門窗的耐火完整性研究

張海峰

【摘要】為滿足《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的要求，本文從建筑五金如何滿足塑料門窗耐火完整性要求的角度出發(fā)，闡述其五金的設計、結構及工藝方面的問題，該耐火五金具有性能可靠、壽命長、系列配套齊全、適合批量化生產等優(yōu)點，已廣泛應用于工程上。

【關鍵詞】塑料門窗;防火窗;耐火窗;耐火完整性;耐火五金;防火五金

《建筑設計防火規(guī)范》 GB50016實施以來，極大地推動了耐火窗的發(fā)展與應用，也加快了耐火材料行業(yè)的快速發(fā)展，同時也增加了建筑門窗的功能。塑料門窗的耐火完整性的實現，可采用先進的防火技術，來滿足建筑防火規(guī)范的要求;影響塑料門窗耐火完整性的因素主要有玻璃、型材、五金、密封材料等幾個方面，其中五金起著非常重要的作用。

1.國家標準及規(guī)范要求

國家標準GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》于2015年5月1日實施以來，明確提出（第5章民用建筑第5.5節(jié)安全疏散和避難第5.5.32條）對建筑外門、外窗耐火完整性要求，其規(guī)定為：

建筑高度大于54m的住宅建筑，每戶應有一間房間符合下列規(guī)定：

1.應靠外墻設置，并且設置可開啟外窗

2.內、外墻體的耐火極限度低于1.00h時，該房間的門宜采用乙級防火門，外窗的耐火完整性不宜低于1.0h 。

第6章建筑構造 第6.7節(jié)建筑保溫和外墻裝飾 第6.7.7條中規(guī)定：

6.7.7 ?除本規(guī)范第6.7.3條規(guī)定的情況外，當建筑的外墻外保溫系統(tǒng)按本節(jié)規(guī)定采用燃燒性能為B1、B級的保溫材料時，應符合下列規(guī)定：

1.除采用B級保溫材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B級保溫材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墻上的門、窗的耐火完整性不應低于0.5h。

2.應在保溫系統(tǒng)中每層設置水平防火隔離帶。防火隔離帶應采用燃燒性能為A級的材料，防火隔離帶的高度不應小于300mm。

2.基本概念

門窗耐火完整性：在標準曲線實驗條件下，耐火窗單面受火時，在一定時間內阻止火焰和熱氣穿透或者在背火面出現火焰的能力。

3.建筑門窗耐火完整性影響因素（見下表）

作為門窗五金件，實現建筑門窗的耐火完整性，擺在了門窗五金配套企業(yè)的面前，而建筑門窗五金件材料一般包括金屬材料（碳素鋼、不銹鋼、鋁合金、鋅合金、銅合金等）和非金屬材料等，在既有技術和工藝條件下的門窗五金件，如合頁，全部采用一次成型工藝，材質大多為鋅合金、鋁合金、工程塑料等，其存在的缺陷為材料熔點低（<400℃），不能滿足門窗的耐火完整性規(guī)范要求，而建筑耐火窗五金系統(tǒng)（包括合頁、傳動器和執(zhí)手等），除去執(zhí)手外，所有其他部件均采用優(yōu)質不銹鋼材質，系統(tǒng)部件熔點在1430～1500℃之間，耐火性能優(yōu)越，耐火完整性1小時以上。無論是從設計還是工藝上，均已滿足國家規(guī)范要求，且通過了國家權威機構檢測，性能指標優(yōu)良，可有效地延長整窗耐火時間。

4.門窗五金常用材料熔點對照表

4.1常用金屬材料熔點對照表

名稱 熔點 ℃ 熱導率

W/

（m2·K） 比熱容

J/

（kg·K） 名稱 熔點

℃ 熱導率

W/

（m2·K） 比熱容

J/

（kg·K）

灰鑄鐵 1200 46.4-92.8 544.3 鋁 658 203 904.3

鑄鋼 1425 - 489.9 鉛 327 34.8 129.8

低碳鋼 1400-1500 46.4 502.4 錫 232 62.6 234.5

黃銅 950 92.8 393.6 鋅 419 110 393.6

青銅 995 63.8 385.2 擠壓鋁合金 655 - -

鑄造鋅合金 380-386 108.9 - 鑄造鋁合金 680-690 - -

4.2常用工程塑料熔點對照表

材料名稱 熔點℃ 材料名稱 熔點℃

甲醛POM 165-175 改性聚苯乙烯ABS 120-136

聚乙烯PE 120-136 PA（尼龍） ≥120

聚氯乙烯PVC 150-200 環(huán)氧樹酯EP ≥270

聚丙烯PP 148-176 聚碳酸酯PC 225-250

5.門窗五金解決方案分析

為滿足《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的要求，結合我國建筑門窗市場的現狀，門窗五金企業(yè)在總結現有門窗五金系列的基礎上，改進門窗五金原材料，調整產品結構，改造現有工藝，開發(fā)出滿足建筑門窗耐火完整性要求的耐火五金子系統(tǒng)，以滿足建筑門窗市場的需求，現以塑料門窗內平開下懸五金系統(tǒng)及內平開五金系統(tǒng)為例，加以分析。

耐火五金系統(tǒng)按開啟方式、耐火時間可分為：

1.耐火完整性1.0小時的窗用內平開下懸五金系統(tǒng);

2.耐火完整性0.5小時的窗用內平開下懸五金系統(tǒng);

3.耐火完整性1.0小時的內平開五金系統(tǒng);

4.耐火完整性0.5小時的內平開五金系統(tǒng)。

5.1.塑料窗用內平開下懸五金系統(tǒng)（耐火完整性分別為0.5、1小時）

示意圖如圖1。

其中：1—傳動鎖閉器;2—防誤操作器;3—傳動機構用執(zhí)手;4—鎖點;5—門窗扇;6—門窗框;7—斜拉桿;8—上角部合頁（鉸鏈）;9—下角部合頁（鉸鏈）;10—摩擦式撐擋。

實物圖如圖2。

基本配置要求：

序號 名稱 貨號 材質 數量 備注

1 上合頁（鉸鏈） SSJ08 YZZnAl4Cu1 1

2 斜拉桿部件 SPX0921XX Q235 1

3 轉向角 SZJ0516161.2 Q235 1

4 鎖座 SXK040-01 304 3

5 鎖座墊片 SXK040-02 304 3

6 傳動器部件 SLDA12XXXX Q235/ZG304 1 火完整性1.0小時

SLDA13XXXX SPCC 1 耐火完整性0.5小時

7 防誤操作器 MWC006 YZZnAl4Cu1 1

8 擋塊 DK0609 YZZnAl4Cu1 1

9 提起器裝置 STQ0116162.4 Q235 1

10 提起器座 TQZ003 TQZ004 Q235與ABS 1

11 下合頁（鉸鏈） CXJ10943600L/R Q235 1

12 執(zhí)手 FZ10626XX YZZnAl4Cu1 1

技術特點：

（1）該五金部件主要材質為Q235，熔點可達1400℃以上，耐火性能優(yōu)良;

（2）采用“T”形鎖訂和“凹”形銷座，構成防撬結構，增加整窗安全使用性能;

（3）上、下合頁（鉸鏈）采用三維可調結構，方便門窗的安裝以及使用調節(jié);

（4）帶有防誤操作裝置，可有效防止誤操作，提高五金使用壽命;

（5）傳動器中心距：7.5和15。

5.2 塑料門窗用內平開五金系統(tǒng)

5.2.1塑料門窗用內平開五金系統(tǒng)（耐火完整性0.5小時）

示意圖如下：

其中：1— 窗框;2—窗扇;3—下部合頁（鉸鏈）;4—上部合頁（鉸鏈）;5— 摩擦式撐擋;6— 傳動鎖閉器;7— 傳動機構用執(zhí)手。

實物圖如下：

基本配置要求見表1。

技術特點：

（1）該五金主要部件材質為Q235，熔點可達1400℃，耐火性能優(yōu)良。

（2）采用“T”形鎖釘和“凹”形銷座，構成防撬結構，增加整窗安全使用性能;

（3）上、下合頁（鉸鏈）采用三維可調結構，方便門窗的安裝以及使用調節(jié)。

（4）傳動器中心距7.5和15。

5.2.2塑料窗用內平開五金系統(tǒng)（耐火完整性1小時）

實物圖如下：

基本配置要求見表2。

技術特點：

（1）傳動鎖閉器耐火部位采用鑄鋼304材質，熔點高達1500℃，耐火性能更佳，其他主要部件材質為Q235，熔點可達1400℃;

（2）采用“T”形鎖釘和“凹”形銷座，構成防撬結構，增加了整窗的安全使用功能;

（3）上、下合頁（鉸鏈）采用三維可調結構，方便門窗的安裝以及使用調節(jié);

（4）傳動器中心距7.5和15。

6.防火五金與耐火五金的區(qū)別

在闡述防火五金與耐火五金之前，先要對防火門窗和耐火門窗做一了解和區(qū)別。

6.1防火門窗和耐火門窗的區(qū)別

6.1.1 ?功能不同

防火門窗：不屬于建筑外門窗，而是正規(guī)的消防產品，突出其防火性能，防火性能則是在火災發(fā)生時，門窗能在一定時間內阻止火勢和煙霧從燃燒的一面向另外一面蔓延，為人員逃生和救援贏得時間。防火門窗需要具備兩個性能：一是耐火時間符合標準，二是可以自動關閉，其驗收是由國家消防部門納入消防驗收項目;防火門窗又分為A級隔熱和C級非隔熱兩種產品，隔熱產品不但能防火還能隔溫，是專門用于防火分區(qū)、防火隔斷的門窗產品，非隔熱防火即指只需要在規(guī)定時間內滿足耐火完整性，不需要滿足隔熱性的門窗。

耐火門窗：屬于建筑外門窗產品，不是正規(guī)消防產品，而是在常規(guī)門窗上增加了對耐火時間的要求，突出其物理性能，主要指建筑外門窗應具備必要的節(jié)能、通風、抗風壓、氣密、水密、采光等性能，同時，還需要一定的舒適和安全耐久性、耐火完整性等。

6.1.2 所用框架材料不同

防火門窗主要是鋼框架類，而耐火門窗主要是鋁合金、PVC、木、復合材料等。

6.1.3門窗開啟扇啟閉控制方式不同

防火門窗需額外配置自動啟閉控制裝置，而耐火門窗無需配置自動啟閉控制裝置。

6.2 防火五金與耐火五金的區(qū)別

防火五金是一個預防的五金概念，具有一定的主動性。防火五金是能夠主動防止火的燃燒或能阻止火勢發(fā)展，并能自動關閉或開啟或能主動報警的五金系統(tǒng)。而耐火五金其實是一個耐受（經受）的五金概念，具有一定的被動性。耐火五金就是能經受住火焰燃燒一定時間的五金產品，是一個五金件的單體和組合。在防火窗標準GB16809-2008中3.5有明確的規(guī)定，在歐標EN1634-1 2006、德國標準DIN18095自動啟閉已成為硬性規(guī)定。

另外，耐火五金并不是人們真正的需求，而是具有主動意義的“防火智能五金”（自動關閉、自動報警及主動干預）才是未來的趨勢，因為這種五金不僅能提前感知到火煙等災害的發(fā)生，并告知人們提前逃生，同時也能主動聯系消防系統(tǒng)（而不是被動的接收火災報警信號）進行滅火或救助。

6.2.1應用場合不同

防火五金一般應用于消防產品上，如防火門五金、防火窗五金。而耐火五金應用于居住建筑和公用建筑上，是滿足門窗物理性能的一項要求。

6.2.2產品應用的基礎原材料不同

防火五金所用原材料多為不銹鋼，極少為普通碳鋼，如：防火合頁、防火鎖具、順位器、逃生推杠等，而耐火五金所用原材料多為不銹鋼，普通碳鋼、高硬度鋁合金、耐火鋅合金類。

6.2.3產品結構不同

防火五金多為單點鎖閉系統(tǒng)，操作程序簡單，有利于逃生，如：逃生推杠門鎖類、卷舌合頁類;而耐火五金多為多點鎖閉系統(tǒng)，能夠滿足門窗的物理性能，達到耐火完整性的要求，為逃生及避難爭取寶貴的有效時間。

6.2.4 與型材的鏈接方式不同

防火五金應用的型材多為碳鋼及不銹鋼材料，直接與型材固定連接;而耐火五金應用的型材多為鋁合金、PVC、木、復合材料等，門窗五金主要受力部件為鋼質材料或不銹鋼材料，并做必要的防腐處理或拋丸處理，所有與型材的裝配，均確保五金與塑料門窗中的增強型鋼有效地連接。

7.結束語

《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的實施，促進了門窗行業(yè)的快速發(fā)展，耐火完整性0.5小時及1.0小時的規(guī)定要求，迫使玻璃、塑料型材、五金、密封材料等相關企業(yè)利用科學的先進技術，改變原材料、調整配方、采用先進工藝，不斷開發(fā)新產品，這對行業(yè)的健康發(fā)展、產品質量及功能的提升都有非常重要的現實意義。但是，耐火五金只是滿足標準規(guī)范的要求，應用于居住建筑和公用建筑中更有發(fā)展?jié)摿Γ嬲龅街鲃拥亍胺阑鹬悄芪褰稹毕到y(tǒng)，才是未來的發(fā)展方向，更好地滿足人們的需求。

參考文獻

[1] GB12955-2008《防火門》

[2] GB16809-2008《防火窗》

[3] GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》

[4] RISN-TG019 —2015《建筑門窗配套件應用技術導則》

[5] GB 32223-2015 《建筑門窗五金件 通用要求》

[6] RISN-TG026 —2016《建筑系統(tǒng)門窗技術導則》

【作者單位：亞薩合萊國強（山東）五金科技有限公司】

【中圖分類號】TU228

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2019）11-0052-04