建筑防火是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題，建筑防火分區(qū)與防火隔斷的要求往往使建筑師在建筑裝飾效果與建筑防火上進(jìn)退兩難。防火玻璃的出現(xiàn)使這一難題迎韌而解，防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷在越來越多的建筑中被廣泛采用。在大樓封閉式避難層、封閉的疏散樓梯（如上海大劇院、香港匯豐銀行），大型場館的建筑防火分區(qū)（如廣東省奧林匹克體育場、南寧會(huì)展等）的隔斷需要都大量地使用了防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷。防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷作為一種具有一定耐火極限的建筑構(gòu)件，用以控制和防止火災(zāi)沿豎向或水平方向向同一建筑物的其他部分蔓延，形成建筑防火分區(qū)得到了廣泛的認(rèn)同。但其作為一種特殊的防火產(chǎn)品，如果其設(shè)計(jì)與選材不當(dāng)，就可能形成不了真正的防火分區(qū)而達(dá)不到減輕火災(zāi)造成損失的目的。

 

一、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的防火

建筑防火主要由被動(dòng)防火體系和主動(dòng)防火體系構(gòu)成，同時(shí)考慮建筑物內(nèi)人員的安全疏散要求。被動(dòng)防火主要是根據(jù)燃燒的基本原理，采取措施防止燃燒條件的產(chǎn)生或削弱燃燒條件的發(fā)展，阻止火勢(shì)蔓延。如設(shè)置防火墻等；主動(dòng)防火體系主要采取措施及早探測火災(zāi)，破壞已形成的燃燒條件，把火熄滅或控制在一定范圍內(nèi)，減少火災(zāi)損失，如設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器、滅火設(shè)施和防排煙系統(tǒng)等。

防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷屬于被動(dòng)防火體系，其主要作用是防止火災(zāi)的蔓延。而建筑物火災(zāi)蔓延的方式有火焰蔓延、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等四種，同時(shí)伴隨有煙氣的蔓延。除第一種方式是火焰通過直接引燃可燃材料使火災(zāi)蔓延外，后三種方式都是以不同的熱量傳遞過程使可燃材料被引燃從而造成火災(zāi)的蔓延。因此，防火玻璃幕墻與防火隔斷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在如何防止火災(zāi)蔓延上。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，建筑物的耐火等級(jí)要求是確保建筑物在火災(zāi)中不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)倒塌。防火玻璃幕墻與隔斷是建筑物的一部分，其作用也就是確保火災(zāi)發(fā)生后的一定時(shí)間內(nèi)保持完好，即耐火性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)其耐火等級(jí)的選取需根據(jù)其所在建筑物的耐火等級(jí)，所處建筑物的部位的防火要求來確定。

 

二、玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的功能要求

根據(jù)建筑物火災(zāi)蔓延的方式，以及防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的作用，其應(yīng)有如下基本特性：

2.1隔煙。即在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能阻擋火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣從受火的一面?zhèn)鞯奖郴鸬囊幻妗＿@是最基本的要求，合理有效地阻擋是火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，避免形成煙囪效應(yīng)，是控制火勢(shì)蔓延，保證疏散通道暢通或避難有效的根本。

2.2耐火完整性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火時(shí)，能在一定時(shí)間內(nèi)防止火焰穿透或防止火焰在背火面出現(xiàn)。根據(jù)建筑防火的設(shè)計(jì)要求，防火玻璃幕墻或防火隔斷應(yīng)具有良好的完整性。如出現(xiàn)一燒即倒，一燒即垮或達(dá)不到防火時(shí)限的要求，火災(zāi)也會(huì)蔓延，起不到減少火災(zāi)損失的目的。

2.3耐火隔熱性。即在火災(zāi)發(fā)生，其一面受火時(shí)，能在一定時(shí)間內(nèi)其背火面溫度上升不至于引燃背火區(qū)物品。如滿足了隔煙，保證了完整，但由于火災(zāi)產(chǎn)生的熱量通過防火玻璃后大量的熱輻射導(dǎo)致背火面的易燃物燃燒，也沒有起到防火的作用。

 

三、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的設(shè)計(jì)

防火玻璃幕墻首先它是幕墻，它必須有幕墻具有的所有特性。如風(fēng)壓、雨水、空氣滲漏、平面內(nèi)變形等各項(xiàng)性能。這些方面的設(shè)計(jì)要求在JGJ102規(guī)范中已有明確的要求，此處不再贅述。作為具有防火功能的玻璃幕墻，除具有上述功能外，更重要的是防火的功能。同樣，防火玻璃隔斷設(shè)計(jì)首先也是先考慮其自身結(jié)構(gòu)安全的前提下，然后才考慮防火的要求。

3.1隔煙設(shè)計(jì)

幕墻的結(jié)構(gòu)要達(dá)到隔煙的效果，首先要是密封性要好，不僅僅是我們幕墻性能中提到的密封性，而是防火的密封性，是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的一定時(shí)間內(nèi)也要有較好的密封效果。因此，采用開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的明框幕墻與單元式幕墻結(jié)構(gòu)不適合作為防火玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)。與普通幕墻密封設(shè)計(jì)相比要注意兩點(diǎn)：一是型材的內(nèi)腔密封處理，普通幕墻設(shè)計(jì)時(shí)豎料是插接相通的，具有形成煙囪效應(yīng)的可能性，在防火玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，一定要將空腔用難燃材料進(jìn)行封堵。另一方面，要考慮火災(zāi)發(fā)生時(shí)幕墻的局部受熱膨脹變形所帶來的密封失效。因此在骨架的聯(lián)接部位須采用腰形孔，密封材料的選用上采用彈性好且具有防火性能的密封膠等。

3.2耐火完整性設(shè)計(jì)。

幕墻或隔斷要達(dá)到在火災(zāi)發(fā)生時(shí)在設(shè)計(jì)的耐火時(shí)限內(nèi)不垮不倒，也就是所選用的幕墻或隔斷結(jié)構(gòu)與材料必須具有耐火性能。因而，耐火完整性設(shè)計(jì)考慮的首先是幕墻或隔斷與主體的聯(lián)接問題，其次就是材料的選用問題。

3.2.1防火玻璃幕墻與防火隔斷需完整、獨(dú)立。防火玻璃幕墻，作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是防止火災(zāi)沿豎向蔓延。它往往只是一面幕墻的一片或一部分。為防止其在火災(zāi)中垮塌，在骨架結(jié)構(gòu)上要將它與之相連部分的幕墻完全分開，與主體結(jié)構(gòu)充分固定。如采用常規(guī)幕墻的插接連接，著火時(shí)會(huì)由于非防火部分的倒塌而導(dǎo)致防火部分的失效。防火隔斷也是如此，獨(dú)立、完整是滿足耐火性能的基礎(chǔ)。

3.2.2防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷結(jié)構(gòu)要有較好的吸收熱變形的能力?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，幕墻或隔斷的金屬骨架受熱膨脹而伸長，如處理不當(dāng)會(huì)由于膨脹擠壓導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞而起不到防火作用。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，連接部位采用長腰孔或其它預(yù)留變形位是細(xì)節(jié)上需考慮的關(guān)鍵問題。圖2和圖3為防火玻璃幕墻豎向連接節(jié)點(diǎn)，豎料上部為開圓孔，下部開豎向腰孔。

3.2.3防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的材料要有耐火能力?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，一般起火后10min內(nèi)火焰的平均溫度為700℃左右；起火后20min內(nèi)，火焰溫度一般為800℃左右；起火后30min內(nèi)，火焰平均溫度為840℃左右；1h內(nèi)可達(dá)到925℃左右。根據(jù)建筑對(duì)防火幕墻或隔斷的耐火時(shí)限要求，選用適當(dāng)?shù)姆阑鸩牧鲜沁_(dá)到功能與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的基礎(chǔ)。幕墻或隔斷的骨架材料多為鋁型材與鋼型材，但鋁材的熔點(diǎn)約為400℃，鋼材在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、彈性模量等卻會(huì)隨溫度升高而降低，在550℃左右時(shí)，降低幅度更為明顯，一般在15min左右就會(huì)喪失承重能力而垮塌?？梢姡绮贿M(jìn)行防火處理，火災(zāi)發(fā)生15min內(nèi)都會(huì)被燒垮。因此作為防火玻璃幕墻與隔斷的骨架材料均需進(jìn)行防火處理。玻璃，作為防火玻璃幕墻與隔斷的主要材料理所當(dāng)然選用防火玻璃。目前防火玻璃種類較多，選擇時(shí)要綜合考慮建筑裝飾效果、強(qiáng)度、耐火極限等方面。連接部位的耐火作用是整個(gè)系統(tǒng)的完整性的基礎(chǔ)，連接處的預(yù)埋件與連件件均應(yīng)加防火保護(hù)層。

 

四、防火玻璃及使用

防火玻璃是在規(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，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范分為三類：

A類防火玻璃：同時(shí)滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求的防火玻璃。此類玻璃具有透光、防火（隔煙、隔火、遮擋熱輻射）、隔聲、抗沖擊性能適用于建筑裝飾鋼木防火門、窗、上亮、隔斷墻、采光頂、透視地板及其他需要既透明又防火的建筑組件中。

B類防火玻璃：同時(shí)滿足耐火完整性、熱輻射強(qiáng)度要求的防火玻璃。

C類防火玻璃：只滿足耐火完整性要求的防火玻璃。此類玻璃具有透光、防火、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。適用于無隔熱要求的防火玻璃隔斷墻、防火窗、擋煙垂壁、室外幕墻等。

從結(jié)構(gòu)上分，防火玻璃分為復(fù)合防火玻璃與單片防火玻璃：

4.1復(fù)合防火玻璃。是一種在兩片透明夾層玻璃之間灌注一種可遇火發(fā)泡膨脹的無色透明的特殊耐火化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)硬化后制成。根據(jù)灌注化學(xué)物質(zhì)的不同，復(fù)合玻璃可做成A類或B類防火玻璃。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，灌注固化在防熱輻射型復(fù)合防火玻璃中間的特殊透明化學(xué)物質(zhì)大量地吸收火焰中的熱量而發(fā)泡膨脹，同時(shí)變成不透時(shí)的白色，從而阻止玻璃迎火面火焰的熱輻射向背火面?zhèn)鬟f，并在一定程度上降低迎火面向背火面?zhèn)鬟f熱量。在此過程中玻璃整體保持完整，形成一個(gè)可以阻隔火焰、煙霧和燃燒產(chǎn)生毒氣擴(kuò)散與漫延的屏障。復(fù)合防火玻璃在紫外線長期照射下會(huì)變成乳白色及產(chǎn)生汽泡，失去玻璃的透明功能。因而不太適合在外墻上使用，但對(duì)于有耐火隔熱性要求和防熱輻射要求的防火隔斷中采用。

4.2單片防火玻璃。是浮法玻璃經(jīng)過物理與化學(xué)的方法進(jìn)行特殊處理而得到的一種耐火完整性的玻璃，屬C類防火玻璃。單片防火玻璃防火原理：火災(zāi)發(fā)生的初期，單片玻璃隔斷物的迎火面與背火面之間會(huì)形成較大的溫差，玻璃內(nèi)部在這樣的溫差作用下在短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的不均勻熱應(yīng)力，導(dǎo)致玻璃炸裂而破碎從而失去完整性。因而減少玻璃兩面的溫差或增加其抵抗熱應(yīng)力的能力是提高其防火性能的基本途徑。目前國內(nèi)生產(chǎn)的單片銫鉀防火玻璃在1000℃火焰沖擊下能保持84～183min不炸裂，且在同樣的厚度下，它的強(qiáng)度是浮法玻璃的6～12倍；是鋼化玻璃的1.5～3倍。它同時(shí)還有很好的加工性，能加工成為夾層安全玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃和點(diǎn)式幕墻玻璃等。因而，單片防火玻璃得到了更加廣泛的應(yīng)用。

 

五、防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷的耐火性能

防火玻璃幕墻或隔斷的耐火性能等級(jí)的選用由其所在建筑的防火要求來定，但設(shè)計(jì)是否可以達(dá)到其耐火等級(jí)的要求，一方面取決于選用的材料的耐火性能，另一方面取決于幕墻或隔斷的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上的問題根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙不難發(fā)現(xiàn)，但材料的選用就不能忽視了。因?yàn)槟壳昂芏嗖牧系姆阑鹦阅芏际前凑障嚓P(guān)規(guī)范，在一定的前提條件下試驗(yàn)的結(jié)果，產(chǎn)品說明書上的防火性能在實(shí)際使用過程中的工作狀況未必能達(dá)到。

嚴(yán)格地講，對(duì)于面積大且耐火性能等級(jí)要求高的防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷系統(tǒng)，應(yīng)選取有代表性的設(shè)計(jì)單元進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)，以確保達(dá)到防火要求。

 

筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)時(shí)要注意如下三個(gè)方面：

1、防火玻璃幕墻與隔斷的設(shè)計(jì)并不是簡單地將幕墻或隔斷所使用的非耐火性能的材料改用耐火的材料就可以，更不是將普通玻璃換成防火玻璃就萬事大吉，而是要將它作為一個(gè)防火系統(tǒng)來全面考慮。

2、防火玻璃幕墻與隔斷的所能達(dá)到的耐火性能等級(jí)，需要綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)各因素的耐火等級(jí)才能確定，主觀地推測可能會(huì)犯錯(cuò)誤，必要時(shí)需做檢測試驗(yàn)來確定。

3、設(shè)計(jì)選用防火玻璃時(shí)，需注意玻璃板塊的尺寸與耐火性能等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。