防火玻璃幕墻與門(mén)窗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　4. 試驗(yàn)

　　一般都是按照《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》GB/T 12513-2006進(jìn)行試驗(yàn)。

　　試驗(yàn)中最常見(jiàn)的構(gòu)件失效形式是，防火玻璃局部從框架中脫落(圖7)出現(xiàn)縫隙導(dǎo)致竄火或者整體垮塌(圖8)從而使測(cè)試終止，對(duì)于有隔熱性要求的構(gòu)件其隔熱性喪失也是一種常見(jiàn)失效形式。

　　在實(shí)際應(yīng)用中防火玻璃也總是與支撐它的框架一起，才能夠?qū)崿F(xiàn)防火和建筑師設(shè)定的其他功能。框架在整個(gè)體系中起到了“骨骼”的作用。大量的實(shí)驗(yàn)表明，采用不同的框架結(jié)構(gòu)（詞條“框架結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）型式的防火玻璃框架系統(tǒng)往往會(huì)有著不同的耐火極限。這表明防火玻璃與框架有著密不可分的關(guān)系。

　　二、防火玻璃幕墻門(mén)窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　防火玻璃幕墻門(mén)窗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有兩個(gè)層面：

　　第一個(gè)層面是建筑設(shè)計(jì)的層面，即什么樣的部位可以采用什么性能和功能的防火玻璃框架系統(tǒng)。在《建規(guī)》和《高規(guī)》中除了對(duì)于建筑構(gòu)件(梁、板、柱、隔墻)的燃燒性能和耐火極限做了要求外，被動(dòng)式防火構(gòu)件的內(nèi)容主要涉及了防火門(mén)和防火卷簾，沒(méi)有關(guān)于防火玻璃幕墻的要求。

　　第二層面是對(duì)一個(gè)具體的防火玻璃構(gòu)件，如防火玻璃門(mén)，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)、如何應(yīng)用。

　　下面從防火幕墻門(mén)窗系統(tǒng)的建筑功能分類角度對(duì)上述兩個(gè)層面的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)進(jìn)行論述。

　　1. 常見(jiàn)問(wèn)題

　　如果幕墻需要用防火玻璃的話，那么防火玻璃所依附的框架系統(tǒng)應(yīng)該也要有相應(yīng)的耐火能力，否則不防火的框架系統(tǒng)在火災(zāi)中是不能對(duì)防火玻璃起到有效的支撐作用的。框架如果垮塌了，防火玻璃是無(wú)法獨(dú)立存在的。鋁合金的熔點(diǎn)是600攝氏度左右，普通鋼材的熔點(diǎn)是1500攝氏度左右。按照《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法 第1部分：通用要求》GB/T 9978.1-2008中的標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(圖9)，在30分鐘時(shí)爐溫已經(jīng)超過(guò)800攝氏度，超過(guò)了鋁合金的熔點(diǎn)，120分鐘時(shí)爐溫達(dá)到了約1050攝氏度，比鋼的熔點(diǎn)還要低一些。因此歐洲主流的防火玻璃框架系統(tǒng)均是鋼型材系統(tǒng)。

　　耐火等級(jí)（詞條“耐火等級(jí)”由行業(yè)大百科提供）達(dá)到A類的防火玻璃框架系統(tǒng)必須能夠在一定時(shí)間內(nèi)完全阻斷火勢(shì)的蔓延，并且玻璃構(gòu)件(玻璃和框架)背火面的溫度升高不能超過(guò)平均140 °C。為了達(dá)到這個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)，就必須使用具有防火隔熱特性的防火玻璃和防火隔熱的鋼框架型材。

　　單片防火玻璃及由單片玻璃復(fù)合成的中空玻璃不具備防火隔熱的功能，因此從耐火性能的角度來(lái)講，單片玻璃及其復(fù)合成的玻璃不能夠用于A類防火構(gòu)件。沒(méi)有防火隔熱構(gòu)造的鋼型材在一側(cè)受火時(shí)，由于熱傳導(dǎo)作用背火側(cè)溫度很快升高，短時(shí)間內(nèi)背面溫升就會(huì)超過(guò)180度，因此，無(wú)防火隔熱斷橋構(gòu)造的鋼型材也不能直接用于A類防火玻璃構(gòu)件。如果根據(jù)《建規(guī)》要求一個(gè)玻璃幕墻是“甲級(jí)”的話，采用單片玻璃或者采用單片玻璃復(fù)合成的中空玻璃或者夾膠玻璃只能達(dá)到完整性的要求，根本達(dá)不到甲級(jí)的要求。換言之，根據(jù)防火等級(jí)要求，采用相應(yīng)等級(jí)的防火玻璃才能夠保證玻璃的耐火性能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。同樣，甲級(jí)防火幕墻的框架部分如果不是采用了具有防火斷橋構(gòu)造的框架系統(tǒng)，框架部分也是不可能達(dá)到“甲級(jí)“中關(guān)于隔熱性的要求的。

　　目前，雖然國(guó)內(nèi)生產(chǎn)單片防火玻璃，同時(shí)單片防火玻璃也大量地應(yīng)用于建筑工程。但由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)復(fù)合防火玻璃的技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比還成在一些差距，如國(guó)產(chǎn)復(fù)合防火玻璃的抗紫外線能力較差，在日光照射下極易起泡，最終影響整個(gè)系統(tǒng)的防火功能和建筑外觀效果，因此很多建筑師不希望在受到日光照射的部位使用復(fù)合防火玻璃，而是簡(jiǎn)單的使用單片防火玻璃替代復(fù)合防火玻璃。更有甚者，是采用鋁合金型材+單片防火玻璃作為甲級(jí)防火幕墻，這對(duì)建筑的防火安全性無(wú)疑是一種潛在危險(xiǎn)。

　　在《建規(guī)》和《高規(guī)》中，防火玻璃門(mén)、防火玻璃隔墻、防火玻璃幕墻的使用均沒(méi)有具體的提到。由于普通玻璃在受到高溫的瞬間就會(huì)爆裂[2]，從而失去完整性，因此玻璃隔墻不能簡(jiǎn)單的等同于普通不燃材料制成的隔墻。在兩個(gè)規(guī)范中，對(duì)于有防火要求的門(mén)窗洞口的處理方式幾乎全部都是采用防火門(mén)窗(按照甲、乙、丙分類)、或者防火卷簾。在歐洲，A(EI)類、B(EW)類、C(E)類三類防火構(gòu)件的使用都有嚴(yán)格的界定。如在有些中庭（詞條“中庭”由行業(yè)大百科提供）部位的防火門(mén)，在歐洲采用有完整性的門(mén)(C類防火玻璃門(mén))即可，因?yàn)樵谥型ヒ话愣加休^大的空間，通過(guò)防火玻璃門(mén)輻射到中庭的溫度在中庭很容易被分散掉，也不會(huì)影響人員的逃生。也就是說(shuō)，如果防火玻璃幕墻門(mén)窗系統(tǒng)一側(cè)是大空間又沒(méi)有可燃物的話，可以不采用具有防火隔熱性的系統(tǒng)，采用防火完整性的玻璃即單片玻璃及其制品也是可以滿足防火安全性要求的。根據(jù)建筑的功能要求，理性的確定洞口的防火級(jí)別是保障建筑整體防火功能、節(jié)省建筑成本的有效方法。

　　2. 防火玻璃門(mén)及防火玻璃隔墻設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　如果把防火玻璃門(mén)的上亮和側(cè)亮向外延伸，這個(gè)構(gòu)件就成了帶門(mén)的防火玻璃隔墻。因?yàn)榉阑鸩ＡЦ魤�和門(mén)有著非常密切的關(guān)系，筆者在此把它們放到一節(jié)里討論。

　　按照此前的論述防火玻璃門(mén)和防火玻璃隔墻從防火性能的角度也可分為A、B、C類。

　　耐火等級(jí)達(dá)到A類的防火玻璃門(mén)和隔墻必須能夠在一定時(shí)間內(nèi)完全阻斷火勢(shì)的蔓延，并且玻璃構(gòu)件背火面的溫度升高不能超過(guò)平均140 °C。為了達(dá)到這個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)(同時(shí)對(duì)玻璃和框架系統(tǒng))，就必須使用特殊的具有隔熱特性的防火玻璃連同門(mén)扇（詞條“門(mén)扇”由行業(yè)大百科提供）及固定部分專用的斷熱框架型材。單片防火玻璃由于不具有隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)因此嚴(yán)格的說(shuō)不能大面積用于A類防火玻璃門(mén)和隔墻。沒(méi)有斷橋構(gòu)造的鋼型材在一側(cè)受火時(shí)，由于熱傳導(dǎo)作用背火側(cè)溫度很快升高，短時(shí)間內(nèi)背面溫升就會(huì)超過(guò)180度，因此，無(wú)斷橋構(gòu)造的鋼型材也不能直接用于A類防火玻璃門(mén)和隔墻。采用了隔熱構(gòu)造的A級(jí)防火玻璃厚度較大，所以A類防火玻璃門(mén)相對(duì)而言重量大，對(duì)五金的性能、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增加了額外的要求。重型鉸鏈（詞條“鉸鏈”由行業(yè)大百科提供）、門(mén)扇拼角處采用焊接的方式，都可以大大提高門(mén)的整體性能。

　　由于防火門(mén)有一定的耐火時(shí)間的要求，防火門(mén)所使用的五金也要能夠滿足這一要求，特別是鉸鏈和鎖具。一般的鋼鉸鏈需要和門(mén)一起經(jīng)過(guò)測(cè)試。常規(guī)的鎖具由于內(nèi)部有塑料配件或者不耐高溫的配件，在高溫下會(huì)燃燒變形因此不能用于防火門(mén)。因此防火門(mén)要采用專門(mén)的防火鎖，鎖具也需要和門(mén)一起經(jīng)受測(cè)試。

　　2、防火玻璃幕墻設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　這里的防火玻璃幕墻特指，一側(cè)為室外環(huán)境的且有防火性能要求的玻璃幕墻。對(duì)于行業(yè)內(nèi)提到的室內(nèi)防火幕墻，事實(shí)上是室內(nèi)隔墻的一種，相關(guān)的內(nèi)容可以參考上一節(jié)的內(nèi)容。

　　防火幕墻用在室外(即暴露在風(fēng)雨中)，那么它除了要滿足防火要求外，還要能夠滿足三性及隔熱、隔音的要求。因此, 我們所談的是一個(gè)必須能滿足復(fù)雜多樣要求的“ 系統(tǒng)”。由于鋁合金的熔點(diǎn)較低，所以不適合作為防火幕墻的主要材料。使用鋼材來(lái)制作防火玻璃幕墻是世界上公認(rèn)的做法。使用鋼材制作防火幕墻，有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

　　1:建筑的基本物理功能保證。

　　2:防火功能的保證。

　　3:可以為建筑師所認(rèn)同的室內(nèi)外裝飾效果。

　　由于鋁合金幕墻在國(guó)內(nèi)的發(fā)展比較成熟，所以對(duì)于鋼幕墻的設(shè)計(jì)很多技術(shù)人員不是很了解，同時(shí)也有一些誤區(qū)，如：

　　防火幕墻用的鋼龍骨要涂防火涂料或著內(nèi)部填充防火材料、鋼龍骨一定要用鋁板或者鋁型材包起來(lái)、采用鋁合金壓板作為室外一側(cè)夾緊玻璃的構(gòu)件、防火玻璃用單片防火玻璃與普通鋼化玻璃復(fù)合成中空玻璃就是很好的配置了等。

　　防火玻璃幕墻采用鋼龍骨，不能簡(jiǎn)單地等同于在鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）上裝玻璃。由于鋼結(jié)構(gòu)(如鋼結(jié)構(gòu)柱、梁)是要承受巨大的結(jié)構(gòu)荷載的，而作為幕墻龍骨的鋼結(jié)構(gòu)僅僅承受幕墻系統(tǒng)本身的自重、相應(yīng)的風(fēng)壓和可能的地震荷載。所以幕墻鋼結(jié)構(gòu)的重要性和作為承重結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)是完全不同的。它們?cè)诨馂?zāi)中的受力狀態(tài)和作用也是完全不同的。所以對(duì)防火玻璃幕墻的鋼龍骨涂裝防火涂料是不必要的。那么，是不是可以說(shuō)，作了防護(hù)涂料的幕墻防火性能會(huì)更好呢?防火玻璃幕墻作為一個(gè)完整的體系，決定它的整體性能的是整個(gè)系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，在防火檢測(cè)中，還沒(méi)有因?yàn)榭蚣芸宓舳鴮?dǎo)致測(cè)試失敗的案例發(fā)生。一般容易發(fā)生的問(wèn)題是，玻璃和框架結(jié)合部位出現(xiàn)竄火、玻璃垮塌。即防火玻璃框架系統(tǒng)的失效多數(shù)是由于玻璃和框架的配合不好造成的，框架與玻璃結(jié)合部位的設(shè)計(jì)是影響檢測(cè)的一個(gè)非常重要的因素。當(dāng)然，防火玻璃本身的質(zhì)量也是很關(guān)鍵的。

　　國(guó)產(chǎn)型鋼表觀質(zhì)量比較差，加上很多龍骨進(jìn)行不必要的防火涂裝，所以迫不得已只能對(duì)龍骨進(jìn)行包裝、裝飾。在歐洲，現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)可以生產(chǎn)出可以和鋁型材媲美的精細(xì)鋼型材，因此歐洲防火幕墻大部分都只在鋼龍骨上作靜電粉末噴涂等裝飾涂層。

　　前面已經(jīng)提到鋁合金的熔點(diǎn)較低不適合用于制作防火幕墻，因此采用鋁合金作為玻璃的壓板也是不正確的。一般來(lái)講，應(yīng)該采用不銹鋼或者熱鍍鋅鋼板制作防火幕墻室外一側(cè)的玻璃壓板。

　　通常，幕墻的玻璃都采用雙鋼化中空玻璃。加之對(duì)防火功能的不理解，很多人認(rèn)為用單片防火玻璃與普通鋼化玻璃復(fù)合成中空玻璃就是很好的防火玻璃了。這也是完全錯(cuò)誤的理解。防火玻璃幕墻的防火功能有建筑的需要決定的。當(dāng)需要A類防火幕墻時(shí)，毋庸置疑，單片防火玻璃難以滿足隔熱性能的要求。

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