建筑幕墙不同于传统墙面，它打破了传统墙面的单一和厚重，使得建筑物外围护结构中墙体与门窗合二为一，既保证了墙体的使用功能，又具有一定的装饰性，使建筑更具现代感和装饰艺术性；幕墙选材的品质，也是建设方财力雄厚的象征，因此，幕墙在建筑物上的运用，越来越得到建筑师和业主的推崇和喜爱。
然而，作为立面主要材料的玻璃面板，其强度虽高，但耐火性能很差，一旦建筑物发生火灾，室内温度便会急剧上升，玻璃在火灾初期由于温度应力的作用即会炸裂、破碎，导致火灾由建筑物外部向上蔓延。一般幕墙玻璃在250度左右即会炸裂、脱落，大面积的玻璃幕墙成为火势向上蔓延的重要途径。垂直的玻璃幕墙与水平楼板之间的缝隙，也是火灾发生时烟火扩散的途径。若对其没有进行密封或者密封不好，烟火就会由此向上扩散，造成蔓延，最终酿成大祸。
近年来，围护结构发生火灾的案例也可罗列：
例1：2005年01月20日在建的南京青少年活动中心科技馆发生火灾，大火导致正在施工的金属屋面保温层及防水层约六千平方米被烧毁。原因是电焊工在进行钢结构檩条上加高铝合金支座的作业时，违反规定致使焊花直接溅到屋顶保温防水层的聚丙乙稀材料上，引燃大火。
例2：2009年2月9日，北京在建的电视文化中心（CCTV）北配楼大火持续六小时，火灾由燃放烟花引起。建筑物过火面积8490平方米，造成直接经济损失16383万元。火灾原因系燃烧的礼花熔化点燃钛锌合金板，焰火烧穿顶面的铝板后，点着了无阻燃剂的发泡聚氨酯引起。
幕墙火灾的频发是个不容忽视的问题，原因也是多方面的，有安全意识上的淡漠、管理上的缺位、 技术水平和生产条件上的制约、标准和规范的欠缺......作为一个从事幕墙设计多年的设计师，我仅从幕墙设计的角度谈一些如何控制火灾隐患的个人拙见。
一、规范的示范作用
规范的编制是在广泛调查研究，认真总结工程实践经验，参考有关国外先进标准，并广泛征求意见的基础上制定的，是整个行业设计必须遵行的技术依据，有着举足轻重的指导意义。所以，与时俱进进行修订和完善新材料的标准对整个行业设计将起着有效的引领作用，比如：采用阻燃材料、防火玻璃或新型防火材料以提高幕墙的防火性，对建筑物的防火将起到很好的杜绝作用。
公安部、住房和城乡建设部共同于2009年9月25日，以公安部公通字（2009）46号文件，下发了“关于印发《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的通知”，对建筑幕墙选用的防火材料做如下强制性的规定：
1）建筑高度大于等于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级。
2）建筑高度小于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级或B1级。其中，当采用B1级保
温材料时每层应设置水平防火隔离带。
也已经陆续有地方条例将此项纳入，如：2011年2月25日南京市第十四届人民代表大会常务委员会批准的《南京市消防条例》第三十二条规定：“建筑物外墙和屋面保温材料的燃烧性能和防火构造应当符合国家相关规定”，同时，“建筑物、构筑物不得使用发泡聚苯乙烯等可燃泡沫夹芯板”。 一旦违反规定，单位最高罚金5万元。四川省住建厅2016年6月27日印发《关于进一步加强建筑设计管理工作的通知》明确提出没有特殊使用要求的建筑工程，原则上不得采用大面积玻璃幕墙。
幕墙火灾初期时一般在夹层中燃烧，不容易探测和预防; 现在幕墙内广泛使用的保温材EPS(模塑聚苯板)、XPS(挤塑聚苯板)、PU(硬泡聚氨酯板)等，其防火性能大多为B2可燃级或B1难燃级，且燃烧产物含有大量有毒气体。有关文件要求，对于防火安全要求高的场合，要求采用不燃A级材料。
所以，遵照规范或条例中对幕墙保温材料性能加以明确控制，对火灾的控制是一个有效途径。
二、防火系统构造设计
1、幕墙组成
幕墙的组成系统为骨架、面板、连接件。幕墙的防火，绝不是简单地将幕墙或隔断所使用的非耐火性能的材料改用耐火材料就可以，更不是将普通玻璃换成防火玻璃就万事大吉，而是要将它作为一个防火系统来全面考虑。所以各个环节都不能松懈。
幕墙骨架材料多为铝合金型材或者钢型材，铝材的熔点约为400℃，钢材在火灾高温作用下，其力学性能如屈服强度、弹性模量等会随着温度升高而降低，在550℃左右时，降低幅度更为明显，一般在15分钟左右就会丧失承重能力而垮塌。可见，如不进行防火处理，火灾发生15分钟内都会被烧跨。因此作为防火玻璃幕墙与隔断的骨架材料需进行防火处理。
玻璃，作为防火玻璃幕墙与隔断的主要材料应首选防火玻璃，目前，防火玻璃种类较多，选择时要综合考虑建筑装饰效果、强度、耐火极限等方面。
连接部位的耐火作用不可忽视，它是整个系统完整性的基础，连接处的预埋件和连接件均应加防火保护层。
2、节点防火设计
2.1水平防火隔断设计
2.1.1有窗槛墙时
水平向防火隔断宜尽量设置在梁底下缘与室内吊顶平齐处，并设置在幕墙横梁的下方。这样设置的目的为了保护预埋件、钢角码等连接件尽量不受火灾的影响（钢材在300~400度时承载力会降低，600度时失去承载力，铝型材的耐火温度则更低）如果在火灾中预埋件及钢角码等受到严重影响后承载力降低，甚至丧失，会导致整个幕墙依托的骨架脱落进而面板跌落，其后果相当严重。
窗槛墙上部与幕墙相交处宜增加一道防烟封堵。通常这种有窗槛墙的幕墙玻璃未采用防火玻璃，一旦该处玻璃破裂后，由于实体墙（包括梁与板等）的保护，通常明火火焰难以直接蹿至上一楼层，但火灾中产生的大量有毒烟雾会随着玻璃的破裂而进入上一楼层。如果在窗槛墙的上部与幕墙的相交处再增加一道防烟封堵的话，此问题则迎刃而解。如下图：
此种构造的详细做法，防火隔断通常用1.5mm厚镀锌钢板，上面支承100mm厚防火岩棉，耐火极限不低于1小时，钢板不直接与幕墙玻璃接触，以免在火灾时钢板受热膨胀顶碎玻璃，亦不能与玻璃距离太大，以免在负压作用时（火灾时因室内温度升高室内压力大于室外，幕墙受到负压作用），钢板与幕墙玻璃之间被拉脱形成明缝，造成烟气上升使防火层起不到应有的防火效果。所有钢板拼缝及与横梁接触处，均用防火胶密封，保证横向隔断的密不透风，防止烟雾向上一个防火分区传递。
2.1.2无窗槛墙时
当楼层位置无窗槛墙（或梁高小于800mm）时，由于构造原因，梁侧通常有一块面板，此面板往往是支承在下一防火分区的横梁上。当下一防火分区发生火灾时，此玻璃板块极易被破坏（钢化玻璃通常遇火5~8分钟破裂），一旦玻璃破裂，由于缺乏实体墙的保护，烟气甚至明火极易蹿至上一防火分区，因此，对这种结构防火设计的关键是对此块玻璃的处理方式，可采用以下处理，即：连接上下防火分区的玻璃板块用防火玻璃（此片玻璃的高度大于蹿火半径）。若幕墙玻璃为镀膜玻璃，则水平封堵可采用钢板加岩棉的形式；若幕墙玻璃为非镀膜玻璃，则用夹丝双钢化防火玻璃或单片防火玻璃代替钢板与岩棉。
2.2竖直防火隔断设计：
同楼层竖直方向的防火封堵设计与水平防火封堵设计在原理上是一致的，根据建筑结构的不同，分为有无窗间墙两种情况：
2.2.1当水平两个分区之间有窗间墙时，幕墙通常与窗间墙齐平，此时，防火主要依靠窗间墙来实现。根据《高层民用建筑设计防火规范》中5.2.2条要求，窗间墙的宽度宜大于2m,若窗间墙宽度小于2m,则两个防火分区处也需设置防火玻璃，使其总宽度之和不小于2米。
2.2.2当水平两个分区之间无窗间墙时，此防火封堵节点可参照楼层位置无窗槛墙时竖直方向的防火封堵设计，但此处立柱宜从两个防火分区的隔断处开始设置，立柱应采用钢骨架，普通幕墙设计时，竖料是采用芯套插接相通，具有形成烟囱效应的可能性，在设计时，一定要将空腔用难燃材料进行封堵，另一方面，要考虑火灾时幕墙的局部受热膨胀变形所带来的密封失效，因此在骨架连接部位必须采用腰形孔，给予一定的膨胀变形空间，密封材料选用弹性好具有防火性能的密封胶。两个防火分区处均需设置防火封堵，防火分区分隔处的两块玻璃均应采用防火玻璃，而且此两块防火玻璃宽度之和不宜小于2m。
随着各种工艺的提高，建筑幕墙的防火措施越来越广泛，究其根本皆是在幕墙的原材料，连接形式，幕墙排布设计、缝隙封堵上进行控制，各项相互配合再生产出外观美丽、实用性强、防火能力高的幕墙工艺。预防为主，防消结合，愿我们城市建筑的外衣穿得更加安全适用、技术先进、经济合理。
参考文献
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2014.
[2]《高层民用建筑设计防火规范》.
论文作者:许霞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/18
标签：幕墙论文; 玻璃论文; 火灾论文; 分区论文; 材料论文; 建筑物论文; 钢板论文; 《基层建设》2017年第30期论文;