何程铖1 沈鸾娟2 郑学勇3 青苏琴4
1、2、4中国建筑科学研究院有限公司西南分院 四川成都 610000
3四川正阳创想建筑设计有限公司 四川成都 610000
摘要：近年来，采用幕墙设计的建筑越来越多，虽然建筑幕墙的使用能直观体现现代化城市的发展进程以及城市设计的美观性，但在设计过程如果对幕墙节点的防火处理不能给予高度重视，那将可能给人们的安全带来不可预估的后果，所以在实际建筑工程项目的设计过程中，必须对建筑幕墙的防火设计给予高度重视，并具体落实到幕墙工程的节点防火处理工作中。因此，在设计过程中，能够正确的选择防火材料，将有效地减少幕墙建筑火灾的发生，同时也可以控制火灾的蔓延速度。
关键词：建筑幕墙、幕墙分类、幕墙防火设计
随着现代化城市进程的高速发展，有效地推动着我国建筑行业的快速进化，现代化城市在建筑行业中的一个关键体现就在于出现了越来越多的高层甚至超高层建筑设计。而在设计过程中采用大量幕墙体系作为建筑外围护结构的设计方式又是现代化建筑的一个关键设计元素。目前出现的各种层次不穷的幕墙体系使建筑本身不仅具有比较好的功能效果，还同时充满了建筑艺术性，得到广大设计同行以及业界极大的青睐。随着幕墙体系的高频率使用过程，我们很容易就发现了幕墙建筑发生火灾的几率相较于普通结构体系的建筑大，并且火灾发生之后，还会出现火势迅速蔓延的现象，而对于高层、超高层建筑来说，火灾扑救难度历来就是非常大，两项相加之后的重叠影响带来的后果就是显而易见的，那就是会从人们的生命和财产等各种层面上带来严重的损失。因此，为了有效地减少和避免建筑幕墙火灾的发生，设计过程中应该加强对建筑幕墙的防火设计的要求，以及对防火材料选择的严格把控。
一、幕墙材料
幕墙体系中使用的建筑幕墙通常都是不承重的一种外墙围护结构形式，一般目前常用的幕墙体系主要有由幕墙面板材料(比如玻璃、金属板、石板、陶瓷板等)和后面起支承作用的结构体系(常用的主要有横梁立柱、钢结构框架、玻璃肋等)组成。通常幕墙结构体系是相对于建筑主体结构可以产生一定的位移作用，却不用分担建筑主体结构所受作用力的一种建筑外围护结构，或称其为一种装饰性结构可能更合适。目前建筑设计行业中比较常用的幕墙体系（按照不同的幕墙材料分的幕墙体系）一般有石材幕墙、金属幕墙、木板和PVC板幕墙以及玻璃幕墙等。
1、石材幕墙
一般石材幕墙采用干挂的设计和施工形式进行成果体现。此类幕墙系统使用的往往是比较昂贵的大理石或花岗岩，经过特定的预加工方式形成较大尺寸的块材，然后采用干挂形式固定在特定的金属骨架上。优点：外墙清洁、美观，更加便于后期的维护和清洁，设计和施工中也可以考虑配合保温和隔热构造的结合设计，一般干法施工还有相对较高施工效率的优点。缺点：材料颜色匮乏，无法准确的控制外墙色差，存在有放射性的隐患，石材造价高，增加工程建设成本。
2、金属材料
金属幕墙体系目前在许多大中型公共建筑中频繁使用，一般以铝板、铝塑板以及彩钢板等材料为主，同石材幕墙一样，施工上常采用干挂方式呈现。优点：因为金属幕墙的构造形式相对较安全，因此，实际工程中更多的使用于高层建筑，干挂施工效率高，金属材料的加工方式较容易，更加适用于机械化作业。缺点：金属材质往往比较单一简单，所以呈现出来的效果也相对单一，设计中只能在颜色上可以形成一定的变化，整体材料质感不够丰富，此外，由于大多数金属材质都不耐酸碱腐蚀，因此，此类幕墙体系的使用寿命有限，金属材料最大的缺点在于金属本身的防火性能严重不足。
3、木板、PVC板材料
木板材料的幕墙体系属于一类比较特殊的幕墙种类。通常都是作为复合墙体构造的一种外装饰存在。优点：材料本身自重较轻，因此施工也方便，造价也相对便宜，施工常采用批叠的方式进行施工。缺点：材料最大的缺点是本身防火性能差。
4、玻璃材料
近年来，玻璃幕墙作为现代建筑的主要流行元素，被广泛的投入到建筑设计中，其优缺点也是很分明且明显。优点：大面积的玻璃使用使室内空间的视野更通透，室外立面体现也更简洁明快。缺点：玻璃的频繁使用，造成的光污染日益严重、建筑耗能不断提高。
二、建筑幕墙火灾危险性分析
幕墙建筑发生火灾的因素主要由两个方面引起：幕墙建筑材的料耐火性能以及幕墙系统的结构形式。
1、为什么幕墙建筑一旦着火，容易造成火势迅速蔓延？
主要原因概括起来有以下两点：首先，一旦幕墙建筑发生火灾时，作为外围护结构的幕墙体系会因为温度应力的作用下产生炸裂，引起火灾的迅速蔓延；其次，方案设计中常常因为考虑建筑的整体外立面风貌，出现不少跨越式幕墙设计，幕墙一般会跨越多个楼层，当火灾发生时，内部墙体或柱子与幕墙之前的缝隙会形成“烟囱效应”，造成火灾的迅速蔓延。
2、为什么幕墙建筑发生火灾时，容易造成人员疏散困难？
前文也提到，使用幕墙体系的建筑多数为高层、超高层建筑，内部功能设计本身较复杂，导致疏散组织也不清晰，大大增加了火灾时的救援难度。首先，幕墙建筑全封闭式的设计，导致火灾发生时，烟雾不能有效快速的排出，造成内部人员无法准确分清疏散方向，加大了火灾危险性；其次，构成幕墙体系的金属构件和幕墙板材的耐火性能不高，容易造成火灾的迅速发生和增加救援的难度系数。
三、建筑幕墙的防火设计
幕墙作为一种建筑外围护形式，对其构件的密封性要求高，尤其严格控制玻璃幕墙开启面积和角度（要求玻璃幕墙开启面积不宜大于幕墙面积的15%且开启角度控制在45度以内为宜），因此幕墙结构体系的建筑物在设计上基本上属于封闭性建筑物，其防火设计原则应以预防设计为主并形成防消结合的设计理念和工作方针。建筑防火封堵形式是目前实际工程项目中应用最多的幕墙防火隔烟方式，通过在幕墙缝隙中填充不燃或难燃的背衬材料（一般选用岩棉或矿棉，严格要求材料的耐火极限需要满足国家相关规范）来防止火焰和烟气在建筑物内的扩散。
水喷淋保护系统的设计能有效的降低幕墙建筑火灾过程中钢构件以及幕墙材料等的温度，提高幕墙骨架的稳定性，同时水喷淋保护系统还可以有效地减弱火势蔓延，进一步为受困人员增加有效疏散时间和救援机会。
幕墙建筑防火设计还应该结合本身结构特征充分利用金属物来进行防雷设计，设计中考虑将建筑物内部的金属物连成一个整体，即将建筑每层的结构圈梁上的幕墙预埋件与幕墙立柱相连通就能满足防雷设计。
四、幕墙材料的防火处理
一般钢结构材料的高温承受极限时间不超过15分钟，而建筑设计中要求的外墙防火要求的耐火极限远不止这个这个时间，因此幕墙体系的构件耐火极限和设计要求存在很大的差距，因此设计中必须考虑对幕墙体系的钢构件材料进行有效地防火处理，设计中通常使用的防火处理方式主要有以下两种方法：
1、采用防火涂料涂抹
就是把防火涂料抹在钢结构材料的表面，起到防火和隔热的作用，以此保护钢结构构件和材料的完整性，最终达到提高幕墙材料的高温耐受性能的目的。
2、采用包封法进行防火处理
这种方法顾名思义就是采用一些隔热防火材料把钢结构材料和构件进行包封处理，防止过高的温度对幕墙体系的损坏。
总之，随着幕墙建筑工程在现代城市化建设中的广泛使用，就必须加强建筑幕墙防火设计以及防火处理的重视工作，才能真正有效地控制火灾的发生并减少火灾发生时的蔓延等。
参考文献：
[1]裘亦诚，常征.浅谈建筑幕墙防火要求[J].住宅科技.2012（02）.
[2]李晓冬，王栋宇.建筑幕墙防火材料选择及防火要求[J].商品与质量·建筑与发展，2014（1）.
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