防火玻璃幕墻的技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)的建筑工程論文
【摘要】近年來，在深圳地區(qū)幕墻及外裝飾工程的施工圖強(qiáng)制性審查及咨詢過程中，發(fā)現(xiàn)有較多的防火玻璃幕墻的設(shè)計不符合相關(guān)規(guī)范要求，出現(xiàn)安全隱患。本文針對防火玻璃幕墻的技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行了歸納、總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】防火玻璃墻;耐火完整性;耐火隔熱性;防火玻璃;垂吊受拉式鋼立柱
1.概述
在建筑設(shè)計中，因建筑的高度、使用性能、重要性和火災(zāi)撲救難度等，把建筑分為一級、二級、三級、四級的耐火等級，建筑越高、越重要的建筑的耐火等級要求就越高，耐火等級一級為最高。不同耐火等級的建筑，其防火分區(qū)的面積也不相同。按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的防火防煙等要求，在避難層、步行街、中庭等位置，必要時，必須采用防火玻璃幕墻，以防止火勢的蔓延，阻止竄煙，以保證疏散及避難的安全性。
與防火玻璃幕墻有關(guān)的規(guī)范主要有：《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014(2015年5月1日起實(shí)施)、《建筑用安全玻璃》第一部分《防火玻璃》GB15763.1-2009、《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》GB14907-2002、《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》CECS200-2006等。
2.基本名詞的理解
2.1防火玻璃幕墻系統(tǒng)，由防火玻璃、防火鋼框架、防火五金及防火密封材料等組成，能有效控制建筑物火災(zāi)蔓延至相鄰區(qū)域的時間，且耐火時間不低于消防規(guī)范要求的不燃性墻體。
2.2耐火完整性，在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)條件下，建筑分隔構(gòu)件當(dāng)其一面受火時，能在一定時間內(nèi)，防止火焰和煙霧穿透或背面竄火的能力。
2.3耐火隔熱性，在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)條件下，建筑分隔構(gòu)件當(dāng)其一面受火時，能在一定時間內(nèi)，控制其背火面平均溫度及最高溫度不超過某個溫度值，以達(dá)到防熱輻射的效果。
3.防火玻璃幕墻的技術(shù)要點(diǎn)及難點(diǎn)
3.1防火玻璃幕墻的概念
防火玻璃幕墻，我們一般稱之為防火玻璃幕墻系統(tǒng)或防火玻璃隔斷系統(tǒng)。防火玻璃幕墻系統(tǒng)應(yīng)由鋼框架、防火玻璃、阻燃密封膠條、阻燃密封膠、鋼制連接件及五金組成，其連接鋼框架的錨固件不應(yīng)采用改性環(huán)氧樹脂為錨固藥劑的化學(xué)螺栓，應(yīng)采用機(jī)械錨固類型的錨栓連接。
防火玻璃幕墻的鋼立柱應(yīng)設(shè)置為垂吊受拉式，應(yīng)避免采用坐立承壓式，以避免在火情時受壓失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致倒塌、破壞。采用垂吊受拉式鋼立柱的防火玻璃幕墻系統(tǒng)，鋼型材一般是不需要做防火涂料處理的，但防火幕墻整體系統(tǒng)的耐火性能應(yīng)有相關(guān)的試驗(yàn)報告，以試驗(yàn)報告的結(jié)果為準(zhǔn)。
鋼結(jié)構(gòu)表面的鍍鋅層或氟碳面漆等表面防護(hù)，不影響其鋼結(jié)構(gòu)的防火性能。應(yīng)注意，鋁合金龍骨是不耐火的，防火玻璃幕墻的耐火極限一般要求不小于1.00小時，在鋁合金龍骨表面噴涂防火涂料，是無法滿足防火要求的。國外有個別國家的防火玻璃幕墻，直接用鋁合金型材做防火幕墻的支撐骨架，在鋁合金龍骨內(nèi)填充特殊的物質(zhì)，但工藝復(fù)雜，成本高昂，在國內(nèi)極少使用。
一般情況下，防火玻璃板塊的面積越小，越容易滿足一定時間的耐火極限要求，同理，防火玻璃板塊的面積越大，越不容易滿足一定時間的耐火極限要求。
3.2防火玻璃幕墻的玻璃種類
防火玻璃幕墻采用防火玻璃。防火玻璃分為A類和C類。A類防火玻璃有耐火隔熱性和耐火完整性的相關(guān)要求，C類防火玻璃只有耐火完整性的相關(guān)要求。防火玻璃主要有復(fù)合防火玻璃、灌漿防火玻璃、單片防火玻璃。其中，A類防火玻璃有復(fù)合防火玻璃、灌漿防火玻璃，單片防火玻璃如銫鉀防火玻璃，屬于C類防火玻璃。復(fù)合防火玻璃如下圖所示：
應(yīng)特別注意，防火玻璃的隔熱與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中的隔熱是不相同的概念，防火玻璃的隔熱，是指火災(zāi)狀態(tài)下有效控制受火面空間的熱量傳遞到背火面空間，也稱防熱輻射性能。而幕墻節(jié)能的保溫隔熱性能，是指室內(nèi)外產(chǎn)生溫差時，有效控制熱量傳導(dǎo)速度，以達(dá)到節(jié)能目的，也稱熱傳導(dǎo)系數(shù)K值。
3.3隔熱防火玻璃幕墻的相關(guān)要點(diǎn)
具有耐火隔熱性和耐火完整性要求的防火玻璃幕墻系統(tǒng)，一般分為甲級、乙級、丙級，其耐火隔熱性和耐火完整性分別為不小于1.50h、1.00h、0.50h，應(yīng)采用全明框玻璃幕墻的支承形式，其鋼立柱采用垂吊受拉式。玻璃采用復(fù)合防火玻璃。
復(fù)合防火玻璃是由浮法玻璃(或半鋼化玻璃、鋼化玻璃)和防火膠夾層組成的�；鹎闀r，因受火面玻璃遇到高溫后很快就炸裂了，防火膠夾層慢慢發(fā)泡膨脹，最大可以發(fā)泡膨脹約十倍。復(fù)合防火玻璃固定在鋼結(jié)構(gòu)明框支承結(jié)構(gòu)的槽口內(nèi)，雖玻璃的防火膠夾層受熱膨脹，但受火面玻璃遇到高溫后很快就炸裂了，因而明框槽口內(nèi)防火玻璃防火膠夾層會向已破碎的面板等沒有約束的方向膨脹，雖槽口內(nèi)的防火玻璃防火膠夾層在進(jìn)出位方向也會有微量的膨脹，但鋼結(jié)構(gòu)在火情高溫作用下，鋼結(jié)構(gòu)高溫，鋼結(jié)構(gòu)槽口的剛度變?nèi)�，有利于適應(yīng)復(fù)合防火玻璃的微膨脹需求，從而達(dá)到耐火完整性的要求。防火膠夾層發(fā)泡膨脹，吸收火焰燃燒所帶來的高熱量，形成不透明的防火膠板，有效起到阻隔熱傳導(dǎo)的作用。在火燒到一定時間后，防火膠受熱發(fā)泡膨脹，最后脫落，進(jìn)而導(dǎo)致下一片玻璃的破碎，下一片防火膠的受熱發(fā)泡膨脹，有效阻隔熱傳導(dǎo)。
3.4非隔熱防火玻璃幕墻的相關(guān)要點(diǎn)
只有耐火完整性要求，沒有耐火隔熱性要求的防火玻璃幕墻系統(tǒng)，一般采用鋼制明框支撐的結(jié)構(gòu)形式，其鋼立柱采用垂吊受拉式。一般采用單片防火玻璃、以及采用單片防火玻璃與鋼化玻璃組合的夾膠防火玻璃或中空防火玻璃等。
對采用單片防火玻璃或由其組成的夾膠或中空玻璃的只有耐火完整性要求的防火幕墻，其鋼龍骨不應(yīng)采用防火涂料。在火情時，玻璃受火面溫度急劇升高，玻璃受熱而熱脹，玻璃向受火側(cè)鼓起，玻璃很快形成大肚子。這時，沒有防火涂料的鋼型材，因受火側(cè)的溫度急劇升高，鋼材在受火一側(cè)也受熱而熱脹，并向受火側(cè)鼓起，鋼架也將形成大肚子，從而達(dá)到了變形的協(xié)調(diào)。
當(dāng)火情到了一定的時間，受火側(cè)和背火側(cè)的溫度相近時，玻璃和鋼型材因內(nèi)外的熱應(yīng)力達(dá)到平衡，他們的大肚子又慢慢收回去，進(jìn)而達(dá)到了新的變形協(xié)調(diào)，且鋼立柱處于垂吊受拉狀態(tài)，鋼立柱不會失穩(wěn)，從而達(dá)到了整幅防火幕墻的耐火完整性的效果。
如果鋼材涂刷了防火涂料，玻璃要向受火側(cè)鼓起，而鋼材卻因有防火涂料而巍然不動，無法達(dá)到變形的協(xié)調(diào)性，防火玻璃無法自由變形，防火玻璃很快就破壞。
所以，對沒有隔熱要求的防火玻璃幕墻，即采用銫鉀防火玻璃的防火玻璃幕墻，其鋼龍骨不應(yīng)采用防火涂料。
3.5坐立承壓式立柱的防火玻璃幕墻的注意要點(diǎn)
如果鋼立柱因現(xiàn)場條件限制，需要采用坐立承壓式的受力模式，怎么解決其防火問題?
對具有耐火隔熱性和耐火完整性要求的防火玻璃幕墻系統(tǒng)，因其復(fù)合玻璃在受火面一側(cè)受熱膨脹鼓肚子的程度較細(xì)微，所以，其鋼立柱可以采用坐立承壓式的受力模式，但鋼立柱必須采用防火涂料處理。至于鋼立柱在火情時的承載力，應(yīng)按《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》CECS200-2006的相關(guān)條文規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。
采用銫鉀防火玻璃的防火玻璃幕墻的`鋼立柱，盡量不要讓鋼立柱處于受壓力的狀態(tài)，因火災(zāi)時鋼立柱處于變形狀態(tài)，存在鋼立柱結(jié)構(gòu)失穩(wěn)整體坍塌風(fēng)險。若鋼立柱刷防火涂料保護(hù)，銫鉀防火玻璃會在火情初期，在受火面一側(cè)受熱膨脹變形鼓肚子，鋼框架若不隨之同步變形，防火玻璃將會處于局部受壓而炸裂破壞。
因此在設(shè)計防火幕墻分格及結(jié)構(gòu)布置時須注意以上風(fēng)險，盡量做到立面外觀及防火功能同時兼顧。
3.6怎樣采用C類玻璃來滿足A類玻璃的耐火隔熱要求
具有耐火隔熱性和耐火完整性要求的防火玻璃幕墻系統(tǒng)，根據(jù)GB50016-2014條款規(guī)定選用具有耐火完整性的非隔熱防火玻璃幕墻代替時，應(yīng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。自動噴水滅火系統(tǒng)一般安裝在幕墻的室內(nèi)側(cè)。
3.7如何讓防火玻璃幕墻滿足節(jié)能要求
如有傳熱系數(shù)和遮陽要求，可以把防火玻璃和鋼化玻璃組成中空合片，防火玻璃一般放在中空合片的內(nèi)片，可在外片鋼化玻璃的內(nèi)側(cè)設(shè)置Low-E膜。在非嚴(yán)寒且有節(jié)能要求的地區(qū)，一般不建議把銫鉀玻璃放在中空玻璃合片的外片位置，因?yàn)樵谠擃惖貐^(qū)，一般會把Low-E膜設(shè)在外片玻璃的內(nèi)側(cè)，則該片玻璃既是銫鉀防火玻璃，又設(shè)置Low-E膜，制作工藝復(fù)雜，成本高昂，供貨周期長，存在較多的不利因素。
3.8防火玻璃幕墻的防煙設(shè)計要點(diǎn)
防火玻璃嵌在C型槽鋼內(nèi)，在玻璃與C型槽鋼的內(nèi)外側(cè)的其中一側(cè)設(shè)置阻燃的、遇熱膨脹的密封膠條，另一側(cè)可用普通的阻燃密封膠條，或采用阻燃的的、遇熱膨脹的密封膠條，這樣可以達(dá)到防煙的目的。
3.9防火玻璃幕墻的其他注意要點(diǎn)
如采用半隱框的支承形式，則隱框邊處的壓板應(yīng)設(shè)置于中空玻璃合片的前后片之間，壓板應(yīng)采用不銹鋼。該種防火玻璃合片的玻璃設(shè)置方式，存在其不足之處，在火情時，中空玻璃的空氣層，空氣受高溫膨脹，且熱量外傳，進(jìn)而容易導(dǎo)致外片破碎，如果該防火玻璃位于較高的位置，將導(dǎo)致二次傷害。
但因國家38號文要求，較多的建筑部位禁止全隱框玻璃幕墻，因而全隱框防火玻璃幕墻形式基本不被使用。若確實(shí)因玻璃幕墻外觀因素，需采用全隱框防火幕墻時，須與相關(guān)部門及專業(yè)廠家進(jìn)行技術(shù)溝通、論證、試驗(yàn)。
4.防火玻璃幕墻施工的注意要點(diǎn)
4.1防火玻璃幕墻墻的相關(guān)資格認(rèn)證及檢驗(yàn)
4.1.1防火玻璃幕墻的施工進(jìn)場，施工單位必須提供2個報告，分別是：防火玻璃的型式試驗(yàn)報告;防火玻璃幕墻系統(tǒng)的型式試驗(yàn)報告。型式試驗(yàn)報告是生產(chǎn)廠家資格認(rèn)證，類似于幕墻施工單位的一級施工資質(zhì)證書。即首先要對防火玻璃廠家的認(rèn)可，還有對防火玻璃幕墻生產(chǎn)單位的認(rèn)可。如果沒有以上兩個型式試驗(yàn)報告，則該防火玻璃幕墻工程的驗(yàn)收是不合規(guī)的。
4.1.2防火玻璃幕墻的施工驗(yàn)收，必須通過有相關(guān)資質(zhì)的消防產(chǎn)品檢測中心的委托檢驗(yàn)來完成。根據(jù)防火幕墻工程的防火幕墻尺寸、玻璃配置差異，施工單位對進(jìn)場防火幕墻進(jìn)行監(jiān)理公司見證委托檢驗(yàn)，工程所在地的檢測機(jī)構(gòu)即可。因防火玻璃幕墻的尺寸及玻璃配置的差異很大，所以，防火玻璃幕墻與防火門窗不同。防火玻璃幕墻沒有3C認(rèn)證這一環(huán)節(jié)。
4.2鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的注意要點(diǎn)
以上提及的坐立承壓式鋼立柱，因立柱承受壓力，在火災(zāi)時，立柱承載力下降，立柱容易受壓失穩(wěn)，一般情況下，坐立承壓式鋼立柱需做防火涂料處理。
防火涂料的主要規(guī)范有《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》GB14907-2002，其4.1.2條有一些規(guī)定：
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按使用場所分為室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按厚度分為超薄型、薄型、厚型防火涂料。
超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的厚度≤3mm;
薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的厚度為3～7mm;
厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的厚度為大于7mm，且≤45mm。
一般的，耐火極限1.00h和1.50h的鋼結(jié)構(gòu)，超薄型防火涂料可滿足該耐火極限的要求。防火涂料的厚度及耐火極限的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)咨詢防火涂料的專業(yè)廠家。
防火涂料的施工方式主要有：噴涂、抹涂、刷涂、輥涂、刮涂等。鋼材防火涂料的施工的應(yīng)注意：鋼材必須做好防銹防腐處理。在做了防銹防腐處理(熱鍍鋅或鐵紅底漆、紅丹底漆等)之后，直接涂刷防火涂料。如果防銹防腐沒有做好，有銹點(diǎn)，以后銹點(diǎn)擴(kuò)大、膨脹，防火涂料將局部脫落。
如果防火涂料的面上還要做氟碳噴涂，則應(yīng)在防火涂料刮上與防火涂料相容的膩?zhàn)?水性防火涂料采用水性的膩?zhàn)樱托苑阑鹜苛喜捎糜托缘哪佔(zhàn)?，上完膩?zhàn)樱笈綊伖�，接著，上透明封固底�?與膩?zhàn)拥乃�、油性無關(guān))，最后噴涂氟碳漆。
5.小結(jié)
火災(zāi)時，防火玻璃幕墻的防火有效性，是防止火勢的蔓延，阻止竄煙，保證安全疏散和避難的關(guān)鍵。防火玻璃幕墻的設(shè)計、材料選擇、工廠加工、現(xiàn)場安裝及相關(guān)試驗(yàn)，都關(guān)系到防火玻璃幕墻防火的有效性，應(yīng)按照國家的相關(guān)規(guī)范及公安部的相關(guān)規(guī)定，做好每一個環(huán)節(jié)的相關(guān)工作，確�；馂�(zāi)時安全疏散和避難。
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