防火玻璃墻在民用建筑防火設(shè)計(jì)中的應(yīng)用淺析

作者簡介：

廖文斌（1983- ），男，漢族，江西新余人，碩士研究生，工程師，研究方向：建筑防火。

摘要：

防火玻璃作為一種廣泛運(yùn)用于建筑領(lǐng)域的材料，既能保持建筑的整體美觀性，又在保護(hù)人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮著重要作用。本文主要從防止火災(zāi)蔓延、安全疏散和避難的角度出發(fā)，對防火玻璃隔墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：防火玻璃墻；民用建筑；防火分隔；應(yīng)用

引言

為了實(shí)現(xiàn)通透、自然、互動(dòng)的目的，不少新建建筑多采用透明的玻璃等材料作為空間的分隔物以取代傳統(tǒng)的實(shí)體墻，尤其是取代通道兩側(cè)或中庭周圍的隔墻。依據(jù)國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為防止火災(zāi)蔓延，這些部位需要進(jìn)行有效的防火分隔。防火玻璃既有普通玻璃通透的特點(diǎn)，又具有一定的耐火、耐熱及抗沖擊性能，能有效滿足建筑美學(xué)、使用功能、防火分隔要求。

一、防火玻璃分類及現(xiàn)狀

（一）防火玻璃

防火玻璃一般是由玻璃原片經(jīng)過特殊工藝加工和處理，在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)條件下，在一定時(shí)間內(nèi)能保持耐火完整性和隔熱性的特種玻璃。按結(jié)構(gòu)分類，可分為單片防火玻璃和復(fù)合防火玻璃。防火玻璃的原片可選用鋼化玻璃、浮法平面玻璃等，復(fù)合防火玻璃還可選用單片防火玻璃制造。

（二）防火玻璃墻

依據(jù)《防火玻璃非承重隔墻通用技術(shù)條件》XF97-1995中定義，防火玻璃墻指由防火玻璃、鑲嵌框架和防火密封材料組成，在一定時(shí)間內(nèi)，滿足耐火穩(wěn)定性、完整性和隔熱性要求的非承重隔墻[1]。需要特別說明的是，防火玻璃墻是一種建筑構(gòu)件，在用于防火分隔時(shí)，需要整體符合相應(yīng)部位墻體的耐火性能要求，而不能僅考慮防火玻璃的耐火性能。在《玻璃防火分隔系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》T/CECS682-2020中，使用了玻璃防火分隔系統(tǒng)的概念。玻璃防火分隔系統(tǒng)指由防火玻璃、框架系統(tǒng)、密封材料和自動(dòng)噴水防護(hù)冷卻系統(tǒng)等組成，在一定時(shí)間內(nèi)滿足耐火完整性和隔熱性要求的分隔系統(tǒng)，分為隔熱型防火玻璃分隔系統(tǒng)和非隔熱型防火玻璃分隔系統(tǒng)。與防火玻璃隔墻不同的是，玻璃防火分隔系統(tǒng)要求同時(shí)具備耐火完整性和隔熱性[2]。

二、國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求

關(guān)于防火玻璃墻的應(yīng)用，在部分國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了明確。例如，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）中明確要求，在建筑內(nèi)設(shè)置中庭時(shí)，中庭與周圍連通空間可采用防火玻璃墻進(jìn)行分隔；步行街兩側(cè)建筑的商鋪，其面向步行街一側(cè)的圍護(hù)構(gòu)件也可采用防火玻璃墻；建筑外墻上、下層開口之間可設(shè)置防火玻璃墻。同時(shí)，對相應(yīng)防火玻璃墻的耐火極限進(jìn)行了明確，要求中庭和步行街的圍護(hù)構(gòu)件采用非隔熱性防火玻璃墻時(shí)，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)[3]。在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中，防火玻璃墻還常用于不同功能單元的分隔，如用于房間隔墻、電梯廳隔墻、連廊隔墻等，還有不少辦公建筑、疏散走道也用防火玻璃墻進(jìn)行防火分隔。對此，不同地區(qū)有不同的標(biāo)準(zhǔn)要求。2023年新版《建筑防火通用規(guī)范》GB55037-2022正式實(shí)施，其中第6.4.9條規(guī)定，用于防火分隔的防火玻璃墻的耐火性能不應(yīng)低于所在防火分隔部位的耐火性能要求，明確了防火玻璃墻可用于替代防火隔墻。

三、防火玻璃墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

雖然《建筑防火通用規(guī)范》明確了防火玻璃墻可用于替代防火隔墻，但是關(guān)于具體的應(yīng)用要求、應(yīng)用場合，除上述國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)明確的場所和部位外，尚無明確規(guī)定。本文針對此問題，作如下分析。

（一）用于替代防火隔墻

防火隔墻主要用于同一防火分區(qū)內(nèi)不同用途、不同火災(zāi)危險(xiǎn)性的房間或區(qū)域之間的分隔，限制火災(zāi)在不同用途、不同火災(zāi)危險(xiǎn)性、不同重要性的房間或區(qū)域之間蔓延，保護(hù)這些房間和區(qū)域。防火隔墻一般采用不燃材料構(gòu)筑，設(shè)置在建筑不同部位的防火隔墻因其分隔部位的用途、火災(zāi)危險(xiǎn)性、重要性不同，要求的耐火極限也有所區(qū)別，但其耐火極限不應(yīng)低于分隔部位應(yīng)具備的耐火極限。建筑火災(zāi)蔓延的方式一般有火焰蔓延、熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等四種，同時(shí)伴隨有煙氣的蔓延[4]。因此，防火玻璃墻要用于防火隔墻，具體耐火性能應(yīng)根據(jù)設(shè)置部位的防火分隔目標(biāo)、所在防火分隔部位的耐火性能要求等情況確定，一般應(yīng)同時(shí)具備耐火完整性和隔熱性。《玻璃防火分隔系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》T/CECS682-2020第4.4.1條規(guī)定，除國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的中庭、步行街等有明確要求的部位外，不應(yīng)采用非隔熱型防火玻璃分隔系統(tǒng)。非隔熱型防火玻璃墻與防護(hù)冷卻系統(tǒng)的組合系統(tǒng)，可能存在可靠性不高的問題，此條在防火玻璃墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，建議參考執(zhí)行。另外，防火玻璃墻作為建筑構(gòu)件，其可靠性取決于防火玻璃本身的耐火性能、框架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、防火保護(hù)和安裝施工情況。對于采用非隔熱性玻璃的防火玻璃墻，其可靠性還取決于防護(hù)冷卻保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、噴頭的選型、后期的維護(hù)管理情況等，可靠性影響因素多。對于民用建筑中的一些重要設(shè)備房或火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的部位，典型的如附設(shè)在民用建筑中的消防控制室、消防水泵房、燃油或燃?xì)忮仩t、可燃油油浸變壓器、充有可燃油的高壓電容器和多油開關(guān)、柴油發(fā)電機(jī)房等部位的分隔。如果該區(qū)域未設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，也不宜采用防火玻璃隔墻。

《建筑防火通用規(guī)范實(shí)施指南》指出，當(dāng)能確定防火玻璃墻任意一側(cè)發(fā)生火災(zāi)均不會(huì)因隔墻所受高溫?zé)彷椛渥饔枚鴮⒒馂?zāi)蔓延至隔墻的另一側(cè)時(shí)，可以不嚴(yán)格要求防火玻璃墻的耐火隔熱性能，允許采用非隔熱型防火玻璃（C類），而且該部位的防火玻璃墻可以不采用防護(hù)冷卻自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等設(shè)施進(jìn)行保護(hù)。據(jù)研究，通過輻射引燃易燃物需要輻射通量為10kW/m2，引燃普通可燃物需要輻射通量為20kW/m2，引燃難燃可燃物需要輻射通量為40kW/m2[5]。建議應(yīng)根據(jù)不同場所和功能部位的設(shè)計(jì)使用情況、自動(dòng)滅火設(shè)施設(shè)置情況，計(jì)算透過玻璃的輻射通量，確定是否會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)蔓延。同時(shí)也要注意，在有些特殊建筑中，對防火玻璃墻的使用有明確限制，如在建筑高度大于250m的民用建筑高層主體部分的防火設(shè)計(jì)中，不得采用防火玻璃墻替代防火墻、防火隔墻。

（二）用于疏散通道和避難場所防火分隔

建筑物內(nèi)的疏散通道是疏散時(shí)人員從房間內(nèi)至房間門或從房間門至疏散樓梯或外部出口等安全出口的室內(nèi)通道，包括疏散走道、疏散樓梯和安全出口等。疏散通道在火災(zāi)等緊急情況時(shí)用于人員安全疏散，在設(shè)計(jì)上不僅要保證其在火災(zāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)安全，不能被火和煙霧侵襲，也要保證其設(shè)計(jì)與人員特性等相適應(yīng)，為人員疏散提供相對安全的環(huán)境，以便于人員安全疏散。建筑物內(nèi)人員的疏散特性與建筑物本身的平面布局、管理水平、疏散通道、火災(zāi)煙氣、人員狀態(tài)及心理行為特點(diǎn)等因素密切相關(guān)[6]。疏散人員的逃生心理與其所處的環(huán)境密切相關(guān)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，一般伴有火焰、濃煙、高溫等。根據(jù)文獻(xiàn)[7]對火災(zāi)情況下成人的恐慌程度進(jìn)行研究，表明約81%的人員在恐慌程度調(diào)查中表現(xiàn)為中度和高度恐慌，極度恐慌的人有9%。說明當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，人員極度缺乏安全感。因此，在疏散通道的設(shè)計(jì)中，除需要考慮結(jié)構(gòu)、位置、距離、數(shù)量、引導(dǎo)等方面因素，還應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)對疏散人員心理狀態(tài)的影響，避免因直接或間接受到火焰和煙氣的影響而造成恐慌。在建筑防火設(shè)計(jì)中，為避免人員，尤其是幼兒、病人、老年人等，直接觀察到火焰或濃煙加重恐慌，不建議病房樓、老年人照料設(shè)施、幼兒園等弱勢群體集中場所的疏散走道兩側(cè)隔墻和疏散樓梯隔墻整體使用防火玻璃隔墻。

《建筑防火通用規(guī)范》第2.2.8條規(guī)定，除兼作消防電梯的貨梯前室無法設(shè)置防火門的開口可采用防火卷簾分隔外，消防電梯前室或合用前室不應(yīng)采用防火卷簾或防火玻璃墻等方式替代防火隔墻。該條主要是考慮消防電梯前室應(yīng)能保證消防救援人員安全使用，要確保該部位防火分隔的可靠性。依據(jù)《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》GB/T12513-2006中隔熱性鑲玻璃構(gòu)件判定準(zhǔn)則，按規(guī)定進(jìn)行測量，當(dāng)棉墊被點(diǎn)燃或背火面躥火持續(xù)達(dá)10s以上時(shí)，失去耐火完整性。當(dāng)測得的試件背火面平均溫度超過試件表面初始平均溫度140℃，或測得試件背火面任一點(diǎn)最高溫度超過該點(diǎn)初始溫度180℃時(shí)，則認(rèn)為試件失去耐火隔熱性。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，在空氣溫度高達(dá)100℃的特殊條件下（如靜止的空氣），一般人只能忍受幾分鐘；溫度高于65℃時(shí)一些人可能無法呼吸[8]。為確保人員安全，建議民用建筑中的避難走道、避難層、避難間也不應(yīng)采用防火玻璃墻替代防火隔墻。

（三）用于替代防火墻

防火墻主要用于防止火災(zāi)蔓延至相鄰建筑或相鄰水平防火分區(qū)。防火墻一般由不燃性材料現(xiàn)澆或砌筑方式構(gòu)成，常見的有鋼筋混凝土墻、磚墻、混凝土砌體墻、輕質(zhì)砌體墻等。承重式和自承重式防火墻除由鋼筋混凝土現(xiàn)澆墻體、砌體墻外，一般由砌體與鋼筋混凝土構(gòu)造梁柱組合而成，非承重式防火墻一般由輕質(zhì)砌體與建筑的框架梁柱等組合而成。《建筑防火通用規(guī)范實(shí)施指南》中提出，當(dāng)防火玻璃墻用于替代防火墻時(shí)，防火玻璃墻的耐火性能不應(yīng)低于建筑對所替代的防火墻的耐火性能要求，并應(yīng)同時(shí)具備要求的耐火完整性能和耐火隔熱性能。為確保防火分隔的可靠性，防火玻璃應(yīng)采用隔熱型防火玻璃（A類），一般不允許采用非隔熱型防火玻璃輔助防護(hù)冷卻自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等設(shè)施進(jìn)行保護(hù)的方式替代。

《建筑防火通用規(guī)范》第6.1.2條規(guī)定，防火墻任一側(cè)的建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件以及物體受火作用發(fā)生破壞或倒塌并作用到防火墻時(shí)，防火墻仍能阻止火災(zāi)蔓延至防火墻的另一側(cè)。因此，防火玻璃墻替代非承重式防火墻，結(jié)構(gòu)上還必須符合第6.1.2條規(guī)定要求。如采用防火玻璃墻，需根據(jù)其設(shè)置部位兩側(cè)的建筑使用用途、防火玻璃墻與建筑結(jié)構(gòu)的連接方式，驗(yàn)算防火玻璃墻在墻體任意一側(cè)的建筑結(jié)構(gòu)、高大物體受到破壞或者發(fā)生垮塌時(shí)，對防火玻璃墻產(chǎn)生的側(cè)壓或側(cè)拉作用是否會(huì)導(dǎo)致防火玻璃墻倒塌、被破壞，并根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果確定是否能采用防火玻璃墻及采用的防火玻璃墻的設(shè)置形式。

結(jié)語

雖然防火玻璃隔墻可用于替代防火隔墻，但應(yīng)確保其耐火性能不應(yīng)低于所在防火分隔部位的耐火性能要求。一般應(yīng)同時(shí)具備耐火完整性和隔熱性。對于民用建筑中的一些重要設(shè)備房或火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的部位，如該區(qū)域未設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，也不宜采用防火玻璃隔墻。病房樓、老年人照料設(shè)施、幼兒園等弱勢群體集中場所的疏散走道兩側(cè)隔墻和疏散樓梯隔墻，不建議使用防火玻璃隔墻。消防電梯前室、避難走道、避難層、避難間不應(yīng)采用防火玻璃墻替代防火隔墻。防火玻璃隔墻替代非承重式防火墻，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

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