有關玻璃幕墻防火的組成及性能分析

于蒙

摘要：近年來，城市發展建設速度突飛猛進，各地的高層建筑如雨后春筍般拔地而起。玻璃幕墻被視為完美的藝術裝飾而被廣泛采用。雖然幕墻不會引起火災，但會助長火災的蔓延，因此幕墻防火設計是幕墻設計中的重要組成部分。本文結合沈陽皇朝萬鑫酒店發生的特大火災事故，闡明了玻璃幕墻防火的重要性，簡要說明了防火的性能及特點，以供參考和交流。

關鍵詞：建筑防火;防火玻璃幕墻;玻璃幕墻層間防火

1 、建筑防火的重要性（具體案例解析）

2011年2月3日（除夕夜）晚間12點左右，東北第一家白金五星級酒店沈陽皇朝萬鑫酒店發生特大火災，發生的原因懷疑是由于燃放禮花所引起。該酒店總投資近30億元，由A、B、C三個塔樓構成。煙花引燃B塔南立面的外墻保溫材料，高溫導致建筑外窗破碎，火災波及到建筑內部，并在建筑內部蔓延，最終形成立體火災，損失慘重。

災后總結：B塔樓外墻受火后玻璃完全破碎，保溫材料燃燒殆盡，現場一片狼藉，如同廢墟。受火災波及的A塔樓在保溫材料被燒毀的情況下，窗戶所采用的防火玻璃在火災沖擊下依然保持完好，起到了隔離火災的作用，導致火災并未波及到建筑內部，因此除了建筑外表面外并無其他損失。

2、防火玻璃幕墻的組成及性能分析

玻璃幕墻的定義：面材是玻璃的幕墻被稱作是玻璃幕墻。

玻璃幕墻應用廣泛，可簡單分解為兩部分：一是面材為玻璃，二是固定玻璃的支撐結構體系（即龍骨），其支撐結構體系與建筑主體結構相連接。

防火玻璃幕墻應從這兩部分入手來解決防火問題。首先應該選擇防火玻璃，如案例中所述酒店受火災波及的A塔樓并未引起大的火災是由于采用了防火玻璃，有效的阻斷了火勢的蔓延。防火玻璃指的是能在耐火實驗中保持其固有的完整性及隔熱性的特殊玻璃。從耐火性能上防火玻璃可分為甲級（90min）、乙級（60min）、丙級（30min）三種。又可以分為A、C兩類，A類防火玻璃既能夠滿足有關耐火完整性的標準又能夠滿足耐火隔熱性的要求，C類防火玻璃僅能滿足耐火完整性的要求。燃燒時火焰通過窗口蔓延，經過外部吸力后作用在窗戶玻璃上，且火焰需突破著火房間的窗戶經過室外再蔓延到相鄰房間，滿足耐火完整性條件的C類防火玻璃，可有效阻止火勢通過窗口的蔓延。

其次是固定玻璃的支撐結構體系的建立。普通玻璃幕墻為鋁合金龍骨來作為玻璃的支撐結構，但防火玻璃的支承結構材料經過測試表明，閉腔鋼型材是最為合適的選擇。與使用折彎鋼材、角鋼、型鋼等組合型材相比，閉腔鋼型材可以在火災發生時產生斷面內抵消升溫變形的自應力。其優點是：鋼型材的傳熱系數低，約是鋁合金型材的1/3～1/4;鋼型材的線膨脹系數與玻璃非常接近，可保持近似同步的伸縮率;鋼型材的力學性能遠超于鋁合金型材;鋼型材的熔點約為1400℃，鋁合金型材的熔點為475℃～650℃。因此，鋼型材具有硬度高，耐高溫，線密度大，易加工，耐拉應力大、耐剪切應力大等特點，可代替鋁合金型材作為防火玻璃的龍骨。并且其斷面尺寸小，增大了室內的使用空間，增加了玻璃幕墻的通透性。因此，鋼型材是防火玻璃幕墻系統中的主要支撐結構。

除以上主要因素外，組成防火玻璃幕墻系統還需要匹配相應的防火膠條、鋼型材壓板、鋼型材托板等其他附件。

3、玻璃幕墻層間防火的必要性

采用玻璃幕墻的建筑，由于多數玻璃幕墻與土建結構之間存在空間間隙，并且這些空間間隙是上下貫通的，當火災發生時會發生煙囪效應，如果不采取一定的阻斷方法，會導致火勢在水平及豎直方向迅速蔓延，最終導致建筑物整體著火，難以實施救援。玻璃幕墻與四周防火隔墻之間的間隙、與樓板之間的間隙、與相鄰的土建實體墻洞口之間的間隙等的填充材料常采用玻璃棉、硅酸鋁棉等不燃燒材料（即層間防火巖棉）。在實際工程應用中，由于存在震動及溫度變化大的影響，會導致易開裂、易脫落等問題的出現，因此規定玻璃幕墻與每層樓的樓板之間的間隙、隔墻處的間隙，均要采用具有一定的彈性和防火阻燃性能的材料（防火巖棉）來填塞密實。這種材料可以采用不燃燒材料，也可以采用難燃燒材料。如果采用后者，要保證其在火焰或者高溫的作用下會發生膨脹變形，并且要具有一定的耐火性能。同時在防火巖棉的下面應安裝用于承重的鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板的厚度不應小于1.5mm。鍍鋅鋼板對于確保在火災發生時的可靠性具有重要作用，并且鍍鋅鋼板與土建結構之間要保證連接穩固，通常一側用射釘固定于土建結構上，另一側用不銹鋼盤頭自攻釘固定于幕墻橫向龍骨后端，以確保其具有更好的承重及防火性能。鍍鋅鋼板與玻璃幕墻和土建結構之間以及及鍍鋅鋼板與相鄰鍍鋅鋼板之間的縫隙，應采用具有一定彈性變形的防火密封膠封堵。防火密封膠應具有適應縫隙變形（結構沉降等導致的變形）的性能。建筑物外墻的保溫系統與土建墻體、裝飾層之間的空間間隙在進行防火封堵時，常采用防火巖棉作為主要材料。為確保其具有較高的耐火性能，通常選用容重為不低于每立方米80公斤的防火巖棉，經過擠壓后會具有足夠的預壓力，既可以用來抵消火災發生時巖棉受熱膨脹所引起松動脫落的外擴力，也可以通過擠壓填塞增加巖棉的密實程度。因此，防火巖面需要通過擠壓后緊密的填塞到土建結構的縫隙、貫穿孔口的環形間隙等部位。在實際工程應用中，當采用的巖棉的總厚度大于間隙寬度的150%，且在壓縮大于30%后巖棉的容重通常不低于每立方米100公斤時，封堵部位會具有更好的防火阻燃性能能。對于較大的間隙，比如寬度大于250mm時，可以采用增加角鋼等鋼型材的方式來提高巖棉與樓板之間的緊密性。

防火密封膠是符合防火功能要求的硅酮類防火密封材料。其填塞尺寸需要與間隙的寬度相匹配，才能達到理想的防火隔熱和防煙的要求。在填塞操作時，防火密封膠要完全將空隙封閉密實，不可以出現間斷。

結束語：有關玻璃幕墻的防火系統，一直是重點研究的對象。要求玻璃和支撐龍骨均具有防火功能，不是僅重視玻璃的防火功能而忽略其支撐龍骨。性能再出色的防火玻璃如果沒有與之匹配的防火龍骨及防火附件等材料，也不是一個完整的防火系統，更不能草率的應用于實際工程。

參考文獻

[1]玻璃幕墻工程技術規范JGJ102-2013.

[2]建筑防火封堵應用技術標準.中國計劃出版社.2020北京