防火玻璃幕墻與門窗系統的設計及應用

　　4. 試驗

　　一般都是按照《鑲玻璃構件耐火試驗方法》GB/T 12513-2006進行試驗。

　　試驗中最常見的構件失效形式是，防火玻璃局部從框架中脫落(圖7)出現縫隙導致竄火或者整體垮塌(圖8)從而使測試終止，對于有隔熱性要求的構件其隔熱性喪失也是一種常見失效形式。

　　在實際應用中防火玻璃也總是與支撐它的框架一起，才能夠實現防火和建筑師設定的其他功能。框架在整個體系中起到了“骨骼”的作用。大量的實驗表明，采用不同的框架結構（詞條“框架結構”由行業大百科提供）型式的防火玻璃框架系統往往會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系。

　　二、防火玻璃幕墻門窗系統設計與應用

　　防火玻璃幕墻門窗系統的設計和應用有兩個層面：

　　第一個層面是建筑設計的層面，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。在《建規》和《高規》中除了對于建筑構件(梁、板、柱、隔墻)的燃燒性能和耐火極限做了要求外，被動式防火構件的內容主要涉及了防火門和防火卷簾，沒有關于防火玻璃幕墻的要求。

　　第二層面是對一個具體的防火玻璃構件，如防火玻璃門，應該如何設計、如何應用。

　　下面從防火幕墻門窗系統的建筑功能分類角度對上述兩個層面的問題結合起來進行論述。

　　1. 常見問題

　　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應該也要有相應的耐火能力，否則不防火的框架系統在火災中是不能對防火玻璃起到有效的支撐作用的。框架如果垮塌了，防火玻璃是無法獨立存在的。鋁合金的熔點是600攝氏度左右，普通鋼材的熔點是1500攝氏度左右。按照《建筑構件耐火試驗方法 第1部分：通用要求》GB/T 9978.1-2008中的標準升溫曲線(圖9)，在30分鐘時爐溫已經超過800攝氏度，超過了鋁合金的熔點，120分鐘時爐溫達到了約1050攝氏度，比鋼的熔點還要低一些。因此歐洲主流的防火玻璃框架系統均是鋼型材系統。

　　耐火等級（詞條“耐火等級”由行業大百科提供）達到A類的防火玻璃框架系統必須能夠在一定時間內完全阻斷火勢的蔓延，并且玻璃構件(玻璃和框架)背火面的溫度升高不能超過平均140 °C。為了達到這個溫度標準，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講，單片玻璃及其復合成的玻璃不能夠用于A類防火構件。沒有防火隔熱構造的鋼型材在一側受火時，由于熱傳導作用背火側溫度很快升高，短時間內背面溫升就會超過180度，因此，無防火隔熱斷橋構造的鋼型材也不能直接用于A類防火玻璃構件。如果根據《建規》要求一個玻璃幕墻是“甲級”的話，采用單片玻璃或者采用單片玻璃復合成的中空玻璃或者夾膠玻璃只能達到完整性的要求，根本達不到甲級的要求。換言之，根據防火等級要求，采用相應等級的防火玻璃才能夠保證玻璃的耐火性能達到設計的要求。同樣，甲級防火幕墻的框架部分如果不是采用了具有防火斷橋構造的框架系統，框架部分也是不可能達到“甲級“中關于隔熱性的要求的。

　　目前，雖然國內生產單片防火玻璃，同時單片防火玻璃也大量地應用于建筑工程。但由于國內生產復合防火玻璃的技術水平與歐美發達國家相比還成在一些差距，如國產復合防火玻璃的抗紫外線能力較差，在日光照射下極易起泡，最終影響整個系統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合防火玻璃，而是簡單的使用單片防火玻璃替代復合防火玻璃。更有甚者，是采用鋁合金型材+單片防火玻璃作為甲級防火幕墻，這對建筑的防火安全性無疑是一種潛在危險。

　　在《建規》和《高規》中，防火玻璃門、防火玻璃隔墻、防火玻璃幕墻的使用均沒有具體的提到。由于普通玻璃在受到高溫的瞬間就會爆裂[2]，從而失去完整性，因此玻璃隔墻不能簡單的等同于普通不燃材料制成的隔墻。在兩個規范中，對于有防火要求的門窗洞口的處理方式幾乎全部都是采用防火門窗(按照甲、乙、丙分類)、或者防火卷簾。在歐洲，A(EI)類、B(EW)類、C(E)類三類防火構件的使用都有嚴格的界定。如在有些中庭（詞條“中庭”由行業大百科提供）部位的防火門，在歐洲采用有完整性的門(C類防火玻璃門)即可，因為在中庭一般都有較大的空間，通過防火玻璃門輻射到中庭的溫度在中庭很容易被分散掉，也不會影響人員的逃生。也就是說，如果防火玻璃幕墻門窗系統一側是大空間又沒有可燃物的話，可以不采用具有防火隔熱性的系統，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。根據建筑的功能要求，理性的確定洞口的防火級別是保障建筑整體防火功能、節省建筑成本的有效方法。

　　2. 防火玻璃門及防火玻璃隔墻設計與應用

　　如果把防火玻璃門的上亮和側亮向外延伸，這個構件就成了帶門的防火玻璃隔墻。因為防火玻璃隔墻和門有著非常密切的關系，筆者在此把它們放到一節里討論。

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

　　耐火等級達到A類的防火玻璃門和隔墻必須能夠在一定時間內完全阻斷火勢的蔓延，并且玻璃構件背火面的溫度升高不能超過平均140 °C。為了達到這個溫度標準(同時對玻璃和框架系統)，就必須使用特殊的具有隔熱特性的防火玻璃連同門扇（詞條“門扇”由行業大百科提供）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造設計因此嚴格的說不能大面積用于A類防火玻璃門和隔墻。沒有斷橋構造的鋼型材在一側受火時，由于熱傳導作用背火側溫度很快升高，短時間內背面溫升就會超過180度，因此，無斷橋構造的鋼型材也不能直接用于A類防火玻璃門和隔墻。采用了隔熱構造的A級防火玻璃厚度較大，所以A類防火玻璃門相對而言重量大，對五金的性能、結構的穩定性增加了額外的要求。重型鉸鏈（詞條“鉸鏈”由行業大百科提供）、門扇拼角處采用焊接的方式，都可以大大提高門的整體性能。

　　由于防火門有一定的耐火時間的要求，防火門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一起經過測試。常規的鎖具由于內部有塑料配件或者不耐高溫的配件，在高溫下會燃燒變形因此不能用于防火門。因此防火門要采用專門的防火鎖，鎖具也需要和門一起經受測試。

　　2、防火玻璃幕墻設計與應用

　　這里的防火玻璃幕墻特指，一側為室外環境的且有防火性能要求的玻璃幕墻。對于行業內提到的室內防火幕墻，事實上是室內隔墻的一種，相關的內容可以參考上一節的內容。

　　防火幕墻用在室外(即暴露在風雨中)，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, 我們所談的是一個必須能滿足復雜多樣要求的“ 系統”。由于鋁合金的熔點較低，所以不適合作為防火幕墻的主要材料。使用鋼材來制作防火玻璃幕墻是世界上公認的做法。使用鋼材制作防火幕墻，有以下幾個要點：

　　1:建筑的基本物理功能保證。

　　2:防火功能的保證。

　　3:可以為建筑師所認同的室內外裝飾效果。

　　由于鋁合金幕墻在國內的發展比較成熟，所以對于鋼幕墻的設計很多技術人員不是很了解，同時也有一些誤區，如：

　　防火幕墻用的鋼龍骨要涂防火涂料或著內部填充防火材料、鋼龍骨一定要用鋁板或者鋁型材包起來、采用鋁合金壓板作為室外一側夾緊玻璃的構件、防火玻璃用單片防火玻璃與普通鋼化玻璃復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，不能簡單地等同于在鋼結構（詞條“鋼結構”由行業大百科提供）上裝玻璃。由于鋼結構(如鋼結構柱、梁)是要承受巨大的結構荷載的，而作為幕墻龍骨的鋼結構僅僅承受幕墻系統本身的自重、相應的風壓和可能的地震荷載。所以幕墻鋼結構的重要性和作為承重結構的鋼結構是完全不同的。它們在火災中的受力狀態和作用也是完全不同的。所以對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，作了防護涂料的幕墻防火性能會更好呢?防火玻璃幕墻作為一個完整的體系，決定它的整體性能的是整個系統中最薄弱的環節。根據筆者的經驗，在防火檢測中，還沒有因為框架垮掉而導致測試失敗的案例發生。一般容易發生的問題是，玻璃和框架結合部位出現竄火、玻璃垮塌。即防火玻璃框架系統的失效多數是由于玻璃和框架的配合不好造成的，框架與玻璃結合部位的設計是影響檢測的一個非常重要的因素。當然，防火玻璃本身的質量也是很關鍵的。

　　國產型鋼表觀質量比較差，加上很多龍骨進行不必要的防火涂裝，所以迫不得已只能對龍骨進行包裝、裝飾。在歐洲，現代的機械設備已經可以生產出可以和鋁型材媲美的精細鋼型材，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。

　　前面已經提到鋁合金的熔點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。一般來講，應該采用不銹鋼或者熱鍍鋅鋼板制作防火幕墻室外一側的玻璃壓板。

　　通常，幕墻的玻璃都采用雙鋼化中空玻璃。加之對防火功能的不理解，很多人認為用單片防火玻璃與普通鋼化玻璃復合成中空玻璃就是很好的防火玻璃了。這也是完全錯誤的理解。防火玻璃幕墻的防火功能有建筑的需要決定的。當需要A類防火幕墻時，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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