有关玻璃幕墙防火的组成及性能分析

于蒙

摘要：近年来，城市发展建设速度突飞猛进，各地的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。玻璃幕墙被视为完美的艺术装饰而被广泛采用。虽然幕墙不会引起火灾，但会助长火灾的蔓延，因此幕墙防火设计是幕墙设计中的重要组成部分。本文结合沈阳皇朝万鑫酒店发生的特大火灾事故，阐明了玻璃幕墙防火的重要性，简要说明了防火的性能及特点，以供参考和交流。

关键词：建筑防火;防火玻璃幕墙;玻璃幕墙层间防火

1 、建筑防火的重要性（具体案例解析）

2011年2月3日（除夕夜）晚间12点左右，东北第一家白金五星级酒店沈阳皇朝万鑫酒店发生特大火灾，发生的原因怀疑是由于燃放礼花所引起。该酒店总投资近30亿元，由A、B、C三个塔楼构成。烟花引燃B塔南立面的外墙保温材料，高温导致建筑外窗破碎，火灾波及到建筑内部，并在建筑内部蔓延，最终形成立体火灾，损失惨重。

灾后总结：B塔楼外墙受火后玻璃完全破碎，保温材料燃烧殆尽，现场一片狼藉，如同废墟。受火灾波及的A塔楼在保温材料被烧毁的情况下，窗户所采用的防火玻璃在火灾冲击下依然保持完好，起到了隔离火灾的作用，导致火灾并未波及到建筑内部，因此除了建筑外表面外并无其他损失。

2、防火玻璃幕墙的组成及性能分析

玻璃幕墙的定义：面材是玻璃的幕墙被称作是玻璃幕墙。

玻璃幕墙应用广泛，可简单分解为两部分：一是面材为玻璃，二是固定玻璃的支撑结构体系（即龙骨），其支撑结构体系与建筑主体结构相连接。

防火玻璃幕墙应从这两部分入手来解决防火问题。首先应该选择防火玻璃，如案例中所述酒店受火灾波及的A塔楼并未引起大的火灾是由于采用了防火玻璃，有效的阻断了火势的蔓延。防火玻璃指的是能在耐火实验中保持其固有的完整性及隔热性的特殊玻璃。从耐火性能上防火玻璃可分为甲级（90min）、乙级（60min）、丙级（30min）三种。又可以分为A、C两类，A类防火玻璃既能够满足有关耐火完整性的标准又能够满足耐火隔热性的要求，C类防火玻璃仅能满足耐火完整性的要求。燃烧时火焰通过窗口蔓延，经过外部吸力后作用在窗户玻璃上，且火焰需突破着火房间的窗户经过室外再蔓延到相邻房间，满足耐火完整性条件的C类防火玻璃，可有效阻止火势通过窗口的蔓延。

其次是固定玻璃的支撑结构体系的建立。普通玻璃幕墙为铝合金龙骨来作为玻璃的支撑结构，但防火玻璃的支承结构材料经过测试表明，闭腔钢型材是最为合适的选择。与使用折弯钢材、角钢、型钢等组合型材相比，闭腔钢型材可以在火灾发生时产生断面内抵消升温变形的自应力。其优点是：钢型材的传热系数低，约是铝合金型材的1/3～1/4;钢型材的线膨胀系数与玻璃非常接近，可保持近似同步的伸缩率;钢型材的力学性能远超于铝合金型材;钢型材的熔点约为1400℃，铝合金型材的熔点为475℃～650℃。因此，钢型材具有硬度高，耐高温，线密度大，易加工，耐拉应力大、耐剪切应力大等特点，可代替铝合金型材作为防火玻璃的龙骨。并且其断面尺寸小，增大了室内的使用空间，增加了玻璃幕墙的通透性。因此，钢型材是防火玻璃幕墙系统中的主要支撑结构。

除以上主要因素外，组成防火玻璃幕墙系统还需要匹配相应的防火胶条、钢型材压板、钢型材托板等其他附件。

3、玻璃幕墙层间防火的必要性

采用玻璃幕墙的建筑，由于多数玻璃幕墙与土建结构之间存在空间间隙，并且这些空间间隙是上下贯通的，当火灾发生时会发生烟囱效应，如果不采取一定的阻断方法，会导致火势在水平及竖直方向迅速蔓延，最终导致建筑物整体着火，难以实施救援。玻璃幕墙与四周防火隔墙之间的间隙、与楼板之间的间隙、与相邻的土建实体墙洞口之间的间隙等的填充材料常采用玻璃棉、硅酸铝棉等不燃烧材料（即层间防火岩棉）。在实际工程应用中，由于存在震动及温度变化大的影响，会导致易开裂、易脱落等问题的出现，因此规定玻璃幕墙与每层楼的楼板之间的间隙、隔墙处的间隙，均要采用具有一定的弹性和防火阻燃性能的材料（防火岩棉）来填塞密实。这种材料可以采用不燃烧材料，也可以采用难燃烧材料。如果采用后者，要保证其在火焰或者高温的作用下会发生膨胀变形，并且要具有一定的耐火性能。同时在防火岩棉的下面应安装用于承重的镀锌钢板，镀锌钢板的厚度不应小于1.5mm。镀锌钢板对于确保在火灾发生时的可靠性具有重要作用，并且镀锌钢板与土建结构之间要保证连接稳固，通常一侧用射钉固定于土建结构上，另一侧用不锈钢盘头自攻钉固定于幕墙横向龙骨后端，以确保其具有更好的承重及防火性能。镀锌钢板与玻璃幕墙和土建结构之间以及及镀锌钢板与相邻镀锌钢板之间的缝隙，应采用具有一定弹性变形的防火密封胶封堵。防火密封胶应具有适应缝隙变形（结构沉降等导致的变形）的性能。建筑物外墙的保温系统与土建墙体、装饰层之间的空间间隙在进行防火封堵时，常采用防火岩棉作为主要材料。为确保其具有较高的耐火性能，通常选用容重为不低于每立方米80公斤的防火岩棉，经过挤压后会具有足够的预压力，既可以用来抵消火灾发生时岩棉受热膨胀所引起松动脱落的外擴力，也可以通过挤压填塞增加岩棉的密实程度。因此，防火岩面需要通过挤压后紧密的填塞到土建结构的缝隙、贯穿孔口的环形间隙等部位。在实际工程应用中，当采用的岩棉的总厚度大于间隙宽度的150%，且在压缩大于30%后岩棉的容重通常不低于每立方米100公斤时，封堵部位会具有更好的防火阻燃性能能。对于较大的间隙，比如宽度大于250mm时，可以采用增加角钢等钢型材的方式来提高岩棉与楼板之间的紧密性。

防火密封胶是符合防火功能要求的硅酮类防火密封材料。其填塞尺寸需要与间隙的宽度相匹配，才能达到理想的防火隔热和防烟的要求。在填塞操作时，防火密封胶要完全将空隙封闭密实，不可以出现间断。

结束语：有关玻璃幕墙的防火系统，一直是重点研究的对象。要求玻璃和支撑龙骨均具有防火功能，不是仅重视玻璃的防火功能而忽略其支撑龙骨。性能再出色的防火玻璃如果没有与之匹配的防火龙骨及防火附件等材料，也不是一个完整的防火系统，更不能草率的应用于实际工程。

参考文献

[1]玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2013.

[2]建筑防火封堵应用技术标准.中国计划出版社.2020北京