关于建筑幕墙防火封堵构造设计与研究

关于建筑幕墙防火封堵构造设计与研究

梅杰

广东大宸建筑设计有限公司 510630

摘要：与建筑传统外墙相比，幕墙具备材料低耐火性、构造单薄等缺陷，在建筑防火中幕墙属于最为薄弱部分，一旦发生火灾，通常火势会顺着外墙逐渐蔓延到整幢建筑，特别是高层建筑情况更为严重。所以，在设计建筑幕墙时应该依据其自身构造特点，增加针对性地防火构造才是提高防火性能、防止火势蔓延的有效路径。对此，文章着眼建筑幕墙，简要分析其设计防火封堵构造的有关要点。

关键词：防火设计；建筑幕墙；封堵构造

引言：建筑防火安全是当前人们关注的焦点问题，要是建筑外保温系统起火则会造成较大安全隐患。出于避免发生此类问题，有关建筑构造需要采用有效的预防举措。现阶段，幕墙防火封堵结构属于常见且有效的一种方法，可以降低有害气体进入，与此同时还能在一定范围内控制火势蔓延程度，进而增加逃生时间与提高建筑结构安全性能。

1.幕墙建筑火灾特征分析

近年来，从我国建筑外立面出现的大型火灾分析来看，大部分火灾事故的起因与蔓延主要是由外立面保温系统引起的，之后再涉及幕墙、建筑外窗以及室内空间。基本上火灾是“先竖后横，先外后内”的蔓延形式，火源通过外保温系统以及和建筑幕墙之间的位置逐层蔓延。出现该现象的关键原因，是我国建筑外保温系统近些年采用大量的低阻燃烧性能的保温材料。并且外保温系统和建筑幕墙之间存在空腔，在没有形成防火封堵构造的情况下，变成了热量聚集与抽烟助燃的场所，在一定程度上促进了火势燃烧及蔓延。使用喷涂聚氨酯当做建筑外保温系统、在其外侧具备（ 燃烧性能、 氧指数）铝塑复合板的建筑幕墙试验样板，依据英国BS8414-1开展室内环境试验过程中，外保温系统和幕墙间空腔实际温度变化趋势（如图1所示）。

图
1：温度变化趋势

近些年我国幕墙建筑发生火灾的主要特征，是外保温系统所采取的易燃且具热值极高的保温材料，加之空腔作用、材料热熔性、包覆程度和热熔性、外层幕墙遮挡等，导致火灾发展十分快速其燃烧较为猛烈、进一步提高了火灾扑救困难。

2.常见建筑幕墙防火封堵构造

首
先，玻璃幕墙层间采取的防火封堵构造模式，这也是最为常见的一种，关于防火封堵构造站在原理角度分析，和当前设计规范有关规定相符。可是需要关注层间幕墙使用的面板材料，能否满足防火设计中关于耐火极限与燃烧性能的要求，从而避免下层火焰形成的卷火导致幕墙面炸裂或者是板燃，其热量与烟气直接进入上层楼内，产生人员伤亡与经济损失。（1）传统明框玻璃幕墙（如下图所示）。明框玻璃幕墙的玻璃镶嵌在铝框内，形成四边有铝框的幕墙构件，幕墙构件镶嵌在横梁与立柱上，形成横梁立柱外露，铝框分格明显的立面。明框玻璃幕墙是最传统的形式，应用最广泛，工作性能可靠。相对于隐框玻璃幕墙，更易满足施工技术水平要求。

传统明框玻璃幕墙

2. 点式幕墙（如下图所示）。点式玻璃幕墙它的由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构构成的玻璃幕墙称为点支式玻璃幕墙。点式玻璃幕墙的开发与应用，一开始就显示出了较强的生命力，它为建筑大师们提供了一个新的设计空间，无疑将会促进建筑幕墙的发展与延伸。究其原因主要是它具有钢结构的稳固性、玻璃的轻盈性以及机械的精密性。

点
式玻璃幕墙

2. 玻璃肋（如下图所示）。是全玻幕墙特有的附件。在全玻幕墙上与大面玻璃等高并垂直大面玻璃安装的、对大面玻璃起抗弯作用的长条状玻璃。玻璃肋也有叫抗风条，在作全玻璃幕墙设计时，同时要根据幕墙的抗风压性能和大面玻璃自重弯曲等要求对玻璃肋进行设计。

玻璃肋

其次，采取的幕墙防火封堵构造设计方案，让层间防火封堵构造和火焰燃烧位置之间存在较远距离，这有助于提升防火层自身的耐火性能。可需要注意的是，两者比较防火构造分区隔离位置明显不同，层间防火封堵层在楼面位置。因此层间防火封堵层下面的结构梁高度无法算入有防火封堵有效高度。有效的防火封堵高度需要将防火封堵构造层为起始点。依据现有相关规定，需要在楼面以上增设高度≥ 的防火玻璃墙或者是不燃性实心墙。

再次，把幕墙防火封堵设置在建筑构造梁中部而且连接幕墙保温层如果保温层内侧只是铝箔的话，该封堵从本质上来讲属于无效的。因为在高温下铝箔会在瞬间融化，而且保温系统中的岩棉，在通道内部温度为 ℃后，也同样会出现碳化燃烧现象。

最后，所采取的中上下双层防火封堵构造方案，在当前建筑工程中使用偏少，有关实施规范也没有出台规定并且造价与之前三种设计方案相比较为高昂。可基于防火性能与结构合理性视角出发，相比以上几种设计方案该构造具有更好的可靠性。如果幕墙层间防火隔离层具有足够的高度，则能有效切断向上蔓延的火焰。

3.建筑幕墙防火封堵构造设计建议

现阶段，我国很多建筑都会使用外墙外保温，与此同时在建筑幕墙防火封堵结构设计方面仍需进一步改进与完善，出于有效确保设计水平与质量，应该在尽可能短的时间科学设计防火性能检测体系，从而为制定设计规范提供相应的理论支持，保证幕墙防火丰富结构设计的合理性与可行性，接下来文章将对提高幕墙防火封堵构造设计的有关建议加以分析：

1. 幕墙和隔墙外沿间、各层楼板的缝隙，需要采取不燃或者是难燃材料进行封堵，关于填充材料可以选择岩棉或者是矿棉，厚度不能低于 ，而且要符合设计中关于耐火极限的相关标准，应在房间和楼层间间构成防火烟带。承托防火带矿棉与岩棉可以使用厚度≥ 的镀锌钢板，做好不要使用铝板。主体结构、幕墙结构和承托板存在的缝隙需要通过防火密封胶进行彻底密封；使用的防火密封胶需要获得认可检测机构开具的防火检验证明。图2为石材幕墙采取的防火封堵构造设计形式。因为实体墙是石材幕墙后面的主体结构，如果室内出现火灾，实体墙能够有效防止火势或者是浓烟窜入建筑和石材幕墙之间的缝隙。

图
2：石材幕墙防火封堵构造

为玻璃幕墙层间采取的防火封堵构造设计。因为玻璃属于脆性材料的一种，如果受到极热或者是受极冷极易发生炸裂。出于幕墙整体安全性与稳定性，应使用两道封堵：首先一道封堵位于结构梁底部的防烟与防火隔断封堵，其次是位于楼面边缘位置。借助有效的两道封堵虽然发生火灾，却能有效确保幕墙自身的稳定性与安全性。全玻璃幕墙采取的防火封堵构造设计。因为金属幕墙的面板属于金属板材。相比石材或是玻璃金属具有更高的熔点，耐火性能也相对突出，只有当温度处在熔点值时，金属才会丧失其应有特性。因为在金属幕墙背面，实体墙是其主体结构所以有关其防火封堵构造设计和石材幕墙层设计方案相似。

第二，在正常条件下的幕墙防火封堵构造，需要具备良好的密封性、伸缩变形能力以及耐久性；如果遭遇火情，需在相应的耐火时限范围内，不会产生开裂或者是脱落问题。

第三，在具体设计工作中，出于可以进一步改善幕墙防火封堵构造的隔烟能力，防止构造因为外力或者是温度影响而出现明显的裂缝，可以在防火封堵构造上层的表面涂抹具有防火性的油漆，由此提高幕墙防火封堵构造自身的抗变能力。有关阻止火势蔓延，在幕墙采光口等位置容易出现此类问题，所以在设计过程中应特别注意上述位置。

第四，建筑幕墙在进行防火封堵设计时，出于不对建筑内部与外部美观、使用功能造成破坏的情况下，可以在建筑梁底镀锌钢板下设置相应的喷淋头设备如图3所示。发生火灾时喷淋头的作用为，消防水从喷淋头中洒出，可以控制一定区域火势，进而降低建筑幕墙受到火灾的损害。

图
3：喷淋头设备

5. 防火封堵材料的选择。有关防火材料，其主要指的是计入某种具备特殊防火特性的合成材料，或者是自身具备耐热、耐高温以及阻燃性等特征的材料。在选择防火材料时，需要考虑能否满足幕墙防火设计需求。在此基础上选择合适的防火材料，如果选择不当不仅无法发挥防火作用，而且也丧失了设计的最初意义。建筑幕墙选取的防火材料应属于不燃或者是难燃材料，在国家专业机构进行认定测试后，才可以使用到幕墙工程中。

结束语：之所以要高度关注建筑防火设计，是因为其和人们自身生命财产安全直接相关，作为幕墙设计其属于建筑设计的核心构成部分。所以，有关幕墙防火设计，一方面要合理正确地设计关键部分的防火节点构造，另一方面还要选择正确的防火材料，在“硬件”上最大限度降低火灾发生时所造成的损失与危害。

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作者简介：梅杰，1977年1月，性别男，汉族，籍贯：湖南汉寿 ，工程师，本科学历，主要从事建筑设计工作。