采用建筑幕墙(含装饰性幕墙)的建筑设计防火问题

1、采用建筑幕墙（含装饰性幕墙）的建筑设计防火问题 简介：一.采用建筑幕墙（含装饰性幕墙）的建筑设计防火问题的两个方面：1. 建筑幕墙本身的防火（不燃性）；2. 建筑幕墙作为建筑构件，如何防止火灾在建筑中蔓延。由于垂直幕墙与水平楼板之间往往存在缝隙，如 .一.采用建筑幕墙（含装饰性幕墙）的建筑设计防火问题的两个方面：1. 建筑幕墙本身的防火（不燃性）；2. 建筑幕墙作为建筑构件，如何防止火灾在建筑中蔓延。由于垂直幕墙与水平楼板之间往往存在缝隙，如果未经处理或处理不合理，火灾初起时，浓烟即已通过该缝隙向上层扩散（如图1）；火焰可通过这一层缝隙向上窜到上一层楼层（图2）；当幕墙玻璃开裂掉落后，火焰可从

2、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（图34）。美国安底斯大楼火灾，大面积玻璃幕墙成为火势向上蔓延的主要途径。1988年洛杉矶第一洲际银行大楼（62层）起火后，由于幕墙玻璃很快破裂，火焰沿外墙上卷延烧，造成十分惨重损失。1994年1月30日，上海沪西文化宫二楼火灾，由于外墙面为玻璃幕墙无防火设施，1015min时间，杆件熔化掉落，玻璃炸裂，二、三层全部受灾。图1 窜烟 图2 窜火 图3 卷火（一） 图4 卷火（二）建筑幕墙作为建筑的外围护结构，是建筑整体中的一部分，在一些重要的部位应具有一定的耐火性，而且应与建筑的整体防火要求相适应，建筑幕墙与其周边防火分隔构件间的缝隙、与楼板

3、或隔墙外沿间的缝隙、与实体墙面洞口边缘间的缝隙等，应进行防火封堵设计（图5）。防火封堵是目前建筑设计中应用比较广泛的防火、隔烟方法，是通过在缝隙部填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的。防火封堵材料或封堵系统应经过国家认可的专业机构进行测试，合格后方可应用于实际幕墙工程。 图5 防火封堵 防火封堵可以阻止火向上一层蔓延（即图2的窜火）。但对窜烟（图1）、卷火（图34）的问题还不能解决。根据调查，已建成采用幕墙的建筑大部份未设置80cm高防火裙墙，这是由于建筑师（业主）认为防火裙墙影响幕墙艺术效果，于是有人根据卷火直径约为1.2m的原理，提出在楼层上设3

4、0cm高的踏脚线，在圈梁底向下设约500mm硷档火板，这样加上圈梁(约400mm)高度，则总高度约为120cm，在踏脚线顶部和挡火板底部各用40mm厚硅酸铝（钙）板（耐火极限1h）封闭，在板与幕墙杆件（玻璃）间用防火密封胶密封，达到防止浓烟上窜，120cm高实体硷板可防止卷火，即使卷火使120cm范围内玻璃开裂再次进入幕墙与硷墙板之间，也被踏脚线顶部防火层挡住不能窜入上一层房间（图6）。图6 防火节点 二. 建筑幕墙（含装饰性幕墙）用于不同类型主体结构的建筑设计防火的不同要求。 1.全部为墙面（仅墙面有窗洞口）墙面有规定的耐火极限，要在楼层部位及窗洞口进行防火封堵，达到防止火焰和高温烟气在建筑

5、内部扩散的目的。2.局部高度有墙面；有墙面高度部分要在楼层部位及窗洞口进行防火封堵，无墙面高度部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落），隔墙与防火层间间隙进行防火封堵。3. 全高无墙面防火层要设在衬板上（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落）。要在楼层部位进行防火封堵，隔墙与防火层间间隙进行防火封堵。三.各种类型幕墙防火设计的不同要求。1.玻璃幕墙窗下墙部分按图6设防火层（防火玻璃防火层），窗间墙部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落），无墙面部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落）。隔墙与防火层间间隙设

6、宽度不小于1.2m防火封堵。2.金属面板幕墙，不可在面板上直接安装防火层，防火层要设在衬板上（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落）。无墙面部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落），隔墙与防火层间间隙设宽度不小于1.2m防火封堵。A.敞缝 防火层外表面上要设防水层；B.填缝 防火层外表面上可不设防水层。3.石材（陶板、瓷板）幕墙，不可在面板上直接安装防火层，防火层要设在衬板上（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落）。无墙面部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落），隔墙与防火层间间隙设宽度不小于1.2m防火封堵。A.敞缝 防火层

7、外表面上要设防水层；B.填缝 防火层外表面上可不设防水层。4.人造板幕墙，不可在面板上直接安装防火层，防火层要设在衬板上（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落）。无墙面部分要在衬板上设防火层（防火层固定方法要保证防火层在火灾中不会脱落），隔墙与防火层间间隙设宽度不小于1.2m防火封堵。A.敞缝 防火层外表面上要设防水层；B.填缝 防火层外表面上可不设防水层。5.全玻璃幕墙，窗下墙部分按图6设防火玻璃防火层，隔墙与防火层间间隙设宽度不小于1.2m防火玻璃防火层。6.双层幕墙，热通道每层（开间）不能窜通，窗下墙部分按图6设防火层（防火玻璃防火层），每开间隔墙外设宽度不小于1.2m防火层（防火

8、玻璃防火层）。四. 建筑幕墙与消防给水和自动灭火系统同步建设。五GB8624-2006建筑材料及其制品燃烧性能分级燃烧性能等级 制品燃烧性能等级和其燃烧性能的对应关系在下列表格中列出：表1是关于除铺地材料以外的建筑制品的燃烧性能等级和其燃烧性能的对应关系；燃烧性能为某一等级的制品被认为满足低于该等级的任一等级的全部要求。表1 建筑材料及制品（铺地材料除外）燃烧性能分级等级试验标准分级判据附加分级A1GB/T 5464a 且T300C ，且m50% ，且t f =0（无持续燃烧）GB/T 14402PCS2.0 M J /kg a 且PCS2.0 M J /kg b 且PCS1.4 M J/m2

9、 c 且PCS2.0 M J/kg dA2GB/T5464a 或且T500C ，且m50% ，且t f =20SGB/T14402PCS3.0 M J /kg a 且PCS4.0 M J /kg b 且PCS4.0 M J/m2 c 且PCS3.0 M J/kg dGB/T20284 且FIGRA120W/s 且LFS试样边缘 且THR600s7.5M J产烟量e且燃烧滴落物/微粒fGB/T20285产烟毒性iBGB/T20284 且FIGRA120W/s 且LFS试样边缘 且THR600s7.5M J产烟量e且燃烧滴落物/微粒fGB/T8626h点火时间=30s 且60s内Fs 150mmG

10、B/T20285产烟毒性iCGB/T20284 且FIGRA250W/s 且LFS试样边缘 且THR600s15M J产烟量e且燃烧滴落物/微粒fGB/T8626 h点火时间=30s 且60s内Fs 150mmGB/T20285 产烟毒性iDGB/T20284 且FIGRA750W/s产烟量e和燃烧滴落物/微粒fGB/T8626 h 且点火时间=30s 60s内Fs 150mmEGB/T8626 h 点火时间=15s20s内Fs 150mm燃烧滴落物/微粒gF无性能要求a 匀质制品和非匀质制品的主要成分.b 非匀质制品的外部次要组份; 另一个可选择的判据是:对PCS2.0M J/m2的外部次要

11、组份,则要求满足FIGRA20W/s、LFS试样边缘、THR600s4.0M J、sl和d0；c 非匀质制品的任一内部次要组份;d 整体制品;e 在试验程序的最后阶段,需对烟气测量系统进行调整, 烟气测量系统的影响需进一步研究,由此导致评价烟量的参数或极限值的调整. sl=SMOGRA30m2/s2 且 TSP600s50 m2 ; s2= SMOGRA180m2/s2 且 TSP600s200 m2 ; s3=未达到sl或 s2 ;f d0=按GB/T20284规定,600s内无燃烧滴落物 / ;微粒 d1=按GB/T20284规定,600s内燃烧滴落物 / 微粒持续时间不超过10s; d2

12、=未达到d0或 d1 ;按照GB/T8626规定,过滤纸被引燃,则该制品为d2级;g 通过=过滤纸未被引燃;未通过=过滤纸被引燃(d2级);h 火焰轰击制品的表面和(如果适合该制品的最终应用)边缘.i t0=按GB/T20285规定的试验方法,达到ZA1级;t1=按GB/T20285规定的试验方法,达到ZA3级;t2=未达到t0或t1.六. 建筑设计防火规范1.高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005年版).1 强制性条文及条文说明 玻璃幕墙的设置应符合下列规定：.1 窗间墙和窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于1.00h不燃体时，其墙内填充材料可采用难

13、燃烧材料。.2. 无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃烧实体裙墙或防火玻璃裙墙。.3 .玻璃幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实。幕墙防火设计的一些新问题 2010-03-06 15:46:38作者：赵西安来源：互联网浏览次数：76文字大小：【大】【中】【小】简介： 当建筑设计存在这类危险的竖向通风孔道时，应每隔若干楼层予以封堵。深圳证卷交易中心大厦的柱子，外包夹胶玻璃面板，玻璃与混凝土之间有70mm的空隙，高达240m，火灾时会形成通风管道，所以每10层用防火玻 .近年来，已建和在建的幕墙工程频频发生火灾。仅今

14、年以来，2月9日电视文化中心发生空前大火后，2月20日广州富力城、4月6日北京新的中国科技馆、4月19日南京50层中环大厦相继因电焊引燃聚苯保温板发生大火。幕墙的防火设计再一次引起我们的重视。一、合理选用幕墙材料 1. 聚氨酯板和聚苯板的可燃性要认真重视聚氨酯板和聚苯板是目前正在推广的高效节能保温材料,尤其是挤塑聚苯板以其良好的热工性能和施工方便的优势,已在幕墙工程中广泛使用。但是其可燃性，甚至可向四周引火扩大火灾范围的危险性并未引起重视。甚至以加入阻燃剂为由说聚苯板已经是难燃材料，符合幕墙规范要求等等，对设计人员产生误导。实际上，这两种材料用打火机就能点燃，不要说电焊火花溅上了。一旦有火源，

15、它们80度就会软化，温度再高就着火、融化，冒出熊熊火焰和浓浓的黑烟，带着火苗的滴熔物滴到那里就烧到那里。板上很快烧出大洞，火焰沿洞边迅速向外扩展，象导火索一样将火灾引向四面八方。这些保温板甚至在金属板的内部封闭的条件下都可以不断扩大燃烧范围，极难扑灭。2005年南京青少年科技活动中心金属屋面板下面大面积保温聚苯板燃烧，只见冒烟不见火焰，不知往哪边浇水。2008年7月和11月，济南奥体中心体育馆两次屋面大火也出现相同的情况，每次都烧掉几百甚至几千平方米的金属屋面。聚苯板的易燃性从彩钢板房最近连续发生大火灾也得到另一个角度的验证，仅2009年3月就有中央美院、上海国金大厦和重庆某工地三次聚苯板彩钢

16、板房大火灾，每次大火都把板材烧个精光，只留下弯弯扭扭的钢骨架。电视文化中心近十万平方米的金属屋面采用了挤塑聚苯板作为保温材料，引出了这次空前大火，灾情惨烈，大家深以为教训。许多工程都改变设计，改用别的材料。大连贝壳博物馆屋面采用岩棉；上海世博会中国馆改用钢板包封压缩岩棉。如果幕墙不得不采用这些保温板，就必须在施工中采取严格的防火措施。某办公楼钢骨架焊接作业时，虽然多方预防，还是先后七次引燃聚苯板，实在无奈，只得在焊工旁边配一个“棉被工”，抱着湿棉被盯着，一着火就捂死火苗。2. 传统保温材料不要一概否定岩棉、玻璃棉等传统保温材料已经应用多年，积累了丰富的经验。实践表明它们用于保温节能还是有效的。

17、当然，相对于聚苯板、聚氨酯板这些新材料，保温性能、施工环保和保护工人健康方面都存在缺陷，但是它们不着火，是难燃材料，用起来安心。为改善其性能，应在岩棉、玻璃棉外面用铝箔或薄钢板加以包封成板块状，不仅便于铺设，保护施工人员，而且可以防止保温棉、防火棉受潮、水湿，保持其保温和防火能力。国家大剧院、世博中国馆等工程仍然采用岩棉保温，新建筑用老材料是经过充分考虑的决策。3积极开发和应用新型难燃性保温材料31 热固性有机泡沫材料聚氨酯板和聚苯板都是热熔性材料，80度就熔滴，加快火灾的蔓延。现在已经开始生产的酚醛泡沫保温板则为热固性材料，这种材料原来是用作返回式卫星和返回舱穿过大气层时的隔热保护，可耐30

18、00度高温。这种材料不燃烧，高温火焰烧烤下无火焰，不冒烟，不熔化，只是变成黑色的固体碳，属于国标规定的B级难燃材料。现在作为保温板推向民用，耐火性能可适当调低以降低成本，现在出厂价已降至略超过每平方米100元，为一般幕墙工程所能承受。其厚度为30mm50mm，表面附有保护膜。酚醛泡沫保温板的主要性能为：热系数 0.0280.035 W / m.-K氧指数 大于38防火等级 难燃B级 ( GB 8624 2006)烟密度等级 4抗压强度 200400 N / mm2抗弯强度 1.51.8 N / mm2北京通州看守所办公楼、广州NBA体育馆采用了这种新型保温材料，效果良好。图1 泡沫酚醛保温板高

19、温烧烤后仅变色，无火焰无熔滴32 无机泡沫保温材料上一个世纪中期发展起来的无机保温材料泡沫混凝土和膨胀珍珠岩在工程上应用多年，但由于自重大、施工不便，不能用于幕墙。目前泡沫玻璃等新型无机材料正在幕墙中试用。4 铝塑板的火灾要引起注意聚乙烯芯材的铝塑板近年来多次发生火灾，因为聚乙烯80度失去黏着力，随即燃烧、冒烟、熔滴，更高温度下裂解为可燃气体。上海一座20层大楼2008年发生火灾，30分钟内铝塑板一楼烧到20楼；同年哈尔滨23层经纬大酒店铝塑板幕墙大火,再联想2006年 乌鲁木齐城市大酒店铝塑板幕墙大火,不能不令人担心铝塑板幕墙的火灾安全性。由于容易发生火灾，我国幕墙公司在哈萨克承包的工程已被

20、哈萨克政府通令停止使用铝塑板。作为铝板幕墙的面板,应优先采用单层铝板和蜂窝铝板.,二、防火分区之间的防火设计多层建筑的每一个楼层是一个防火分区；同一个楼层面积大于2000平方米时，要用防火墙划分为若干个面积不大于2000平方米的防火分区。这些防火分区之间的部位要有相应的防火设施。1层间不燃烧墙体楼层之间在楼板边缘应有高度不小于800毫米的不燃烧墙体，防止下一楼层的火焰卷入上一个楼层。可以计入这个高度的有：不燃烧的实体墙（混凝土墙、砖墙等）；位于楼板边缘的混凝土梁板、有防火保护的钢梁和组合楼板；由防火材料组成的防火墙（如硅镁防火板夹120毫米厚的防火岩棉等）；单片防火铯钾玻璃及其制成的中空玻璃、

21、夹层玻璃。图2为防火材料组成的防火墙，高度大于800毫米，满足要求。图3 的梁离楼板边很远，必须在楼板边缘设置防火墙，图中仅设保温岩棉是不满足防火要求的。 图3 梁离板边太远应另设不燃烧墙体，图中竖向岩棉原标示为保温棉，应改为防火棉2防火墙左右侧的不燃烧墙体防火分区之间的防火墙到了楼板边缘，其左右两侧各1.0米范围内必须为不燃烧墙体。实体墙、由不燃烧材料组成的墙体、单片防火玻璃及其制品等均可计入其宽度。图4为深圳证券交易中心交易大厅的防火分区处防火墙两侧的处理,是在中空玻璃幕墙平面外,采用单片防火玻璃在防火墙左右两侧各1.5米单独设置不燃烧墙体。图4 防火分区两侧的铯钾防火玻璃墙3楼层间的隔烟

22、层为了防止下部楼层的烟雾穿过幕墙与楼板间的空隙进入上部楼层，两个楼层间幕墙与楼板间的空隙应设一道或两道防烟隔断。隔烟层可以采用多种材料，如防火岩棉、防火板、单片防火玻璃等。最常用的做法是100毫米厚的防火岩棉用1.5mm镀锌钢板承托（图2）。如果保温材料采用挤塑聚苯板等可燃烧材料，则图5所示的做法是不对的，因为一旦发生火灾，保温板首先被烧掉，隔烟防火岩棉与玻璃之间就出现空档，隔烟层将失去作用。正确的做法如图6 ，防火岩棉一直延伸到玻璃面或铝横梁，保温板放在隔烟层之上。图5 保温板一旦烧掉就出现空档，隔烟层失效图6 保温板在防烟层之上，即使烧掉也不会漏烟有些消防和监理部门要求用防烟材料填满窗下幕

23、墙板后面的全部空隙,这是不对的。规范要求100毫米厚的隔烟材料“充填密实”，没有要求“全部塞满”。塞满后容易产生冷凝水，降低充填材料的保温或防火性能；前面是玻璃板时，在阳光透射下会积聚热量，使玻璃板因温度升高而破裂。即使是做保温，也应离开玻璃板30mm50mm。4实体墙上的隔烟措施铝板幕墙和石材幕墙后面往往是实体墙，实体墙一般是不透烟的。所以除可按一般幕墙做层间隔烟层外，也可以不设层间隔烟而做门窗洞口周边隔烟。5楼层防火单元间的玻璃防火隔断楼层上防火单元间通常用防火墙分隔。当建筑设计要求防火隔断为透明时，可采用玻璃防火隔断。图9 南宁国际会展中心玻璃防火墙玻璃防火隔断面板应采用铯钾单片防火玻璃

24、及其制品。支承框架采用防火处理后的钢结构，并用防火密封胶密封。防火隔断与主体结构的后连接不应采用化学螺栓，应采用后切底机械锚栓。三、防止火势蔓延的措施1 内庭的防火设计 图7 电视文化中心96米高内庭不设玻璃 图8 北京电视中心240米高内庭用防火幕墙防火玻璃包封图9 广州西塔中庭40层高，用钻石形防火玻璃幕墙包封内庭跨越许多楼层，形成巨大的室内空间，拔火作用明显，很容易将一个楼层的火焰引向其他楼层，使火灾迅速蔓延扩大。所以内庭周边必须形成一道防火墙。 一种做法是将内庭周边的建筑墙体按防火墙设计，采用不燃性墙体材料，防火门窗。火灾时关闭门窗后内庭的火焰不会向楼层室内蔓延。图7 为电视文化中心的

25、内庭，就采用了这种防火设计，可惜这次火灾时尚在装修，防火门窗还没全部装上，火灾中没能起隔断火灾的作用。另一种做法是单独设置玻璃防火隔断。整个内庭由防火墙包封。北京电视中心、上海金茂大厦和广州珠江新城西塔等工程都采用这种防火措施（图8、图9 ）。2阻断危险的竖向孔道电视文化中心金属幕墙的钛锌面板均作成竖向肋形线条，尺寸为500mmX500mm，这就在保温板上排满了160米高的通风管，保温板燃烧时源源不断提供充足的新鲜空气，助长了火势，使保温材料在锌板下有足够氧气充分燃烧，火灾不断扩大（图10）。当建筑设计存在这类危险的竖向通风孔道时，应每隔若干楼层予以封堵。深圳证卷交易中心大厦的柱子，外包夹胶玻

26、璃面板，玻璃与混凝土之间有70mm的空隙，高达240m，火灾时会形成通风管道，所以每10层用防火玻璃封堵一次。图10 电视文化中心钛锌板为突肋状，形成无数通风管3 可燃保温材料应划分防火分区这次电视文化中心保温层燃烧面积达十万平方米，无法控制，造成巨大的损失。其中一个原因是为了节能，消除冷桥，让保温连续铺设。这样一来，一旦起火，就火烧连营七百里，不可收拾。先前也有过南京科技中心、济南奥体中心金属屋面保温大面积火灾的教训。目前在建的工程许多保温面积达20万30万平方米，如果连续铺设，一旦发生火灾，势必无限蔓延。因此，采用可燃性保温材料时，应划分面积不超过2000平方米的防火分区，分区的边界应采用不燃材料予以阻隔。一旦某一分区着火，火势也局限在个别分区内，不至于无限制到处蔓延，造成重大损失。 四、扩大钢结构在幕墙中的应用 铝的熔点约为700度，锌的熔点约为 400度，都远低于钢的熔点1450度。这次电视文化中心火灾后，现场可见钛锌板和保温层全部烧失，惟有钢骨架和钢板虽然变形扭曲，但依然在位。许多幕墙火灾都出现过20分钟铝骨架熔化，面板失去支撑而掉下的现象。防火玻璃必须采用钢骨架，已经成为公认的做法。铝板幕墙和石材幕墙采用型钢骨架也越来越多。一般玻璃幕墙则仍然以铝型材为主，但是大