建筑幕墙防火封堵构造设计与研究

　　图2为现有最常见的玻璃幕墙层间防火封堵构造，其防火封堵构造从原理上分析，应符合现有设计规范的规定。但应注意层间幕墙面板材料应具有满足建筑防火设计要求的燃烧性能及耐火极限，以防下层火焰产生卷火致使幕墙面板燃烧或炸裂时，烟气和热量直接窜到上一层楼内，造成人员伤亡和损失。

　　采用图3的防火封堵构造，使得幕墙层间防火封堵构造较远离开火焰燃烧点，有利于提高层间防火层的耐火性能。但应注意防火构造的分区隔离处已不同于图2的位置，幕墙的层间防火封堵层已处在楼面处。因而层间防火封堵层以下的结构梁高度不应计入有效的防火封堵高度，防火封堵的有效高度应从层间防火封堵构造层算起。按照现有规范的规定，应在楼面以上设置不小于800mm高的不燃性实心墙或防火玻璃墙。

　　图4是将幕墙层间防火封堵移至建筑构造樑的中间并与幕墙的保温层相连接。当幕墙保温层内侧仅为铝箔时，此种封堵实质是无效的。除了铝箔在高温下瞬间就融化外，采用岩棉的保温系统，当通道内的温度达到9000C后，同样也会产生碳化燃烧。

　　采用图5中上下两层防火封堵构造的设计在现有的工程中应用较少，目前实施的规范也暂时没有相关的规定，其造价相对较高。但从结构的合理性和防火性能的必要性，比较其它的几种形式应是相对更为可靠。当层间防火隔离层的高度足够高时，可有效的阻断火焰向上的蔓延。

　　2）在金属、石材、人造板幕墙的防火构造设计中，幕墙尚未有相关的规范对其层间的防火封堵构造设计提出要求。原有的此类幕墙，在层间基本没有设置层间防火封堵构造。当此类幕墙起火时，通道内从下自上的强烈烟囱效应（词条“烟囱效应”由行业大百科提供），极大的推动了火焰的迅速蔓延。特别是在幕墙式建筑的情况下，危害更加重大。图6为铝板幕墙遭受火灾后，钢支承构件已严重变形（词条“变形”由行业大百科提供）。

　　3）双层幕墙的防火封堵设计，在现行的技术规范中尚未有相关的规定，在具体执行中存在较多的争议。图7、图8为目前较为普遍的双层幕墙防火封堵设计。图7为具有层间防火封堵设计，图8为多楼层为一个热通道的过楼层防火封堵和挑檐设计。

　　3.2改善幕墙防火封堵构造设计的研究
　　针对现有常见建筑幕墙防火封堵构造中存在的问题，以及幕墙式建筑在火灾状态下的燃烧特点，为改善和提高建筑及建筑幕墙的防火能力，有必要对建筑幕墙的防火封堵构造设计进行探讨和研究。

　　1）常用的玻璃幕墙层间防火封堵构造，根据修编中的102规范提出的规定，建议采用图5中上下两层防火封堵构造。为了提高防火封堵构造的隔烟性能，防止防火封堵构造因外力或温度变化的作用而产生裂缝，可在上层防火封堵构造的表面上覆防火密封漆，增加防火封堵构造的抗变位能力。防火密封漆的工作原理见图9。对于幕墙间的采光口或门窗洞口，是室内火源向外蔓延的主要突破点，因而幕墙间的采光口或门窗洞口的防火封堵构造设计甚为重要。

　　2）对建筑幕墙内侧具有基层（结构）墙体或具有墙体功能的组合隔层，其幕墙的防火封堵构造是值得进行重点研究的内容。特别是具有外墙外保温系统的幕墙式建筑，其防火封堵构造设计更是难点。首先对于不带外墙外保温系统，或外保温系统的保温材料为A级的常规幕墙，如金属板幕墙、石材幕墙和人造板幕墙，应如何设置幕墙的防火封堵构造，目前存在较大争议。主要的问题是此类幕墙是否需要在每一楼层间均设置防火封堵构造，如不每层设置封堵，应为几层为合理。根据在编的相关规范，如GB50016报批稿和《人造板材幕墙工程技术规范》中的规定，建议应根据建筑设计的防火分区，设置相应的层间和垂直的幕墙防火封堵构造，且每一楼层均应设置层间封堵。特别是对于燃烧性能和耐火极限较差的幕墙面板材料，采取这样的措施对保护幕墙自身和防止火焰蔓延有着积极的作用。对于采用低于A级保温材料（词条“A级保温材料”由行业大百科提供）的幕墙式建筑的幕墙防火封堵构造，经过一些防火试验，目前尚未有成熟和确实可行的方案。针对不同保温材料的特性，以及外墙外保温系统自身具有的防火隔离带，其与幕墙层间防火封堵大致可组成两种构造形式。对于热固性保温材料，可采用图10的构造方法，幕墙的防火封堵构造固定于基层墙体上并与幕墙形成有效的连接，构成完整的层间防火封堵构造。对于热塑性保温材料，可采用图11的构造方法，幕墙的防火封堵与外保温系统的自身防火隔离带形成丁字型的层间防火封堵构造。但从两种构造的防火试验结果表明，都未能成功避免外保温系统和幕墙遭到焚毁的结果。其主要原因是外保温系统的防护层在上卷火的作用下，遭到击穿而引致外保温系统的保温材料起火燃烧引起的。从图1分析中可以知道，外保温系统保温材料起火燃烧是导致通道内温度急剧增加和火焰迅速蔓延，最终使幕墙和外保温系统完全焚毁的最大因素。所以，在设计幕墙式建筑防火封堵构造时，宜从层间防火封堵的设置、外保温系统保温棉防护层、幕墙面板材料的燃烧性能和耐火极限等多方面进行权衡设计。参考图10的构造，首先要确保层间防火封堵构造的连接可靠性（词条“可靠性”由行业大百科提供）和密闭性，必要时可考虑将支撑钢板（词条“钢板”由行业大百科提供）更换为传热性能差的隔热材料或其它的构造形式，以降低层间防火封堵层背火面的温度；其次可在层间防火封堵与基层墙体的墙面上，采用A级保温材料，其高度宜在1000mm以上，并适当增加此部分的防护层厚度，以提高防护层抵抗火焰的能力，尽可能避免保温材料被引燃；对于连接层间防火封堵层之上的幕墙面板，可采用不燃材料及耐火极限高的材料，防止面板在短时间内炸裂、自燃和融化；同时还可在幕墙适当位置，预留排烟通道，以减小通道内温度的聚集，起到降温的作用；对于热塑性（词条“塑性”由行业大百科提供）的保温材料，尚应考虑保温材料燃烧时，融化物的流动及下坠时产生火灾蔓延的危险。

　　3）双层幕墙的防火封堵构造设计难度较大，认可度较底，争议较多。依据在编的GB50016报批稿6.2.10条的规定，采用双层幕墙系统的建筑在进行建筑结构设计时，应尽可能的将建筑外墙上、下层开口之间的墙体高度保持在 1.2m以上，或在室内设置自动喷水灭火系统，以使上、下层开口之间的最小墙体高度缩小到 0.8m。以避免双层幕墙因不符合在编的GB50016报批稿规定的外墙体要求，而将靠室内侧的幕墙耐火极限提高到不应低于 1.00h的要求，达到降低幕墙设计难度和工程造价的目的。对于多楼层式双层幕墙，应参考图8的设计，在每层的通道中设置不燃的、耐火极限不低于1.00h的防火挑檐，挑檐的宽度不应小于内外层幕墙间距的一半。热通道式以及井道式双层幕墙的通道高度，宜根据内外幕墙的防火性能、构造设计、热工要求和建筑高度确定，通常建议不超过10m范围。也可通过在上下层幕墙间的隔离板上开启可控通风口来提高通道高度。

　　4　结语
　　目前，我国在采用外墙外保温系统，且其外层覆盖有建筑幕墙的幕墙式建筑的防火设计上存在较多的问题和争议。如保温材料、幕墙材料的燃烧性能等级选用及其适用高度；外墙外保温系统的防水透气与防护层的设置；外墙外保温系统水平防火隔离带与幕墙间如何构建有效的防火封堵构造；如何评估幕墙式建筑的防火性能等。为此必须尽快的建立相应的幕墙式建筑防火性能试验方法，对具有建筑和在设计研究过程中的防火设计进行可靠的试验验证和正确评估结果，为各类防火设计规范提供技术依据和保障，避免过低的设计要求给火灾防带来不必要的风险，也应避免过高的、不合实际的要求给相关产品和行业带来严重冲击和损失。

　　参考文献
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　　[2]  公安部天津消防研究所规范室，带铝塑板幕墙的外墙外保温系统防火性能试验报告
　　[3]  徐晓楠，火灾与消防安全， 2009防火封堵高峰论坛，2009年9月
　　[4]  北京市公安消防总队，北京央视新址在建附属文化中心大楼火灾情况分析，全国消防工作会议发言材料
　　[5]  孙林初，浅谈建筑的防火封堵，江西化工，2004年第4期
　　[6]  HILTI, 如何正确的选择防火封堵系统

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