前言

北京央視“2·9”重大火災(zāi)和上海“11·15”特大火災(zāi)發(fā)生后，建筑外墻玻璃防火安全問題引起社會(huì)各界的普遍關(guān)注。為防止類似悲劇再度上演，國內(nèi)一些專家紛紛提出在建筑中推廣應(yīng)用防火玻璃。

2011 年2 月3 日，沈陽皇朝萬鑫火災(zāi)A 塔樓和B 塔樓由于外墻玻璃分別選用防火玻璃和普通玻璃，火災(zāi)中火勢蔓延和災(zāi)后損失都存在巨大差異，火災(zāi)事實(shí)充分說明在高層建筑中推廣應(yīng)用防火玻璃對于防災(zāi)減災(zāi)具有積極的意義。

防火玻璃是一種在規(guī)定的耐火試驗(yàn)中能夠保持其完整性和隔熱性的特種玻璃，防火玻璃在平常狀態(tài)下具有象普通玻璃一樣的光學(xué)性能和力學(xué)性能，在火災(zāi)情況下還能減緩熱量傳播、阻緩煙氣和火勢蔓延，大限度地降低火災(zāi)損失。在一些有特殊要求的重要場合，防火玻璃發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1 防火玻璃的類型及耐火性能

防火玻璃經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品性能尤其是耐火性能發(fā)生了很大變化。在建筑消防安全中發(fā)揮的作用也越來越大。建筑用防火玻璃按生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)組成不同分為夾層防火玻璃、夾絲防火玻璃和單片防火玻璃。

1．1夾層防火玻璃

夾層防火玻璃是由兩層或兩層以上玻璃片材經(jīng)防火膠粘劑復(fù)合而成，或由一層玻璃片材與有機(jī)耐火隔熱材料復(fù)合而成，或在兩片或兩片以上的單層玻璃的四周先用邊框條密封好，然后由灌注口灌入防火膠復(fù)合而成的，并滿足相應(yīng)耐火性能要求的特種玻璃。在室溫下和火災(zāi)發(fā)生初期，夾層防火玻璃和普通平板玻璃一樣具有透光性能和裝飾性能，發(fā)生火災(zāi)后，隨著火勢的蔓延擴(kuò)大，火災(zāi)溫度升高，夾層防火玻璃防火夾層受熱膨脹發(fā)泡，形成很厚的防火隔熱層，起到防火隔熱和防火分隔作用。但夾層防火玻璃在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生微小的氣泡，在紫外線照射及火焰高溫作用下很快變成乳白色，失去了玻璃通透這個(gè)基本功能，影響其在建筑幕墻構(gòu)造中的推廣應(yīng)用。

1．2夾絲防火玻璃

夾絲防火玻璃是在兩層玻璃中間的有機(jī)膠片或無機(jī)漿體夾層中夾入金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)合體。絲網(wǎng)加入后不僅提高防火玻璃的整體抗沖擊強(qiáng)度，而且能與電加熱和安全報(bào)警系統(tǒng)相連接，起到多種功能的作用，但夾絲防火玻璃內(nèi)部的金屬網(wǎng)絲影響了防火玻璃的透光率和視覺效果。無法實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻應(yīng)達(dá)到的建筑物和周圍環(huán)境情景交融、建筑立面流光溢彩的美感要求。

1．3單片防火玻璃

單片防火玻璃是在一定耐火時(shí)限內(nèi)具有耐火完整性、能夠有效阻隔火焰及煙霧蔓延但不具備隔溫絕熱功效的單層透明特種玻璃，是我國近年才引進(jìn)的防火玻璃生產(chǎn)技術(shù)。

單片防火玻璃中的單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃是對單片的普通浮法平板玻璃通過特殊的物理化學(xué)處理，在高溫高壓狀態(tài)下進(jìn)行20 多小時(shí)離子交換替換玻璃表面的金屬鈉，經(jīng)再生產(chǎn)制成的高強(qiáng)度高耐火、能抵抗強(qiáng)度的快速變化和熱浪沖擊的特種安全玻璃。單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃的強(qiáng)度是普通玻璃的6～ 12 倍，是鋼化玻璃的1. 5 ～ 3 倍。單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃通過國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測，其防火性能達(dá)到并超過GB15763． 1—2001《建筑用安全玻璃防火玻璃》所規(guī)定的C 類I 級的要求，在1000℃火焰沖擊下能保持96 ～ 183 分鐘不炸裂，從而有效地阻止火焰與煙霧蔓延，有利于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情，使人們有足夠時(shí)間撤離現(xiàn)場，并為救災(zāi)工作爭取時(shí)間。單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃由于表面的內(nèi)應(yīng)力效果，當(dāng)玻璃破碎時(shí)碎塊呈現(xiàn)微小鈍形顆粒狀態(tài)減少對人體造成傷害。單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃與夾層防火玻璃、夾絲防火玻璃相比，除了高強(qiáng)度高耐火性能之外，大的特點(diǎn)是高透光性和耐候性。在紫外線及火焰高溫作用下不會(huì)生成乳化變白隔熱層，依然保持通透功能。由于單片銫鉀防火玻璃高強(qiáng)度、高耐火性、高通透性和優(yōu)秀的耐候性，可廣泛應(yīng)用于高層建筑外幕墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)幕墻玻璃，提高建筑玻璃幕墻的消防安全水平。

2 推廣防火玻璃幕墻

在國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，防火玻璃幕墻的應(yīng)用已有較長的歷史，在我國，由于受防火玻璃技術(shù)的限制，防火玻璃主要用在防火窗、防火門及一些內(nèi)部防火分隔中，在玻璃幕墻構(gòu)造中推廣應(yīng)用防火玻璃工程不多。但近年來，全國各地大中城市先后出現(xiàn)了爭相建造超高建筑熱。這一發(fā)展動(dòng)態(tài)已引起建設(shè)主管部門對高層建筑在防火玻璃使用方面的高度重視。

北京央視“2·9”重大火災(zāi)和上?！?/span>11·15”特大火災(zāi)發(fā)生后，建筑外墻玻璃防火安全問題引起社會(huì)各界的普遍關(guān)注。為防止類似悲劇再度上演，國內(nèi)一些專家紛紛提出，在建筑中推廣應(yīng)用防火玻璃和防火玻璃幕墻代替普通玻璃幕墻。

普通幕墻玻璃均不耐火，普通浮法玻璃遇火破裂損壞時(shí)間僅為1 分鐘，鋼化玻璃僅為5 分鐘，而在由框架、密封膠條、玻璃共同組成的幕墻構(gòu)造體系中，玻璃在250℃左右即會(huì)炸裂，當(dāng)幕墻玻璃炸裂掉落后，火焰可從幕墻外側(cè)竄到上層墻面燒裂上層玻璃幕墻后，竄入上層室內(nèi)。而且垂直幕墻與水平樓板之間往往存在縫隙，如果未經(jīng)處理或處理不合理，火災(zāi)初起時(shí)，濃煙、高溫和火焰會(huì)通過該縫隙向上層蔓延擴(kuò)散。

1988 年美國洛杉磯第一洲際銀行大樓起火后，由于幕墻玻璃很快炸裂，火焰沿外墻上卷延燒，造成十分慘重的損失。1994 年1 月30 日，上海滬西文化宮二樓火災(zāi)，由于外墻面玻璃幕墻無防火處理，火災(zāi)10 ～ 15 分鐘后幕墻框架構(gòu)件熔化掉落，玻璃炸裂，整個(gè)建筑全部受災(zāi)。2011 年2 月3 日，沈陽市標(biāo)志性建筑沈陽皇朝萬鑫酒店由于燃放煙花爆竹引燃塑料草坪和可燃膠條引發(fā)了一起震驚全國的大火，B 塔樓使用的是普通外窗玻璃，火災(zāi)蔓延B塔樓的保溫材料完全燃燒殆盡，外窗玻璃幾乎完全破裂掉落，B 塔樓內(nèi)部完全被燒毀。A 塔樓選用了單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃，火災(zāi)蔓延A 塔樓的保溫材料完全燃燒殆盡，但外窗玻璃完好無損，A 塔樓內(nèi)部沒有受到火災(zāi)影響，依然富貴華麗，依然正常營業(yè)。

通過對比分析可以認(rèn)為，A 塔樓使用的防火玻璃有效的阻止了外保溫層的火災(zāi)煙霧向建筑內(nèi)部的蔓延滲透，而B 塔樓使用的普通玻璃破裂形成火災(zāi)蔓延的通道，火勢由外向內(nèi)迅速發(fā)展為復(fù)雜的立體燃燒大火，使消防撲救和火勢控制變得極其困難。提高建筑外窗和外墻防火性能，可有效阻止火勢蔓延，是降低火災(zāi)損失和減少人員傷亡的重要措施。安裝防火玻璃將成為高層建筑阻止火勢蔓延的重要手段。

3 防火玻璃幕墻的設(shè)計(jì)要求

防火是建筑安全設(shè)計(jì)中的一個(gè)十分重要的項(xiàng)目，一座建筑物的各個(gè)區(qū)域必須按照建筑規(guī)范設(shè)計(jì)防火等級，在這些區(qū)域使用的玻璃構(gòu)件必須等于或高于該區(qū)域要求的防火級別，只有這樣才能將火焰和煙氣限制在某一區(qū)域、防止其蔓延，同時(shí)也可為盡快撲滅火災(zāi)提供有利條件，雖然玻璃幕墻本身一般不具有防火性能，但是它作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑整體中的一部分，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑整體防火要求相適應(yīng)。普通玻璃幕墻作為建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體部位，是火勢通過外部向內(nèi)蔓延的重要通道。但隨著防火玻璃技術(shù)的發(fā)展，單片銫鉀防火玻璃已經(jīng)能應(yīng)用到外墻幕墻構(gòu)造中，發(fā)揮更好的防火、阻火作用。

目前，我國已經(jīng)有一些建筑正在使用防火玻璃幕墻。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范對建筑幕墻防火設(shè)計(jì)的規(guī)定，筆者認(rèn)為，防火玻璃幕墻的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求。

3．1 防火玻璃幕墻主龍骨的選擇

我國玻璃幕墻設(shè)計(jì)施工時(shí)，采用比較廣泛的是鋁合金骨架隱框玻璃幕墻。但由于鋁合金型材的耐火性能比較差，鋁合金結(jié)構(gòu)型材在250℃～ 300℃左右即失去承載能力。另外，隱框玻璃幕墻玻璃用硅硐膠、橡膠與鋁合金框膠合，硅硐膠的耐高溫程度也只有200℃，超過200℃膠的粘合力降低也會(huì)使玻璃脫落，影響防火玻璃幕墻的完整性和穩(wěn)定性。鋼材作為一種“輕質(zhì)高強(qiáng)”的不燃性建筑材料，其火災(zāi)高溫力學(xué)性能并不是很好，鋼結(jié)構(gòu)如作為建筑承重結(jié)構(gòu)時(shí)，鋼構(gòu)件在火災(zāi)高溫作用下強(qiáng)度損失很快，需要在表面涂覆防火涂料加以保護(hù)。但鋼材在防火玻璃幕墻體系中作為非承重的幕墻橫向、豎向龍骨構(gòu)件時(shí)，通過試驗(yàn)表明，鋼龍骨在表面無防火涂料保護(hù)情況下可在1200℃高溫下耐火180 分鐘仍保持完整只是略有變形，但不影響防火玻璃幕墻的支撐穩(wěn)定和整個(gè)幕墻體系的完整。因此，在確定使用防火玻璃幕墻作為建筑的外維護(hù)工程之時(shí)，鋼龍骨成為防火玻璃幕墻中主龍骨的必然選擇。

3．2防火玻璃幕墻玻璃的選擇

防火玻璃幕墻中的防火玻璃除滿足耐火要求以外，還應(yīng)滿足城市對建筑外墻立面美學(xué)效果及建筑使用人員對玻璃幕墻透光性等視覺效果的要求，即幕墻外視及內(nèi)視效果也必須保證與普通玻璃幕墻一致。因此，選用的防火玻璃應(yīng)滿足普通幕墻玻璃的透光性和高耐候性，而夾絲防火玻璃內(nèi)部的金屬網(wǎng)絲影響了防火玻璃的透光率和視覺效果。夾層防火玻璃在紫外線照射及火焰高溫作用下很快生成乳白色隔熱層，影響了玻璃幕墻的透視效果。單片銫鉀 高強(qiáng)防火玻璃與夾層防火玻璃、夾絲防火玻璃相比，除了高強(qiáng)度高耐火性能之外，大的特點(diǎn)是高透光性和優(yōu)秀的耐候性。單片銫鉀防火玻璃幕墻具有與傳統(tǒng)玻璃幕墻相近的外視和內(nèi)視效果。

目前，我國多個(gè)防火玻璃幕墻均選用的是單片銫鉀高強(qiáng)防火玻璃，如正在施工中的上海中心大廈的內(nèi)幕墻玻璃。

4 防火玻璃幕墻的耐火性能檢測

防火玻璃幕墻的設(shè)計(jì)、選材、施工是否滿足工程消防安全要求，應(yīng)通過耐火性能試驗(yàn)檢測，我國的防火玻璃測試標(biāo)準(zhǔn)滯后于發(fā)達(dá)國家。根據(jù)建設(shè)部門借鑒英、美、日等國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂的《建筑用安全玻璃防火玻璃》標(biāo)準(zhǔn)，參考上海中心工程實(shí)例，筆者認(rèn)為，防火玻璃幕墻的耐火性能檢測應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

4．1 防火玻璃幕墻框架系統(tǒng)的耐火檢測

防火玻璃幕墻在發(fā)達(dá)國家的防火測試中，強(qiáng)調(diào)的是防火玻璃和框架結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)的耐火完整性，而不是拋開框架結(jié)構(gòu)單純進(jìn)行防火玻璃的測試。也就是說，在耐火測試過程中哪怕防火玻璃可堅(jiān)持2小時(shí)，但如果幕墻框架出現(xiàn)穿火現(xiàn)象，或者輔助材料( 如耐熱膠條) 出現(xiàn)火苗，那么防火玻璃幕墻框架系統(tǒng)都算不合格。檢測時(shí)必須以一式兩套相同的防火玻璃系統(tǒng)分別進(jìn)行耐火性能測試，其中一套防火玻璃系統(tǒng)檢測正面的耐火極限，另一套檢測反面的耐火極限，在上海中心的實(shí)際工程測試時(shí)，防火玻璃幕墻的檢測也是按照防火玻璃和框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的耐火完整性進(jìn)行的。

4．2 防火玻璃幕墻玻璃受火尺寸的要求

日本標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了防火玻璃測試樣品與工程實(shí)際安裝尺寸1∶ 1的關(guān)系，受檢試樣應(yīng)選擇實(shí)際使用的大尺寸，工程中實(shí)際使用的防火玻璃均在測試樣品的尺寸范圍覆蓋之內(nèi)，我國新修訂的《建筑用安全玻璃防火玻璃》標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了受檢玻璃的受火尺寸要按照實(shí)際使用的大尺寸按1∶ 1進(jìn)行試驗(yàn)，大尺寸可覆蓋小尺寸，小尺寸不能覆蓋和代表大尺寸，同時(shí)規(guī)定了受火尺寸不得小于1100mm × 600 mm。

檢測機(jī)構(gòu)和消防部門均應(yīng)嚴(yán)格按照修改標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行測試、審查和驗(yàn)收。

5 結(jié)語

隨著防火玻璃技術(shù)的提高和超高建筑的快速發(fā)展，更加安全的防火玻璃幕墻必將受到更廣泛的關(guān)注，國外在建筑幕墻中推廣應(yīng)用防火玻璃的成功經(jīng)驗(yàn)，也為我國在高層建筑中推廣應(yīng)用防火玻璃幕墻奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。目前，公安部正在和有關(guān)部門制定建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范，此規(guī)范出臺(tái)之后，必將推動(dòng)防火玻璃幕墻的新發(fā)展。

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