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新规范下的防火玻璃应用

来源:2018《建筑门窗幕墙创新与发展》  作者:郦江东 徐松辉 杨永华  日期:2018-5-8
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  摘要:本文简述了GB50016-2014建筑防火规范出台背景,详细阐述了新规范对防火玻璃墙耐火完整性的要求,指出在新规范下防火玻璃的耐火完整性不低于1.00h,简述了防火玻璃的定义,并对其进行了分类,重点阐述了干法复合防火玻璃及湿法防火玻璃的性能特点,并根据各自特点,提出新规范下的防火玻璃应用前景。
  关键词:建筑防火规范;玻璃防火墙;耐火完整性;新型隔热复合防火玻璃

  1 概述

  随着经济高速发展,生活水平的不断提高,人们日益意识到建筑安全、环保的重要性,建筑规范也越来越完善。绿色、环保、安全成为新的建筑标签。人们迫切需要对建筑规范进行修订。

  2 GB50016-2014建筑防火规范简述

  新版国家标准《建规》GB50016-2014是由原《建规》GB50016-2006和《高层民用建筑

  设计防火规范》GB50045-97(2005年版)(以下简称《高规》)整合修订而成。原《建规》、《高规》自颁布实施以来,对于保障建筑消防安全,服务国家经济社会发展,保护人身财产安全,引导相关防火规范的制修订都发挥了极其重要的作用。

  但是,随着我国经济社会和城市建设的快速发展,两部规范也面临许多挑战:一是各类用火、用电、用油、用气场所大量增加,引发火灾,导致火灾蔓延扩大的不安全因素越来越多,各类建筑火灾事故相继发生,在对这些火灾事故进行多层面的分析研究中发现,火灾防范和灭火救援等技术对策还有待进一步完善或加强,而修订完善防火规范则是在工程建设中落实这些对策措施的重要途径;二是各类高层超高层建筑、大规模大体量建筑、结构功能复杂建筑、地下建筑、大型石化生产储存等工程建设项目大量涌现,新技术、新产品、新材料不断研发应用,原有规范已涵盖不了新的发展情况,急需补充完善相关内容,使规范适应新情况、新技术的发展需要;三是近年来建筑防火领域开展了大量科学试验研究,对建筑火灾规律、火灾防控理念和对策措施的认识有了进一步提升,取得了一批科研成果,原有规范也需要通过调整不相适应的内容,使这些新成果、新理念能够在工程建设中得到推广应用;四是原《建规》《高规》之间以及两部规范与其他防火设计规范之间在工程实践中还反映中一些不协调、不明确的问题,需要通过修订规范加以解决。新版《建规》集中体现了建筑火灾防控领域的实践经验和理论成果,将两部规范合二为一,实现了建筑防火领域基础性、通用性要求的统一,这在我国建筑防火标准发展史上具有里程碑式的意义。新版《建规》的发布实施对于提升建筑物抗御火灾的能力,从源头上消除火灾隐患,预防和减少火灾事故具有十分重要的意义。

  3 新规范对防火玻璃墙耐火完整性的要求

  3.1 中庭防火玻璃墙及建筑外墙上(词条“门”由行业大百科提供)(词条“窗”由行业大百科提供)耐火完整性的要求

  新规范的5.3.2中要求,与周围连通空间应进行防火分隔:采用防火隔墙时,其耐火极限不应低于1.00h;采用防火玻璃墙时,其耐火隔热性和耐火完整性不应低于1.00h,采用耐火完整性不低于1.00h的非隔热性防火玻璃墙时,应设置自动喷水灭火系统进行保护;采用防火卷帘时,其耐火极限不应低于3.00h,并应符合本规范第6.5.3条的规定;与中庭相连通的门、窗,应采用火灾时能自行关闭的甲级防火门、窗;

  3.2 有顶棚的步行街耐火完整性的要求

  新规范的5.3.6中要求,餐饮、商店等商业设施通过有顶棚的步行街连接,且步行街两侧的建筑需利用步行街进行安全疏散时,应符合下列规定:

  步行街两侧建筑的商铺,其面向步行街一侧的围护构件的耐火极限不应低于1.00h,宜采用实体墙,其门、窗应采用乙级防火门(词条“乙级防火门”由行业大百科提供)、窗;当采用防火玻璃墙(包括门、窗)时,其耐火隔热性和耐火完整性不应低于1.00h;当采用耐火完整性不低于1.00h的非隔热性防火玻璃墙(包括门窗)时,应设置闭式自动喷水灭火系统进行保护。相邻商铺之间面向步行街一侧应设置宽度不小于1.0m、耐火极限不低于1.00h的实体墙。

  3.3 挑檐耐火完整性的要求

  新规范的6.2.5中要求,当上、下层开口之间设置实体墙确有困难时,可设置防火玻璃墙,但高层建筑的防火玻璃墙的耐火完整性不应低于1.00h,单、多层建筑的防火玻璃墙的耐火完整性不应低于0.50h。外窗的耐火完整性不应低于防火玻璃墙的耐火完整性要求。

  3.4 建筑外墙上门、窗的耐火完整性的要求

  新规范的6.7.7中要求,除本规范第6.7.3条规定的情况外,当建筑的外墙外保温系统按本规范第6.7节规定采用燃烧性能为B1、B2级的保温材料时,应符合下列规定:

  3.4.1除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外,建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h;

  3.4.2建筑高度大于54m的住宅建筑,每户应有一间房间符合下列规定:内、外墙体的耐火极限不应低于1.00h,该房间的门应具有防烟性能,其耐火完整性不宜低于1.00h,窗的耐火完整性不宜低于1.00h。

  3.5 小结

  新规范无论是对防火玻璃墙还是对建筑上门、窗的耐火完整性都提出了更高的要求,这要求防火玻璃的耐火完整性不低于1.00h。

  4 防火玻璃及其分类

  4.1 防火玻璃定义

  防火玻璃属于安全玻璃的一种,是采用物理与化学方法对浮法玻璃进行处理而得到的,在火灾情况下,能在一定时间内保持玻璃的耐火完整性和隔热性。因具有透光性(词条“透光性”由行业大百科提供)好、强度高、能阻挡和控制热辐射、烟雾及防止火灾火焰蔓延等特点,被大量用于各类高层建筑、大空间建筑的幕墙、防火隔墙、防火隔断防火窗、防火门等方面。

  4.2 防火玻璃分类

  根据GB15763.1-2001《建筑用安全玻璃防火玻璃》的规定,建筑用防火玻璃可按照产品结构分类:

  (1)单片防火玻璃(DFB):由单层玻璃构成,并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。市场上常见产品有硼硅酸盐防火玻璃、硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃、单片铯钾防火玻璃、低辐射镀膜防火玻璃等。

  (2)复合防火玻璃(FFB):由2层或2层以上玻璃复合而成或由1层玻璃和有机材料复合而成,并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。主要有复合型防火玻璃灌注型防火玻璃夹丝防火玻璃中空防火玻璃等。

  按照耐火性能分类:

  (1)A类防火玻璃:能同时满足耐火完整性和耐火隔热性要求的玻璃,其耐火等级分为四级,即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级,对应的耐火时间分别为90min、60min、45min、30min;

  (2)B类防火玻璃:能同时满足耐火完整性和耐热辐射强度要求的玻璃,其耐火等级分为四级,即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级,对应的耐火时间分别为90min、60min、45min、30min;

  (3)C类防火玻璃:能满足耐火完整性要求的玻璃,其耐火等级可分为四级,即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级,对应的耐火时间分别为90min、60min、45min、30min。

  4.3 各类防火玻璃性能比较

  近年来国内厂家较多地关注单片防火玻璃,其耐候性好,美观、轻便等特点,却忽略了复合防火玻璃优异的隔热性能,火灾发生时能避免热辐射灼伤人体,保证背火面人员的安全逃生。而目前的复合防火玻璃复合型(干法)防火玻璃由于工艺配方陈旧,导致夹层材料耐候性差,使产品在使用一段时间后透明性降低,产品应用受限;而灌浆型防火玻璃多以聚丙烯酰胺作为夹层材料,此类凝胶材料除自身具有易起泡、长期使用后会发黄甚至失透等缺点外,夹层中残留的丙烯酰胺单体还易在防火玻璃的制造和使用过程中对人体和环境造成伤害。

  因此,提升复合防火玻璃的耐候性及降低复合防火玻璃自重,开发满足GB50016-2014建筑防火规范的新型隔热复合防火玻璃势在必行。

  5 新型隔热复合防火玻璃

  通过对防火玻璃防火胶的成份进行调整,分别采用干法和湿法开发新型隔热复合防火玻璃。

  5.1 干法隔热复合防火玻璃

  采用干法生产5mm钢化玻璃(词条“钢化玻璃”由行业大百科提供)+1mm防火胶+3mm浮法玻璃+9A+5mm钢化玻璃组成的铝合金耐火窗经国家建筑工程质量监督检验中心根据GB/T12513-2006检验,由的耐火完整性:≥61min。

  5.1.1 距试件背火面1米处热流计测得的试验数据

  5.1.2 温升曲线及距试件背火面1米处热通量曲线及炉顶压力

图1温升曲线及热通量曲线图          图2压力曲线图

  5.1.3 试件照片

图3试验前向火面图4试验前背火面

图5试验30min背火面图6试验61min背火面

图7试验后向火面

  上述结果表明,新型干法生产的复合防火玻璃满足耐火完整性1.00h的要求,符合GB50016-2014建筑防火规范。

  5.2 湿法隔热复合防火玻璃

  新型湿法隔热防火玻璃由两层玻璃原片(特殊需要也可用三层玻璃原片),四周以特制阻燃胶密封,中间灌注单层或多层新型防火硅,经固化后为透明胶冻状与玻璃粘接成一体。单层防火硅制成的隔热防火玻璃耐火完整性可达1.00h,双层或多层防火硅制成的隔热防火玻璃的耐火完整可达1.50h。

  5.2.1 单层防火硅隔热复合防火玻璃

  该单层防火硅隔热复合防火玻璃采用6mm钢化单片玻璃+10mm防火硅+6mm钢化单片玻璃,该产品经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验,耐火试验进行到60min时,未丧失完整性:试件背火面最高平均温升63.7oC,最高单点温升70.1oC,未丧失隔热性。

  耐火隔热性大于1.00h;

  耐火完整性大于1.00h。

图9试验前(0min)图10试验后(60min)图11样品实物

  5.2.2 双层防火硅隔热复合防火玻璃

  该双层防火硅隔热复合防火玻璃采用5mm钢化单片玻璃+7mm防火硅+5mm钢化单片玻璃+7mm防火硅+5mm钢化单片玻璃,该产品经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验,耐火试验进行到90min时,未丧失完整性:试件背火面最高平均温升64.7oC,最高单点温升80.1oC,未丧失隔热性。

  耐火隔热性大于1.50h;

  耐火完整性大于1.50h。

 图12试验前(0min)图13试验后(90min)图14样品实物

  6 小结

  近年来国内厂家较多地关注单片防火玻璃耐候性好,美观、轻便等特点,却忽略了复合防火玻璃优异的隔热性能,火灾发生时能避免热辐射灼伤人体,保证背火面人员的安全逃生。尤其是新规范GB50016-2014建筑防火规范的实施,对耐火完整性及耐热完整性提出了更高的要求,新型隔热复合防火玻璃将大有所为。

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