鋼鋁組合防火玻璃幕墻及隔墻具有優(yōu)良的建筑效果及較高的經(jīng)濟(jì)性。鋁合金(6063-T5)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值85.5MPa,彈性模量E=0.7×10的五次方MPa ,鋼材(Q235B )強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215MPa ,是鋁合金的2.5倍;彈性模量E =2.l×10的五次方M Pa,是鋁合金的3.0倍,而有表面防腐處理的鋼材價(jià)格不到鋁合金的1/3。因此,較小截面（詞條“截面”由行業(yè)大百科提供）尺寸的鋼材可以形成較大的幕墻分格,增加了玻璃幕墻的通透性;鋼型材加鋁合金裝飾蓋,在外觀上與鋁合金型材一樣美觀大方,具有較好的建筑效果;施工上可以沿用鋁合金玻璃幕墻的施工方法, 避免了鋼型材施工需要現(xiàn)場(chǎng)電焊、噴漆的麻煩;產(chǎn)品系列化、系統(tǒng)化;此外,多種明框蓋板型材、多種五金及密封配件可通用互換,安裝簡(jiǎn)便。
2.2.2鋼質(zhì)防火門窗
近年來(lái)央視大樓、沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫等高層建筑火災(zāi)帶給人們的反思,除了建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所選定的保溫材料必須具有可靠的防火性能外,莫過(guò)于火災(zāi)向高空迅速蔓延時(shí), 消防救援設(shè)備受高度所限導(dǎo)致的無(wú)法救援, 這就需要在倡導(dǎo)建筑節(jié)能減排的同時(shí), 強(qiáng)化建筑物的自救措施。這里的自救措施主要有兩種:主動(dòng)自救措施和被動(dòng)自救措施。主動(dòng)性措施指直接限制火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的技術(shù), 如火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)、噴水滅火等;被動(dòng)性措施指提高或增強(qiáng)建筑構(gòu)件或材料承受火災(zāi)破壞能力的技術(shù),如提高建筑構(gòu)件耐火性能的技術(shù)等。這些完善的自救措施,比消防隊(duì)員更能應(yīng)付突發(fā)火災(zāi)。門窗作為建筑物外圍護(hù)的開(kāi)口部位,是建筑消防設(shè)施必不可少的一環(huán),其防火性能已成為防止高層建筑火焰層間蔓延的關(guān)鍵因素,防火門（詞條“防火門”由行業(yè)大百科提供）窗質(zhì)量的好壞直接影響建筑物抗御火災(zāi)的能力。鋼質(zhì)防火門窗是一種薄壁、截面面積大、形狀復(fù)雜的空腹結(jié)構(gòu), 這種鋼結(jié)構(gòu)特別適合采用連續(xù)冷彎生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的鋼質(zhì)防火門窗由于受技術(shù)和設(shè)備的限制,一般均采用多個(gè)部件分別進(jìn)行冷軋后再焊接而成,這種生產(chǎn)方式的鋼框架一個(gè)明顯的弊端是框架的生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)多個(gè)人工步驟,產(chǎn)品由于焊接熱變形后精度不高，并且難以加工生產(chǎn)復(fù)雜斷面的門窗型材。鋼質(zhì)防火門窗型材冷彎成型技術(shù)是一種節(jié)省材料、節(jié)約能源、高效率的金屬成型工藝，它是采用優(yōu)質(zhì)的熱軋或冷軋鋼材作為原材料，常溫下經(jīng)拉拔、沖壓、折彎或輥式彎曲成型機(jī)組加工而成。其成品生產(chǎn)工藝包括：冷彎材料準(zhǔn)備、開(kāi)卷工藝、矯平工藝、成型工藝、焊接工藝、切斷收集工藝等�；诔墒斓睦鋸澇尚突A(chǔ)理論支持，利用CAD/CAM對(duì)鋼質(zhì)防火門窗進(jìn)行產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)以及冷彎設(shè)備的輥型設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出的鋼質(zhì)防火型材具有產(chǎn)品外觀精度高、斷面尺寸精度高、機(jī)械性能良好、重量輕等特點(diǎn)。同時(shí)。通過(guò)其空腹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能降低門窗框架吸熱速度，進(jìn)一步提高其防火時(shí)間，使得鋼質(zhì)防火門窗防火性能與防火玻璃防火性能更加配套，充分發(fā)揮防火門窗整體防火性能。傳統(tǒng)認(rèn)為鋼門窗的結(jié)構(gòu)截面小、強(qiáng)度低，實(shí)際上則恰恰相反，以門窗的主受力構(gòu)件中立挺為例，在中立挺的抗風(fēng)壓強(qiáng)度計(jì)算中，經(jīng)常采用以下材料力學(xué)公式：
[σ] ≤M/W
[σ]—材料的許用應(yīng)力;
M—作用于主受力構(gòu)件上的彎矩;
W—材料截面的抵抗距。
W=I/Y
式中：I—型材截面的主慣性矩;
Y—型材截面型心距主慣性矩軸方向外輪廓面兩個(gè)距離的最大值。
鋼材的許用應(yīng)力是[σ] =210 MPa;鋁合金的許用應(yīng)力是[σ] =70 MPa，正好是3倍之差。由于[σ]與I呈線性關(guān)系，當(dāng)作用于主受力構(gòu)件上的彎矩一定，使用鋼質(zhì)型材時(shí)，截面的主慣性矩僅需鋁合金型材的1/3即可，而鋁型材的厚度需要達(dá)到鋼質(zhì)型材的3倍才能承受相同的荷載。
目前，國(guó)家在大舉推行建筑外墻保溫的節(jié)能舉措，然而在當(dāng)前大部分建筑保溫材料燃燒性能未達(dá)到A級(jí)的情況下，采用防火玻璃門窗與目前尚在大量使用的(例如B1、B2級(jí))外墻保溫材料結(jié)合應(yīng)用的方案，是阻止火災(zāi)蔓延、減少火災(zāi)破壞、為生命和財(cái)產(chǎn)提供保障的一個(gè)經(jīng)濟(jì)、有效的解決方法。當(dāng)高層建筑外墻發(fā)生火災(zāi)時(shí)，防火玻璃門窗可以有效阻止火勢(shì)和煙霧向建筑內(nèi)部蔓延及滲透，避免了普通門窗玻璃受火破裂后成為燃燒通道，引發(fā)內(nèi)部火災(zāi)并演變成復(fù)合型火災(zāi)，保障建筑內(nèi)部的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
前期央視熱播的《超級(jí)工程》，上海中心（詞條“上海中心”由行業(yè)大百科提供）大廈給人留下了深刻的印象，該建筑的設(shè)計(jì)方案由美國(guó)Gensler建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所完成，主體建筑結(jié)構(gòu)高度為580 m，總高度632 m，總投入超過(guò)148億元，將于2015年全面建成并啟用，成為世界第一綠色摩天高樓。上海中心大廈內(nèi)幕墻系統(tǒng)是目前在建高層建筑工程中最為復(fù)雜的建筑幕墻系統(tǒng)之一，首次使用了從未出現(xiàn)在350 m以上超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業(yè)大百科提供）中的雙層玻璃幕墻，幕墻類型主要為單元式、框架式防火玻璃幕墻系統(tǒng)，而內(nèi)幕墻所遇到的防火技術(shù)難題也是史無(wú)前例的，上海中心大廈的內(nèi)幕墻工程是真正意義上的防火玻璃幕墻，該項(xiàng)目將使用近10萬(wàn)m2的單片防火玻璃，并配以精密鋼鋁型材支架系統(tǒng)。
上海中心大廈的內(nèi)外幕墻之間，形成超大空間的中庭結(jié)構(gòu)(圖3)，中庭自上至下分為7段，作為防火分隔設(shè)施的防火幕墻位于內(nèi)幕墻，其作用是通過(guò)防火幕墻這道防火分隔使不同的樓層形成獨(dú)立封閉的防火分區(qū)，進(jìn)而防止火焰的層間蔓延。內(nèi)幕墻防火設(shè)計(jì)的依據(jù)是國(guó)家規(guī)范對(duì)中庭有相關(guān)規(guī)定，即中庭與建筑內(nèi)部的防火分隔設(shè)施為幕墻體系時(shí)，作為防火分隔設(shè)施建筑維護(hù)構(gòu)件其耐火極限不應(yīng)低于1.0 h并設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
上海中心大廈庭體量大，最高達(dá)到61.9 m，在性能化評(píng)估階段，根據(jù)中庭大體量對(duì)煙氣的容納、緩沖作用，其在真實(shí)火災(zāi)條件下的受火面積及影響與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)有一定區(qū)別(圖4)：內(nèi)幕墻溫度較高的區(qū)域(B8幕墻系統(tǒng))，火災(zāi)時(shí)不僅受煙氣影響，而且直接暴露在火源輻射范圍內(nèi);其它區(qū)域(B1幕墻系統(tǒng))鑒于離火源較遠(yuǎn)，F(xiàn)DS模擬中顯示除頂部受到煙氣影響外，B1幕墻系統(tǒng)在8 MW火災(zāi)荷載下溫度均在240 ℃以下，溫度較低�？紤]到這些差異，在確定B1幕墻測(cè)試方案時(shí)，最初是考慮采用等效曝火時(shí)間或選取接近實(shí)際火災(zāi)的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
�、俨捎脴�(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)爐進(jìn)行測(cè)試。等效曝火時(shí)間為中10min(基于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)曲線函數(shù)及8 MW火災(zāi)升溫函數(shù)，求積分計(jì)算得出)，若等效曝火時(shí)間內(nèi)構(gòu)件能維持完整性，即認(rèn)為在模擬的8 MW火災(zāi)下，遠(yuǎn)離火源的構(gòu)件能保持完整性;
�、谀M實(shí)際火場(chǎng)設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)。參考相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，單位面積油盤火的火災(zāi)規(guī)模達(dá)到1.37MW，本項(xiàng)目8MW火災(zāi)可按6m油盤火考慮，構(gòu)件離火源最近距離按10 m設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1 h，觀測(cè)構(gòu)件能否在1 h內(nèi)保持完整性。
設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最終確定，B1幕墻系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)條件，升溫到240 ℃恒溫1 h;B8幕墻仍采用標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)，耐火時(shí)間1 h。
上海中心大廈，位于浦東的陸家嘴功能區(qū)，占地3萬(wàn)多平方米，所處地塊東至東泰路，南依銀城南路，北靠花園石橋路，西臨銀城中路，為上海陸家嘴摩天大樓建設(shè)計(jì)劃最后的壓軸工程。其建筑設(shè)計(jì)方案由美國(guó)Gensler建
經(jīng)充分論證及大量試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于1 h防火要求的上海中心內(nèi)幕墻，B1幕墻系統(tǒng)最終采用鋁合金幕墻外加室內(nèi)噴淋保護(hù)，玻璃采用夾層中空防火玻璃，即外片采用6 mm超白半鋼化玻璃（詞條“半鋼化玻璃”由行業(yè)大百科提供）+0.89 SGP夾膠層+6mm超白半鋼化玻璃(出于防玻璃自爆考慮)，內(nèi)片采用8 mm超白防火玻璃; B8幕墻系統(tǒng)最終采用精密鋼鋁型材結(jié)構(gòu)(圖5、圖6)，玻璃采用雙面中空防火玻璃，即中空玻璃的內(nèi)外片均采用8mm超白防火玻璃，整個(gè)防火幕墻系統(tǒng)可以提供完整、對(duì)稱防火功能，不再設(shè)置噴淋保護(hù)系統(tǒng)。
3 結(jié)語(yǔ)
防火玻璃及系統(tǒng)技術(shù)是建筑防火的重要環(huán)節(jié)，而理想的框架設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)防火玻璃系統(tǒng)耐火性能的關(guān)鍵，以防火玻璃及鋼型材(或鋼鋁結(jié)合型材)為主體的防火玻璃系統(tǒng)可滿足建筑門窗、幕墻和隔墻等的不同防火要求，隨著全社會(huì)對(duì)建筑防火問(wèn)題的愈發(fā)重視，防火玻璃及框架系統(tǒng)已開(kāi)始在上海中心大廈這一標(biāo)志性建筑得到突破性應(yīng)用，這也預(yù)示著我國(guó)防火玻璃及系統(tǒng)技術(shù)的良好發(fā)展空間和前景�！就辍�
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