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关于构件式玻璃幕墙的防火设计与施工应用

发表时间：2021/4/26 来源：《建筑科技》2021年2月上作者：王鹏魁

[导读] 在现代建筑的外观设计和装饰施工中，构件玻璃幕墙被广泛应用，人们不仅关注它的美观，还关注它在施工方便性和经济性方面的良好表现，整个施工过程简单易操作，但凡事都有两面性，构件玻璃幕墙防火性能较弱，在许多建筑火灾事故中，由于玻璃幕墙防火不力，火灾会迅速蔓延，造成不可预测的生命财产损失，因此，在应用构件玻璃幕墙方案时，必须做好防火设计和施工。

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摘要：在现代建筑的外观设计和装饰施工中，构件玻璃幕墙被广泛应用，人们不仅关注它的美观，还关注它在施工方便性和经济性方面的良好表现，整个施工过程简单易操作，但凡事都有两面性，构件玻璃幕墙防火性能较弱，在许多建筑火灾事故中，由于玻璃幕墙防火不力，火灾会迅速蔓延，造成不可预测的生命财产损失，因此，在应用构件玻璃幕墙方案时，必须做好防火设计和施工。
关键词：构件式玻璃幕墙；防火设计；施工应用
        前言：如今，构件式玻璃幕墙已广泛应用于高层建筑中，一方面，玻璃幕墙的重量比其他建筑材料轻，另一方面，有效缩短了建筑材料的施工周期。这在一定程度上节约了建筑材料的成本，增强了建筑质量，改善了建筑外观。然而，建筑设计的安全性对于构件玻璃幕墙尤其重要，尤其是防火设计，容易导致巨大的火灾隐患。从这个角度来看，设计师应该做好构件玻璃幕墙的防火设计，为建筑的交付和使用打下良好的基础，保证建筑使用的安全，延缓火灾发生时火灾和烟雾的蔓延，更好地保障人民生命财产的安全。
        1、建筑防火构件玻璃幕墙的特点
        构件玻璃幕墙建筑发生火灾后，火势容易纵横蔓延，构件式玻璃幕墙不仅是建筑的窗户，也是建筑的外围护结构。火会烧坏玻璃幕墙的玻璃。如果没有有效的水平和垂直防火措施来隔离火灾，火灾将沿着幕墙的外墙和幕墙的内侧蔓延到相邻楼层。整个玻璃幕墙由玻璃和结构框架组成，一般由铝合金和型钢制成。型钢在温度超过600时失去玻璃承载能力，铝合金在温度超过250-300时失去承载能力。一旦发生火灾，如果钢结构失去承载能力，玻璃幕墙的玻璃就会脱落，玻璃在高温下会爆裂脱落，阻碍建筑物内及周围人员的疏散和灭火。排烟困难也是玻璃幕墙建筑应注意的火灾隐患之一。由于构件式玻璃幕墙的设计侧重于结构安全和密封，玻璃幕墙上能打开的窗户很少。另外，为了保证窗户结构的安全性，窗户的尺寸也很小，一般都是套管窗，而且都是上部开启，下部没有可开启的窗户，打开窗户后形成负压，开启角度小于300，基本上不能起到火灾时排烟的作用。为了安全起见，构件玻璃幕墙的窗户都设置在自然站立的人无法打开的高度，紧急情况下很难打开窗户。由于各种原因，当玻璃幕墙建筑发生火灾时，不能满足排烟要求，会在建筑内聚集大量烟雾。对室内人员生命安全的危害。
        2.构件玻璃幕墙的保护设计与施工
        2.1使用防火玻璃
        防火玻璃是一种特殊的玻璃，在规定的耐火试验中能保持其完整性和隔热性。根据耐火等级可分为三类：
        a类：符合耐火完整性和耐火隔热要求的防火玻璃。这种玻璃透光、防火(防烟、防火、防热辐射屏蔽)、隔音、抗冲击，适用于建筑装饰钢木防火门、窗、上层采光、隔墙、采光吊顶、挂烟墙、透视地板等需要透明防火的建筑构件。
        b类：同时满足耐火完整性和热辐射强度要求的防火玻璃。
        c类：仅满足耐火完整性要求的耐火玻璃。这种玻璃具有透光、防火、高强度的特点。适用于无隔热要求的防火玻璃隔墙、防火窗和室外幕墙。
        2.2幕墙骨架材料的选择
        防火玻璃必须与幕墙骨架一起系统防火，不能只考虑防火玻璃；骨架不防火的话，遇火容易软化变形，再好的防火玻璃也发挥不了应有的作用。
        轻钢龙骨是玻璃幕墙中应用较为广泛的框架材料。由于钢结构本身不燃，钢结构的防火隔热保护一度被人们忽视。根据国内外的相关数据报告，以及相关机构的试验和统计，钢结构的耐火性能比砌体结构和钢筋混凝土结构差。钢的机械强度随着温度的升高而降低，在500左右，强度下降到40%~50%。钢材的屈服点、抗压强度、弹性模量、承载能力等力学性能都急剧下降，很快失去支撑能力，导致建筑物倒塌。因此，保护钢结构势在必行。

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        钢结构表面涂刷或喷涂防火涂料，起到防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温，降低强度，防止钢结构失去支撑能力，造成建筑物倒塌。钢龙骨及其连接件表面的防火涂料必须按要求选用。
        2.3做好玻璃幕墙的密封设计
        密封设计是设计师在设计玻璃幕墙防火时需要注意的问题。为了保证这一点，首先要保证玻璃幕墙开口面积的标准化。之所以要重视密闭设计，是因为玻璃幕墙作为外围防护结构之一，是一种封闭结构建筑。因此，消防设计对它来说非常重要，只有做好它的设计，才能发挥更有效的保护作用。此外，为了进一步完善这方面的设计，设计师在设计过程中还应与整体消防工程相衔接，多角度思考，确保设计的合理性和功能性。
        2.4玻璃幕墙的通风方式
        (1)外呼吸幕墙有完全封闭的中空玻璃内幕墙。其工作原理是充分利用外幕墙上的进风口和出风口，通过自然通风引入室外新鲜空气。新鲜空气通过热通道带走热量，然后从上部出风口排出。这个过程可以充分减少太阳辐射的影响，同时兼顾节能。外呼吸幕墙的内外幕墙之间的热通道宽度应不小于450毫米，风口应根据所需效果打开或关闭。夏季打开风口，形成烟囱效应，有利于室内隔绝太阳辐射，自然通风；冬季封闭时，幕墙与房间会形成封闭的空气保温层，产生温室效应，减少室内空调制冷，达到保温蓄热的效果。
        (2)内呼吸玻璃幕墙采用机械通风，其原理是从下方室内通道吸入空气，然后通过热通道上升到上方出风口，最后通过吊顶内的风道排除。内呼吸玻璃幕墙的外幕墙是完全封闭的，所以这一过程是在室内进行的，内外幕墙之间的热通道宽度为150毫米至300毫米。
        2.5制定合理的施工方案
        制定合理的防火玻璃幕墙施工方案，可以为防火玻璃幕墙的具体施工提供依据。然而，防火玻璃幕墙的施工质量受到许多不确定因素的严重影响。因此，在制定防火玻璃幕墙施工方案的过程中，必须结合建筑的实际情况和防火玻璃幕墙施工技术要点，科学合理地规划设计防火玻璃幕墙施工方案。在制定防火玻璃幕墙的施工方案时，幕墙建筑的层数、面积、长度、防火间距、防火节点应严格按照《高层民用建筑防火规范》进行控制；幕墙框架施工时，注意保证柱、墙、梁、楼板、钢筋位置一致，不能交叉。合理进行幕墙施工，确保幕墙主筋与建筑主体的可靠连接。
        2.6设置喷水保护系统
        在玻璃幕墙建筑的消防设计中，需要妥善解决两个问题：一是对消防工作的要求必须合理；第二，烟和热不应该过度威胁用户。喷水系统的冷却作用可以保持铝合金骨架的结构稳定性，并提供必要的保护措施。更重要的是，它可以防止火灾在楼层之间蔓延，起到冷却、灭火和防火隔墙的作用，从而防止火灾扩大，只造成建筑物的有限部分遭受灾害。
        玻璃幕墙建筑的喷水系统应包括两个部分，即消防水幕系统和自动灭火喷水系统，两者缺一不可。在具体设计中，喷水系统的喷头布置、水压和流量应根据玻璃幕墙建筑的结构形式，并应符合相应标准和规范的要求。
        2.7基本性能要求
        构件玻璃幕墙的消防系统设计需要具备基本性能。一般来说，玻璃幕墙需要有良好的膨胀变形能力、密封性能和耐久性。同时，一旦发生火灾，在一定时间内不会开裂、脱落、损坏，保证玻璃幕墙的稳定性。此外，玻璃幕墙防火封堵系统的设计有许多有效的方法，但同时也必须严格遵守规范的要求。防火系统一般的节点做法是：玻璃幕墙层间水平防火节点连续隔断；玻璃幕墙防火分区之间的竖向连续分区节点；窗台墙不同房间的竖向分区节点。
        结束语：对于构件玻璃幕墙的消防设计和施工，国家已经颁布了基本要求和标准，设计单位需要严格按照标准进行设计，施工单位应参照设计图纸进行严格控制，并对建筑质量和安全负责。综上所述，只有共同努力，各负其责，才能做好构件玻璃幕墙的消防设计和施工，提高玻璃幕墙建筑的安全性。
参考文献：
[1]郑学松.谈论建筑玻璃幕墙的防火设计分析[J].智能建筑,2011(15):186-186.
[2]陈妙莉，张朝琳.玻璃幕墙防火设计思考[J].门窗.2017（12）.
[3]陈振达.构件式玻璃幕墙的防火设计与施工要点[J].四川水泥，2018（05）：61+88.