹”形销座，构成防撬结构，增加整窗安全使用性能;
（3）上、下合页（铰链）采用三维可调结构，方便门窗的安装以及使用调节;
（4）带有防误操作装置，可有效防止误操作，提高五金使用寿命;
（5）传动器中心距：7.5和15。
5.2 塑料门窗用内平开五金系统
5.2.1塑料门窗用内平开五金系统（耐火完整性0.5小时）
示意图如下：
其中：1— 窗框;2—窗扇;3—下部合页（铰链）;4—上部合页（铰链）;5— 摩擦式撑挡;6— 传动锁闭器;7— 传动机构用执手。
实物图如下：
基本配置要求见表1。
技术特点：
（1）该五金主要部件材质为Q235，熔点可达1400℃，耐火性能优良。
（2）采用“T”形锁钉和“凹”形销座，构成防撬结构，增加整窗安全使用性能;
（3）上、下合页（铰链）采用三维可调结构，方便门窗的安装以及使用调节。
（4）传动器中心距7.5和15。
5.2.2塑料窗用内平开五金系统（耐火完整性1小时）
实物图如下：
基本配置要求见表2。
技术特点：
（1）传动锁闭器耐火部位采用铸钢304材质，熔点高达1500℃，耐火性能更佳，其他主要部件材质为Q235，熔点可达1400℃;
（2）采用“T”形锁钉和“凹”形销座，构成防撬结构，增加了整窗的安全使用功能;
（3）上、下合页（铰链）采用三维可调结构，方便门窗的安装以及使用调节;
（4）传动器中心距7.5和15。
6.防火五金与耐火五金的区别
在阐述防火五金与耐火五金之前，先要对防火门窗和耐火门窗做一了解和区别。
6.1防火门窗和耐火门窗的区别
6.1.1 功能不同
防火门窗：不属于建筑外门窗，而是正规的消防产品，突出其防火性能，防火性能则是在火灾发生时，门窗能在一定时间内阻止火势和烟雾从燃烧的一面向另外一面蔓延，为人员逃生和救援赢得时间。防火门窗需要具备两个性能：一是耐火时间符合标准，二是可以自动关闭，其验收是由国家消防部门纳入消防验收项目;防火门窗又分为A级隔热和C级非隔热两种产品，隔热产品不但能防火还能隔温，是专门用于防火分区、防火隔断的门窗产品，非隔热防火即指只需要在规定时间内满足耐火完整性，不需要满足隔热性的门窗。
耐火门窗：属于建筑外门窗产品，不是正规消防产品，而是在常规门窗上增加了對耐火时间的要求，突出其物理性能，主要指建筑外门窗应具备必要的节能、通风、抗风压、气密、水密、采光等性能，同时，还需要一定的舒适和安全耐久性、耐火完整性等。
6.1.2 所用框架材料不同
防火门窗主要是钢框架类，而耐火门窗主要是铝合金、PVC、木、复合材料等。
6.1.3门窗开启扇启闭控制方式不同
防火门窗需额外配置自动启闭控制装置，而耐火门窗无需配置自动启闭控制装置。
6.2 防火五金与耐火五金的区别
防火五金是一个预防的五金概念，具有一定的主动性。防火五金是能够主动防止火的燃烧或能阻止火势发展，并能自动关闭或开启或能主动报警的五金系统。而耐火五金其实是一个耐受（经受）的五金概念，具有一定的被动性。耐火五金就是能经受住火焰燃烧一定时间的五金产品，是一个五金件的单体和组合。在防火窗标准GB16809-2008中3.5有明确的规定，在欧标EN1634-1 2006、德国标准DIN18095自动启闭已成为硬性规定。
另外，耐火五金并不是人们真正的需求，而是具有主动意义的“防火智能五金”（自动关闭、自动报警及主动干预）才是未来的趋势，因为这种五金不仅能提前感知到火烟等灾害的发生，并告知人们提前逃生，同时也能主动联系消防系统（而不是被动的接收火灾报警信号）进行灭火或救助。
6.2.1应用场合不同
防火五金一般应用于消防产品上，如防火门五金、防火窗五金。而耐火五金应用于居住建筑和公用建筑上，是满足门窗物理性能的一项要求。
6.2.2产品应用的基础原材料不同
防火五金所用原材料多为不锈钢，极少为普通碳钢，如：防火合页、防火锁具、顺位器、逃生推杠等，而耐火五金所用原材料多为不锈钢，普通碳钢、高硬度铝合金、耐火锌合金类。
6.2.3产品结构不同
防火五金多为单点锁闭系统，操作程序简单，有利于逃生，如：逃生推杠门锁类、卷舌合页类;而耐火五金多为多点锁闭系统，能够满足门窗的物理性能，达到耐火完整性的要求，为逃生及避难争取宝贵的有效时间。
6.2.4 与型材的链接方式不同
防火五金应用的型材多为碳钢及不锈钢材料，直接与型材固定连接;而耐火五金应用的型材多为铝合金、PVC、木、复合材料等，门窗五金主要受力部件为钢质材料或不锈钢材料，并做必要的防腐处理或抛丸处理，所有与型材的装配，均确保五金与塑料门窗中的增强型钢有效地连接。
7.结束语
《建筑设计防火规范》GB50016的实施，促进了门窗行业的快速发展，耐火完整性0.5小时及1.0小时的规定要求，迫使玻璃、塑料型材、五金、密封材料等相关企业利用科学的先进技术，改变原材料、调整配方、采用先进工艺，不断开发新产品，这对行业的健康发展、产品质量及功能的提升都有非常重要的现实意义。但是，耐火五金只是满足标准规范的要求，应用于居住建筑和公用建筑中更有发展潜力，真正做到主动地“防火智能五金”系统，才是未来的发展方向，更好地满足人们的需求。
参考文献
[1] GB12955-2008《防火门》
[2] GB16809-2008《防火窗》
[3] GB 50016-2014《建筑设计防火规范》
[4] RISN-TG019 —2015《建筑门窗配套件应用技术导则》
[5] GB 32223-2015 《建筑门窗五金件 通用要求》
[6] RISN-TG026 —2016《建筑系统门窗技术导则》
【作者单位：亚萨合莱国强（山东）五金科技有限公司】
【中图分类号】TU228
【文献标识码】A
【文章编号】1671-3362（2019）11-0052-04
