國內外建筑幕墻的防火設計

　　1、前言

　　隨著經濟和技術的進步，近年來高層和超高層建筑日益增多，幕墻憑借其在外裝飾性，節能保溫，以及抗震上的優越，基本上都是采用幕墻作為外圍護結構。對建筑幕墻安全性的要求，其中之一就是對其防火性的要求，即通過提高或增強建筑構件或材料承受火災破壞能力的技術來使其防火的性能達到一定的標準。幕墻防火作為整個建筑物防火系統中一個重要的方面在火災發生的時候應能阻止或延緩火勢的蔓延，并為消防撲救工作提供便利。近年來國內發生幾次特重大火災，造成了嚴重的人員和財產損失，都與設計或者選材不當有關。世界比較發達的國家及大國均制定了自己的建筑設計防火規范,對建筑幕墻的防火提出了具體要求，由于美國在全世界的影響范圍較大，在許多國家進行幕墻設計時，均要求準守美國規范，所以對中美幕墻防火設計的比較，有利于在國際范圍內的幕墻工程設計。

　　2、我國現行規范對建筑幕墻防火的要求

　　我國現行規范中對于建筑物防火材料的要求是確保建筑物在火災中不會在短時間內倒塌。因此，建筑物應根據其耐火等級來選定構件材料和構造方式，保證結構的耐火穩定性，并使建筑物在火災過后易于修復。

　　2.1 建筑幕墻的防火材料

　　現行規范對幕墻的材料的要求是除填充棒和雙面膠帶等少量輔材外，均應采用不燃(A級)或難燃(B1)級材料。隨著國家對建筑節能的重視，外墻普遍進行了保溫處理，目前幕墻防火的問題主要出在保溫材料上，最近的幾起特重大火災，無論是“央視大火”還是上海“11.15大火”，都是與保溫材料的耐火等級不符合要求有關。因此在“央視大火”后，公安部聯合住建部，頒布了《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》公通字[2009]46號(下簡稱46號文)，對建筑幕墻的保溫材料做了明確的規定。即：a)建筑高度大于等于24m時,保溫材料的燃燒性能應為A級。b)建筑高度小于24m時,保溫材料的燃燒性能應為A級或B1級。其中,當采用B1級保溫材料時,每層應設置水平防火隔離帶。c)保溫材料應采用不燃材料作防護層。防護層應將保溫材料完全覆蓋。防護層厚度不應小于3mm。d)采用金屬、石材等非透明幕墻結構的建筑,應設置基層墻體,其耐火極限應符合現行防火規范關于外墻耐火極限的有關規定;玻璃幕墻的窗間墻、窗檻墻、裙墻的耐火極限和防火構造應符合現行防火規范關于建筑幕墻的有關規定。f)基層墻體內部空腔及建筑幕墻與基層墻體、窗間墻、窗檻墻及裙墻之間的空間，應在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。

　　2.2 建筑幕墻的防火構造

　　合理的幕墻防火構造設計可有效的阻隔煙氣對人體的傷害、降低火情的蔓延速度、延長逃生的時間和提高安全的機率。《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005版)對建筑幕墻的設置提出了具體的要求即：

　　1)窗檻墻、窗間墻的填充材料應采用不燃燒材料。當外墻采用耐火極限不低于1.00h的不燃燒體時，其墻內填充材料可采用難燃燒材料。

　　2)無窗檻墻或窗檻墻高度小于0.80m的建筑幕墻，應再每層樓板外沿設置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃燒體裙墻或防火玻璃裙墻。

　　3)建筑幕墻與每層樓板、隔墻處的縫隙，應采用防火封堵材料封堵。

　　《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003對建筑幕墻防火規定如下：

　　1)玻璃幕墻與其周邊防火分隔構件間的縫隙、與樓板或隔墻外沿間的縫隙、與實體墻面洞口邊緣間的縫隙等，應進行防火封堵設計。

　　2)玻璃幕墻的防火封堵構造系統，在正常使用條件下，應具有伸縮變形的能力、密封性和耐久性;在遇火狀態下，應在規定的耐火時限內，不發生開裂或脫落，保持相對穩定性。

　　3)玻璃幕墻防火封堵構造系統的填充材料及其保護性面層材料，應采用耐火極限符合設計要求的不燃燒材料或難燃燒材料。

　　4)無窗檻墻的玻璃幕墻，應在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1.00h、高度不低于0.8,m的不燃燒實體裙墻或防火玻璃裙墻。

　　5)玻璃幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，當采用巖棉或礦棉封堵時，其厚度不應小于100mm，并應填充密實;樓層間水平防煙帶的巖棉或礦棉宜采用厚度不小于1.5mm的鍍鋅鋼板承托;承托板與主體結構、幕墻結構及承托板之間的縫隙宜填充防火密封材料。當建筑要求防火分區間設置通透隔斷時，可采用防火玻璃，其耐火極限應符合設計要求。

　　6)同一玻璃幕墻單元，不宜跨越建筑物的兩個防火分區。

　　3、各種不同類型建筑幕墻的防火構造設計

　　綜合以上分析，提供以下防火構造的方案供幕墻設計及施工人員參考：

　　3.1 豎向防火分區構造設計要點

　　1)無窗檻墻的玻璃幕墻應保證不燃體實體墻的高度不低于 800mm，如達不到，不足部分建議考慮上翻一個砼踢腳線，或在梁底加設防火巖棉帶;當玻璃為大面全玻或點支承幕墻時，則采用銫鉀防火玻璃加高。

　　2)層間防煙封堵采用100mm巖棉，1.5mm厚鍍鋅鋼板承托，對可能造成煙霧漫延的縫隙處打防火密封膠;

　　3)層間面板分格不宜跨越兩個防火分區。

　　4)有實體墻的金屬與石材幕墻的保溫材料應采用不燃材料作防護層。防護層應將保溫材料完全覆蓋。防護層厚度不應小于3mm可采用玻鎂防火板、水泥板、鍍鋅鋼板或憎水型A級保溫砂漿，同時應按表3.1在每層設防煙封堵。防火保護層可采用玻鎂防火板、水泥板、鍍鋅鋼板或憎水型A級保溫砂漿。

　　表3.1 有實體墻幕墻保溫防火的構造要求

　　3.2 水平防火分區構造設計要點

　　1)在水平防火分區的實體防火墻兩側設置幕墻時，距離防火墻兩側各1m的部位不應有門窗洞口，若設置洞口，則應采用防火窗;

　　2)當在水平防火分區設置玻璃幕墻時，玻璃幕墻應采用銫鉀防火玻璃和帶經防火涂料處理的鋼龍骨外包鋁合金形式。

　　3)防火分區隔斷與主體結構的后連接宜采用后擴底錨栓或通過耐高溫測試的化學錨栓。主要是因為國內一些產品中化學藥劑含有大量的苯乙烯，該物質遇熱后不穩定。

　　3. 4 消防逃生設計

　　夾層玻璃雖然是安全玻璃，可是如果整座建筑都用夾層玻璃，又沒有設置足夠的疏散通道和充分的自動室內消防設施，就會變成可怕的安全隱患。依靠外部消防的公共場所和低層辦公、住宅建筑如果全用夾層玻璃，一旦發生火災，消防人員無法擊碎玻璃，難以施救。因此可采用以下措施：

　　1) 每層采用不少于2塊，間距不大于20m，寬度不小于1.2米，高度不小于1.0米的非夾層玻璃作為應擊碎玻璃，作出明顯的警示標志;

　　2) 在緊急出口的玻璃幕墻室內，建議設置可方便逃生的裝置(如緩降器等)。

　　4、美國的建筑幕墻防火構造設計

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