防火玻璃幕墙与门窗系统的设计及应用

　　4. 试验

　　一般都是按照《镶玻璃构件耐火试验方法》GB/T 12513-2006进行试验。

　　试验中最常见的构件失效形式是，防火玻璃局部从框架中脱落(图7)出现缝隙导致窜火或者整体垮塌(图8)从而使测试终止，对于有隔热性要求的构件其隔热性丧失也是一种常见失效形式。

　　在实际应用中防火玻璃也总是与支撑它的框架一起，才能够实现防火和建筑师设定的其他功能。框架在整个体系中起到了“骨骼”的作用。大量的实验表明，采用不同的框架结构（词条“框架结构”由行业大百科提供）型式的防火玻璃框架系统往往会有着不同的耐火极限。这表明防火玻璃与框架有着密不可分的关系。

　　二、防火玻璃幕墙门窗系统设计与应用

　　防火玻璃幕墙门窗系统的设计和应用有两个层面：

　　第一个层面是建筑设计的层面，即什么样的部位可以采用什么性能和功能的防火玻璃框架系统。在《建规》和《高规》中除了对于建筑构件(梁、板、柱、隔墙)的燃烧性能和耐火极限做了要求外，被动式防火构件的内容主要涉及了防火门和防火卷帘，没有关于防火玻璃幕墙的要求。

　　第二层面是对一个具体的防火玻璃构件，如防火玻璃门，应该如何设计、如何应用。

　　下面从防火幕墙门窗系统的建筑功能分类角度对上述两个层面的问题结合起来进行论述。

　　1. 常见问题

　　如果幕墙需要用防火玻璃的话，那么防火玻璃所依附的框架系统应该也要有相应的耐火能力，否则不防火的框架系统在火灾中是不能对防火玻璃起到有效的支撑作用的。框架如果垮塌了，防火玻璃是无法独立存在的。铝合金的熔点是600摄氏度左右，普通钢材的熔点是1500摄氏度左右。按照《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》GB/T 9978.1-2008中的标准升温曲线(图9)，在30分钟时炉温已经超过800摄氏度，超过了铝合金的熔点，120分钟时炉温达到了约1050摄氏度，比钢的熔点还要低一些。因此欧洲主流的防火玻璃框架系统均是钢型材系统。

　　耐火等级（词条“耐火等级”由行业大百科提供）达到A类的防火玻璃框架系统必须能够在一定时间内完全阻断火势的蔓延，并且玻璃构件(玻璃和框架)背火面的温度升高不能超过平均140 °C。为了达到这个温度标准，就必须使用具有防火隔热特性的防火玻璃和防火隔热的钢框架型材。

　　单片防火玻璃及由单片玻璃复合成的中空玻璃不具备防火隔热的功能，因此从耐火性能的角度来讲，单片玻璃及其复合成的玻璃不能够用于A类防火构件。没有防火隔热构造的钢型材在一侧受火时，由于热传导作用背火侧温度很快升高，短时间内背面温升就会超过180度，因此，无防火隔热断桥构造的钢型材也不能直接用于A类防火玻璃构件。如果根据《建规》要求一个玻璃幕墙是“甲级”的话，采用单片玻璃或者采用单片玻璃复合成的中空玻璃或者夹胶玻璃只能达到完整性的要求，根本达不到甲级的要求。换言之，根据防火等级要求，采用相应等级的防火玻璃才能够保证玻璃的耐火性能达到设计的要求。同样，甲级防火幕墙的框架部分如果不是采用了具有防火断桥构造的框架系统，框架部分也是不可能达到“甲级“中关于隔热性的要求的。

　　目前，虽然国内生产单片防火玻璃，同时单片防火玻璃也大量地应用于建筑工程。但由于国内生产复合防火玻璃的技术水平与欧美发达国家相比还成在一些差距，如国产复合防火玻璃的抗紫外线能力较差，在日光照射下极易起泡，最终影响整个系统的防火功能和建筑外观效果，因此很多建筑师不希望在受到日光照射的部位使用复合防火玻璃，而是简单的使用单片防火玻璃替代复合防火玻璃。更有甚者，是采用铝合金型材+单片防火玻璃作为甲级防火幕墙，这对建筑的防火安全性无疑是一种潜在危险。

　　在《建规》和《高规》中，防火玻璃门、防火玻璃隔墙、防火玻璃幕墙的使用均没有具体的提到。由于普通玻璃在受到高温的瞬间就会爆裂[2]，从而失去完整性，因此玻璃隔墙不能简单的等同于普通不燃材料制成的隔墙。在两个规范中，对于有防火要求的门窗洞口的处理方式几乎全部都是采用防火门窗(按照甲、乙、丙分类)、或者防火卷帘。在欧洲，A(EI)类、B(EW)类、C(E)类三类防火构件的使用都有严格的界定。如在有些中庭（词条“中庭”由行业大百科提供）部位的防火门，在欧洲采用有完整性的门(C类防火玻璃门)即可，因为在中庭一般都有较大的空间，通过防火玻璃门辐射到中庭的温度在中庭很容易被分散掉，也不会影响人员的逃生。也就是说，如果防火玻璃幕墙门窗系统一侧是大空间又没有可燃物的话，可以不采用具有防火隔热性的系统，采用防火完整性的玻璃即单片玻璃及其制品也是可以满足防火安全性要求的。根据建筑的功能要求，理性的确定洞口的防火级别是保障建筑整体防火功能、节省建筑成本的有效方法。

　　2. 防火玻璃门及防火玻璃隔墙设计与应用

　　如果把防火玻璃门的上亮和侧亮向外延伸，这个构件就成了带门的防火玻璃隔墙。因为防火玻璃隔墙和门有着非常密切的关系，笔者在此把它们放到一节里讨论。

　　按照此前的论述防火玻璃门和防火玻璃隔墙从防火性能的角度也可分为A、B、C类。

　　耐火等级达到A类的防火玻璃门和隔墙必须能够在一定时间内完全阻断火势的蔓延，并且玻璃构件背火面的温度升高不能超过平均140 °C。为了达到这个温度标准(同时对玻璃和框架系统)，就必须使用特殊的具有隔热特性的防火玻璃连同门扇（词条“门扇”由行业大百科提供）及固定部分专用的断热框架型材。单片防火玻璃由于不具有隔热构造设计因此严格的说不能大面积用于A类防火玻璃门和隔墙。没有断桥构造的钢型材在一侧受火时，由于热传导作用背火侧温度很快升高，短时间内背面温升就会超过180度，因此，无断桥构造的钢型材也不能直接用于A类防火玻璃门和隔墙。采用了隔热构造的A级防火玻璃厚度较大，所以A类防火玻璃门相对而言重量大，对五金的性能、结构的稳定性增加了额外的要求。重型铰链（词条“铰链”由行业大百科提供）、门扇拼角处采用焊接的方式，都可以大大提高门的整体性能。

　　由于防火门有一定的耐火时间的要求，防火门所使用的五金也要能够满足这一要求，特别是铰链和锁具。一般的钢铰链需要和门一起经过测试。常规的锁具由于内部有塑料配件或者不耐高温的配件，在高温下会燃烧变形因此不能用于防火门。因此防火门要采用专门的防火锁，锁具也需要和门一起经受测试。

　　2、防火玻璃幕墙设计与应用

　　这里的防火玻璃幕墙特指，一侧为室外环境的且有防火性能要求的玻璃幕墙。对于行业内提到的室内防火幕墙，事实上是室内隔墙的一种，相关的内容可以参考上一节的内容。

　　防火幕墙用在室外(即暴露在风雨中)，那么它除了要满足防火要求外，还要能够满足三性及隔热、隔音的要求。因此, 我们所谈的是一个必须能满足复杂多样要求的“ 系统”。由于铝合金的熔点较低，所以不适合作为防火幕墙的主要材料。使用钢材来制作防火玻璃幕墙是世界上公认的做法。使用钢材制作防火幕墙，有以下几个要点：

　　1:建筑的基本物理功能保证。

　　2:防火功能的保证。

　　3:可以为建筑师所认同的室内外装饰效果。

　　由于铝合金幕墙在国内的发展比较成熟，所以对于钢幕墙的设计很多技术人员不是很了解，同时也有一些误区，如：

　　防火幕墙用的钢龙骨要涂防火涂料或着内部填充防火材料、钢龙骨一定要用铝板或者铝型材包起来、采用铝合金压板作为室外一侧夹紧玻璃的构件、防火玻璃用单片防火玻璃与普通钢化玻璃复合成中空玻璃就是很好的配置了等。

　　防火玻璃幕墙采用钢龙骨，不能简单地等同于在钢结构（词条“钢结构”由行业大百科提供）上装玻璃。由于钢结构(如钢结构柱、梁)是要承受巨大的结构荷载的，而作为幕墙龙骨的钢结构仅仅承受幕墙系统本身的自重、相应的风压和可能的地震荷载。所以幕墙钢结构的重要性和作为承重结构的钢结构是完全不同的。它们在火灾中的受力状态和作用也是完全不同的。所以对防火玻璃幕墙的钢龙骨涂装防火涂料是不必要的。那么，是不是可以说，作了防护涂料的幕墙防火性能会更好呢?防火玻璃幕墙作为一个完整的体系，决定它的整体性能的是整个系统中最薄弱的环节。根据笔者的经验，在防火检测中，还没有因为框架垮掉而导致测试失败的案例发生。一般容易发生的问题是，玻璃和框架结合部位出现窜火、玻璃垮塌。即防火玻璃框架系统的失效多数是由于玻璃和框架的配合不好造成的，框架与玻璃结合部位的设计是影响检测的一个非常重要的因素。当然，防火玻璃本身的质量也是很关键的。

　　国产型钢表观质量比较差，加上很多龙骨进行不必要的防火涂装，所以迫不得已只能对龙骨进行包装、装饰。在欧洲，现代的机械设备已经可以生产出可以和铝型材媲美的精细钢型材，因此欧洲防火幕墙大部分都只在钢龙骨上作静电粉末喷涂等装饰涂层。

　　前面已经提到铝合金的熔点较低不适合用于制作防火幕墙，因此采用铝合金作为玻璃的压板也是不正确的。一般来讲，应该采用不锈钢或者热镀锌钢板制作防火幕墙室外一侧的玻璃压板。

　　通常，幕墙的玻璃都采用双钢化中空玻璃。加之对防火功能的不理解，很多人认为用单片防火玻璃与普通钢化玻璃复合成中空玻璃就是很好的防火玻璃了。这也是完全错误的理解。防火玻璃幕墙的防火功能有建筑的需要决定的。当需要A类防火幕墙时，毋庸置疑，单片防火玻璃难以满足隔热性能的要求。

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