李成珍
由于幕墻位于建筑結(jié)構(gòu)的最外層,雖然其使用的多為不燃或難燃材料,但整體耐火時(shí)效及性能較低,遇到大火后堅(jiān)持不了多久,其面板甚至支撐的龍骨會(huì)發(fā)生局部坍塌,出現(xiàn)穿火,尤其是串煙的現(xiàn)象。而煙是造成火災(zāi)傷亡的最大元兇,因此在幕墻設(shè)計(jì)中需要特別注意幕墻的串煙問題,為救援贏得時(shí)間。
伴隨火災(zāi)的是大量熱煙,隨著溫度的升高,支撐幕墻面板的龍骨結(jié)構(gòu)體系會(huì)逐漸發(fā)生變形,與建筑主體結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生縫隙。大量煙霧就會(huì)通過這些縫隙進(jìn)入相鄰的房間,火災(zāi)逐步蔓延。因此在幕墻前期設(shè)計(jì)中,選擇合理的封堵材料及有效的封堵方式,對(duì)提升幕墻整體防火性能、延緩火災(zāi)蔓延、爭(zhēng)取疏散和救援被困人員有著積極的意義。
同時(shí),開發(fā)并應(yīng)用防火性能優(yōu)異的新型材料也能避免次生災(zāi)害的發(fā)生,如幕墻材料遇火軟化后從高空掉落等。近年來發(fā)生的多起高層建筑火災(zāi)事故都表明,建筑幕墻防火性能不佳是導(dǎo)致火災(zāi)快速蔓延的重要原因。因此,在工程設(shè)計(jì)中,應(yīng)該給予這一問題足夠的重視,做好建筑幕墻的防火設(shè)計(jì)。
幕墻作為建筑的主要維護(hù)結(jié)構(gòu),已廣泛應(yīng)用于公共和商業(yè)建筑。這種裝飾方式除了可以提升建筑物的美感和藝術(shù)價(jià)值外,還可以在一定程度上起到防水、防風(fēng)、保溫和隔音等作用。幕墻是一種獨(dú)特的建筑結(jié)構(gòu),由承重結(jié)構(gòu)和面板組成,可以抵抗外力的影響,同時(shí)具有良好的美觀性和防護(hù)功能[1]。它還可以保護(hù)室內(nèi)空間免受損害。從目前的施工情況來看,幕墻不僅要有相對(duì)成熟的技術(shù)體系,還要有完善的施工工藝。近年來,隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,新型的建筑材料如光伏幕墻和智能幕墻逐漸運(yùn)用到實(shí)際工程中,而傳統(tǒng)的玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻等也相應(yīng)的做了技術(shù)提升,包括防火性能等。幕墻對(duì)建筑物的裝飾效果無法被取代,但可以在設(shè)計(jì)階段調(diào)整設(shè)計(jì)思路,在防火性能方面給予更多的關(guān)注,從而提升建筑幕墻的實(shí)用性。
玻璃幕墻是最常用于建筑外墻裝飾的幕墻類型,幾乎被運(yùn)用于所有的建筑項(xiàng)目中。在玻璃幕墻的設(shè)計(jì)和施工過程中,防火問題是需要特別關(guān)注的方面。根據(jù)建筑防火規(guī)范要求,通常需要在同一層結(jié)構(gòu)的上下設(shè)置兩道厚度均不小于200 mm的防火隔離帶,其間隔高度不小于800 mm(有消防噴淋系統(tǒng))或1200 mm(無消防噴淋系統(tǒng))。防火隔離帶主要由鋼制承托板和防火棉構(gòu)成,同時(shí)配合使用防火密封涂料(漆)或耐火膠等,構(gòu)成完整的防火隔離層,保護(hù)建筑物免受火災(zāi)的侵害[2]。當(dāng)然,這2 道防火隔離帶主要是為了防止有害煙氣穿入上層房間,對(duì)于明火是有承受極限的。在實(shí)際應(yīng)用中,結(jié)構(gòu)梁位置的玻璃幕墻在分格尺寸、玻璃及背襯板顏色、防火隔離層設(shè)置的位置方面都有較大的靈活性,需要根據(jù)實(shí)際情況加以分析,選擇不同的技術(shù)方案和工藝,在滿足防火需求的同時(shí),也達(dá)到較好的美化效果。
圖1 玻璃幕墻(來源:網(wǎng)絡(luò))
石材幕墻采用天然石材或人造石材作為主要裝飾面材,這些材料本身具有不可燃燒的性質(zhì),相較于玻璃材質(zhì),更容易在高溫下融化變形而發(fā)生掉落。此類建筑幕墻遇火,一般不會(huì)發(fā)生面材燃燒掉落的危險(xiǎn),但其背襯的保溫材料卻成為防火薄弱環(huán)節(jié)。此類建筑幕墻不僅要設(shè)置防火隔離帶,更重要的是選擇不僅節(jié)能環(huán)保,而且防火性能優(yōu)異的材料作為幕墻整體的保溫層,減緩火災(zāi)在幕墻上的蔓延。由于受到的外部因素影響較小,幕墻工程的進(jìn)度可以按計(jì)劃順利實(shí)施,而且具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力(圖2)。
圖2 石材幕墻(來源:網(wǎng)絡(luò))
鋁板可謂一種應(yīng)用廣泛的建筑材料,不僅被應(yīng)用在許多建筑的屋頂、門窗、墻體等位置,還常常應(yīng)用在幕墻裝飾行業(yè)中。相比于其他材料,鋁板具有許多優(yōu)點(diǎn),比如重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等。在幕墻裝飾行業(yè)中,鋁板常被用作裝飾面材,可以被拼接成各種圖案或形狀,使建筑物顯得更加美觀。
同時(shí),在鋁板的制作過程中,如果更加注重防火防護(hù),可以使鋁板和幕墻達(dá)到較好的防火效果。為了保證建筑的安全性,必須使用高強(qiáng)度的鋁板和防火材料,以確保幕墻的穩(wěn)定性和耐久性。
對(duì)于幕墻裝飾行業(yè)來說,防火材料的選擇尤為重要,因?yàn)槟粔ψ鳛榻ㄖ锿饬⒚娴囊粋€(gè)重要組成部分,其防火性能至關(guān)重要。在材料選擇上,如果建筑工程沒有對(duì)各項(xiàng)防火材料的特性與應(yīng)用原則等進(jìn)行充分掌握,就有可能會(huì)選擇不適合幕墻的防火材料,浪費(fèi)資金,并無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。
如果沒有對(duì)防火材料進(jìn)行嚴(yán)格管護(hù),就會(huì)導(dǎo)致材料的損壞和變質(zhì),從而降低幕墻的整體防火性能,甚至威脅建筑物的安全性[3]。因此,防火材料的選擇和管護(hù)非常重要,需要進(jìn)行專業(yè)評(píng)估和科學(xué)指導(dǎo),以實(shí)現(xiàn)幕墻防火價(jià)值的最大化。
盡管一些建筑項(xiàng)目把大部分精力放在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、安全保障和資源配置上,但是未能充分考慮幕墻的防火設(shè)計(jì),從而降低了建筑幕墻的安全性能。如果在后期施工中,發(fā)現(xiàn)防火設(shè)計(jì)存在一些問題,但是受到工期的限制未能及時(shí)解決,則有可能給建筑幕墻埋下安全隱患,大幅降低幕墻的耐久性,同時(shí)也會(huì)給幕墻的防火設(shè)計(jì)帶來極大的挑戰(zhàn)。
在建筑工程中,幕墻施工是一個(gè)極其復(fù)雜的過程,需要在施工前進(jìn)行充分的勘察與準(zhǔn)備工作。如果這些工作沒有做好,就有可能導(dǎo)致后續(xù)施工過程中出現(xiàn)防火問題,從而危及整個(gè)建筑物的安全性。因此,在進(jìn)行幕墻施工前,需要充分認(rèn)識(shí)到幕墻防火的重要性,并嚴(yán)格按照防火設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工,從而保障幕墻防火質(zhì)量。
4.1.1 防火玻璃
許多建筑物的幕墻都是選擇玻璃作的,但是這些玻璃的防火特性各異。不同類型的玻璃材料具有不同的防火性能,因此在選擇幕墻材料時(shí)應(yīng)格外謹(jǐn)慎,避免出現(xiàn)安全隱患。為了確保幕墻的安全性能,工程團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)將實(shí)事求是的理念貫穿于整個(gè)防火材料的選擇過程中。
防火性能較高的玻璃材料應(yīng)經(jīng)過耐火試驗(yàn)檢測(cè),以確保其能夠滿足建筑幕墻所需的防火性能要求。根據(jù)防火耐久性能等級(jí),可以將防火玻璃分為A 類、B 類、C 類,防火耐久性能從A 類到C 類逐級(jí)遞減[4]。
A 類玻璃的特點(diǎn)是能同時(shí)滿足耐火完整性和耐火絕緣性的要求,并具有耐火、隔聲、抗沖擊等性能;B 類玻璃的特點(diǎn)是同時(shí)滿足耐火完整性和熱輻射強(qiáng)度的要求,具有透光、防火、隔煙等性能;C 類玻璃的特點(diǎn)是只需要滿足耐火完整性的要求,沒有耐火絕緣性要求。因此,建筑工程要結(jié)合建筑功能特點(diǎn)來選擇相適應(yīng)的玻璃材料,合理配置工程資源。
4.1.2 防火鋁塑板
鋁塑板是一種具備阻燃性芯材和鋁板保護(hù)層的防火材料,燃點(diǎn)比較高,而且比玻璃材料具有更好的隔音性能。由于某些建筑物的玻璃幕墻可能導(dǎo)致光污染問題,因此一些工程選擇了鋁塑板作為幕墻材料來規(guī)避這種風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)增強(qiáng)建筑物的視覺效果,并且具有良好的裝飾性。
此外,鋁塑板材料重量輕,硬度達(dá)標(biāo),符合建筑幕墻材料的選擇要求。然而,這種材料也可能受到外力的影響而出現(xiàn)剝落或變形。因此,采取有效的預(yù)防措施有助于確保施工安全,降低建筑幕墻的安全風(fēng)險(xiǎn)。
4.1.3 防火密封膠
防火密封膠是一種特殊材料,可以有效的阻止火焰侵入建筑物的表面,并且可以在接縫處增強(qiáng)耐火性能,其可以分為兩大類:彈性密封膠和膨脹密封膠。彈性密封膠可以有效的阻止火焰侵入,而膨脹密封膠則可以填補(bǔ)縫隙,從而起到保護(hù)和隔離火焰的作用。優(yōu)質(zhì)的防火密封膠不僅具有卓越的位移性能,還能夠有效的抵御潮濕和滲漏的環(huán)境,特別是在雷雨季節(jié),可以有效的阻擋雨水,從而保護(hù)建筑幕墻的穩(wěn)定性。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),防火密封膠的阻燃性能可以有效的阻止火勢(shì)蔓延,同時(shí)能夠有效的阻擋煙塵。
4.1.4 防火涂料
防火涂料是建筑幕墻防火設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分,其種類繁多,可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。根據(jù)相關(guān)資料,大多數(shù)防火涂料都是溶劑型,薄涂或者厚涂都可以,但是不同的涂層厚度,往往表現(xiàn)出顯著的防火性能差異。通過正確使用防火涂料,可以在目標(biāo)基材和空氣之間形成一道防護(hù)屏障,從而阻止火勢(shì)的蔓延。
4.2.1 設(shè)置防火隔離結(jié)構(gòu)
為了確保安全,不燃固體裙墻的最低高度必須達(dá)到0.8 m。但是,當(dāng)這些支撐物的厚度超過這個(gè)值,并且越來越靠近建筑物的外圍,就應(yīng)該把層間的防火隔離結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到其下方。為了確保施工安全,當(dāng)混凝土梁和鋼梁距離建筑物的外圍較近時(shí),建議設(shè)置兩段耐火極限超過1 h 的防火墻,并將其分別設(shè)置在樓板上方和下方的邊緣。此外,根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51251―2017),在其內(nèi)部覆蓋1.5 mm 的鍍鋅鋼板,并且用200 mm、100 kg/m3的巖棉或礦棉板進(jìn)行密封[5]。
4.2.2 使用單片耐火玻璃
為確保施工安全,建議使用單片耐火玻璃,耐火極限應(yīng)不低于1 h,這樣才能保證玻璃幕墻、不燃固體裙墻和防火隔斷結(jié)構(gòu)的安全性。但應(yīng)注意,使用這種防火結(jié)構(gòu),在發(fā)生火災(zāi)時(shí)其不具備耐火性和絕緣性,只適用于室內(nèi)火災(zāi)負(fù)荷密度較低的場(chǎng)合。
4.2.3 良好的密封性能
為了確保幕墻的安全,其防火密封結(jié)構(gòu)必須具備良好的密封性能,并且能夠承受膨脹變形的壓力,以確保在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持完好。
如果沒有設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),則應(yīng)采用具有耐火隔熱性和耐火完整性的復(fù)合防火玻璃,并使用具有型式報(bào)告的鋼框架和機(jī)械錨固件來固定鋼立柱。如果已安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),則可以使用具有型式報(bào)告的單片防火玻璃,并使用具有防火和遇火膨脹功能的防火密封膠條和密封膠進(jìn)行施工。這種設(shè)計(jì)方式可以更好的提高建筑物的防火性能和安全性,降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
消防救援窗口應(yīng)符合規(guī)范要求,凈尺寸和下沿離地距離應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。消防救援窗口的室內(nèi)側(cè)應(yīng)有合理的護(hù)欄和開關(guān)設(shè)置,以便不影響消防救援行動(dòng)的實(shí)施。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)消防救援窗口時(shí)考慮消防人員如何在消防救援行動(dòng)時(shí)方便的進(jìn)出窗口,以及考慮開啟方向與云梯設(shè)置的問題。
對(duì)于非透明外層幕墻上的消防救援窗口,設(shè)計(jì)人員需要特別考慮如何在消防救援行動(dòng)時(shí)開啟窗口、進(jìn)入洞口和室內(nèi),以便消防人員順利執(zhí)行救援任務(wù)。另外,外墻與內(nèi)墻之間的通道應(yīng)具備防火、防煙和隔熱等性能,并且應(yīng)具備通行的凈高度和門洞,以方便進(jìn)出。如果外墻與內(nèi)墻之間沒有火源,則可降低防火、防煙和隔熱的要求,并設(shè)置步行道路。
在必須考慮自然排煙的房間中,需要利用幕墻的開啟扇或其他窗戶作為自然排煙窗,并且窗口的位置、打開方式和窗口面積都要符合相關(guān)規(guī)定的要求。懸窗也可以作為自然排煙窗,但在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮窗戶的開啟角度和房間面積大小。對(duì)于房間面積不大于200 m2的情況,自然排煙窗的開啟方向可不限制,但是建議盡量避免使用開啟角度較小的上懸外開窗作為自然排煙窗。在確定自然排煙窗的有效面積計(jì)算方式后,再與當(dāng)?shù)叵啦块T進(jìn)行充分溝通確認(rèn),以確保符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn),從而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)排出建筑物內(nèi)的煙霧,保障逃生人員的健康與安全。
由于火災(zāi)極大威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此在建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中,防火設(shè)計(jì)至關(guān)重要。特別是在幕墻防火設(shè)計(jì)中,需要考慮如何確保幕墻的防火節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和材料選擇符合安全條件的要求,以及如何在滿足防火要求的前提下,獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。
為此,設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注每個(gè)細(xì)節(jié),從防火墻和玻璃材料的選擇到幕墻系統(tǒng)的構(gòu)造細(xì)節(jié),不斷查缺補(bǔ)漏,確保每一項(xiàng)工作都符合防火標(biāo)準(zhǔn)。另外,在實(shí)際工作中,也需要加強(qiáng)與當(dāng)?shù)叵啦块T保持溝通和協(xié)作,確保防火設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)法律法規(guī)和消防安全標(biāo)準(zhǔn),能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)展開消防救援活動(dòng),從而保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。