建筑设计中幕墙工程防火做法初探

蒋敏 王超

摘 要 在高层及超高层建筑设计中，幕墙的防火设计是建筑外立面设计中要考虑的重要方面，从火灾危害及蔓延机理出发，总结防火设计的原则和目标、防火构造要求及构建性能要求，同时总结相关的项目中较常用的做法。

关键词 幕墙;高层建筑;防火;设计

概述

使用建筑幕墙的建筑一般为总建筑及平面规模大、建筑高度高、使用功能复杂、建筑内部可燃物多的高层、超高层建筑或多层大型建筑，其内部设置的中庭、管井等竖向空间，火势蔓延途径多、速度快，扑救难度大。因此，此类建筑的幕墙防火性能是阻止火灾蔓延的重点。

1幕墙火灾的危害

玻璃幕墙有大量的金属构件，由于有外露防腐的要求，经常大量使用耐火性能比较差的铝材。铝合金在250℃左右抗拉强度降低到原来的1/2，370℃左右抗拉强度几乎全部损失;火灾时，火焰的辐射热、高温烟气都会使幕墙结构膨胀，造成玻璃破碎脱落[1]。另外，玻璃受火碎裂、脱落，会伤害到逃生人员和救援人员。

2建筑幕墙火势蔓延的机理

在火灾初期，玻璃尚未开裂掉落前，浓烟、火焰会通过垂直幕墙与水平楼板之间往往存在缝隙向上层扩散[2]。当幕墙玻璃到达250℃时会炸裂，火焰可从幕墙外侧窜至上层墙面烧裂上层玻璃幕墙后，窜入上层室内[3]。

3建筑幕墙防火要求

国家的消防方针和原则是“防消结合”“预防为主”。消防的主要内容就是“防”和“消”，防火从措施上有：报警、围堵、遏制[4]。其中，火灾自动报警、排烟、喷淋等报警、遏制措施属于主动式的防火，幕墙防火、防火墙的设置等围堵措施属于被动式防火。

3.1 幕墙防火的原则和目标

幕墙防火是一种被动式的防火，是希望提高外墙的耐火时间，争取救援时间。除了符合消防规范的要求外，要注意以下几个基本准则：①受力构件要有防火保护;②防火节点1小时不透烟[5];③防火节点1小时不蹿火;④防火节点要做到压风时不挤碎玻璃，吸风时不产生缝隙;⑤上层的玻璃只能裂，不能因掉落而形成空洞[6];⑥为了防止上下层窜火，需设置实体墙或挑檐。

3.2 构造要求

（1）层间构造：层间防火构造是利用防火材料封堵在幕墻内侧与建筑主体之间的空隙，阻止火势上窜蔓延。层间防火除了要考虑平时非火灾工况下的变形外，还要考虑到火灾情况下强度及变形的影响[7]。按现行规范要求，幕墙视为洞口，因此层间需按建筑外墙上、下层间开口要求，设置一定尺寸的实体墙或防火挑檐。

（2）防水平蔓延的措施：现行规范主要是要求控制防火分区、不同使用功能之间的门、窗、洞口的距离要求[8];釆取设置乙级防火门窗等措施时，无距离要求[8]。主要的防水平蔓延的措施分两类：对于石材幕墙，由于背后有实体墙，保證检修洞口间距大于2m即可;对于玻璃幕墙，通常在幕墙后面设计一堵两米的不燃性背衬墙。

（3）避难层：对于超高层建筑会要求设置避难层，除需要标准层的防火措施外，当避难层设置对外可开启窗口排烟，外窗应采用乙级防火窗。这要求在建筑的避难层设计整层的满足1小时耐火极限的防火幕墙，但是，由于乙级防火窗的防火玻璃的材料外观与普通玻璃有差异，成熟的做法是在避难层的避难区的外幕墙后面加防火隔墙，有开启的位置设置乙级防火窗。

（4）救援窗：按规范控制窗口的净高、净宽及距室内地面高度要求，在平面布置上，要求设置位置应与登高操作场地相对应，每个消防分区不应小于2个[8]。由于外墙上的阳台、露台可以起供消防救援人员进入的作用，阳台到室内的门要设为易于开启或易于击碎的门。对于避难空间的救援窗要求乙级防火窗，也可在救援窗和避难空间之间设置消防通道供出入，幕墙的救援窗使用普通玻璃即可。

3.3 构件耐火要求

对于非受力防火构件的评价有三个性能指标：耐火完整性、耐火隔热性、热辐射强度，对于受力构件还有结构稳定性的要求。幕墙的构件耐火要求主要有以下方面：

（1）龙骨：由于纯铝300度基本失去承重能力，一般采用钢龙骨，通常做法是钢龙骨加铝型材的方式。

（2）防火窗：我们幕墙使用较多的是由玻璃和钢材组合而成的乙级门窗，耐火极限为1小时。

（3）防火玻璃：防火玻璃分A、B、C类，分别要满足耐火完整性、耐火隔热性、热辐射强度3项要求中的某些要求[9]。A类包括复合型防火玻璃和灌注型防火玻璃两种。B类多为复合防火玻璃。C类：多为单片防火玻璃[10]。现在的产品分别能满足0.5～1.5小时的要求。

（4）防火岩棉与防火玻璃棉：玻璃棉耐高温相对较差，耐高温约260度左右;岩棉板耐高温的较好，耐高温约600度左右。

4结束语

通过对建筑火灾蔓延的情况、常用幕墙做法、材料的性能进行综合分析，并对建筑设计实践中的幕墙构造及防火设计进行总结，得到部分比较合理的建筑幕墙防火做法，可以作为大家未来的项目实践的参考。

参考文献

[1] 李玉婷，刘培志.浅谈幕墙防火[J].门窗，2012（10）：57-60.

[2] 龙文志.央视新址火灾对幕墙的反思二[J].门窗，2009（3）：9-14.

[3] 江深.建筑单元式幕墙的特点及一些技术要点[J].建筑技术开发，2013（7）：21-24.

[4] 法律法规标准.中华人民共和国消防法[J].消防科学与技术，1998，27（4）：8-13.

[5] 李建伟.建筑玻璃幕墙防火安全的探讨[J].中州建设，2008（12）：1.

[6] 白江波，刘强.建筑玻璃幕墙防火安全的探讨[C].河南省建筑业行业优秀论文集.2005：269-273.

[7] 建筑设计防火规范：GB50016—2014（2018年版）[S].北京：中国标准出版社，2018.

[8] 建筑设计防火规范：GB50016-2014（2018年版）[S].北京：中国标准出版社，2018.

[9] 陆刚.探析建筑用防火玻璃的类型和功能特性[J].现代技术陶瓷，2012（4）：37-43.

[0] 谢士涛.防火材料在幕墙设计中的应用[J].广东建设信息：建设工程选材指南，2006（6）：5.