耐火窗在《建筑设计防火规范》中的应用_技术热点_幕墙网

中国幕墙网 2016年会论文集系列 未经许可不得转载　违者必究 　　一、前言 　　2009年2月9日央视新址北配楼火灾、2010年11月15日上海市静安区胶州路教师公寓大楼火灾、2011年2月3日沈阳市皇朝万鑫酒店火灾…这些火灾损失巨大，教训深刻，并引起有关各方对我国建筑防火问题的强烈反思。 　　经历血与火的洗礼之后，我国建筑防火标准发展史上具有里程碑意义的GB50016—2014《建筑设计防火规范》(以下简称新《建规》)发布，并已于2015年5月1日起实施。该规范深刻吸取央视火灾等上述建筑外保温系统火灾事故的惨痛教训，通过大量的保温材料（词条“保温材料”由行业大百科提供）及系统的火灾试验研究，首次对不同类型、不同高度建筑保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的要求，严禁使用易燃保温材料，严格限制可燃保温材料，大力推广使用不燃保温材料，并对建筑外墙上门窗的耐火完整性做了严格规定，实现了建筑节能和建筑防火二者的协调发展。这样一个众望所归、千呼万唤始出来的高水准的规范，对于提升我国建筑物抗御火灾的能力，从源头上消除火灾隐患，预防和减少火灾事故无疑意义重大。它的实施效果、执行力度如何，也牵动着亿万人的心。 　　二、新《建规》对窗的防火要求 　　新《建规》中涉及对窗的防火要求主要有以下几方面：中庭【5.3.2】、步行街【5.3.6】、避难间【5.5.23，5.5.24】、建筑高度大于54m的住宅建筑（词条“住宅建筑”由行业大百科提供）【5.5.32】、建筑构造【6.2.5】，【6.7.5】～【6.7.7】等。如与中庭相连通的门窗、步行街两侧建筑的商铺、建筑高度大于100米的公共建筑的避难层(间)、高层病房楼的避难间以及建筑高度大于54米住宅建筑等，这些建筑区域的窗涉及到防火要求。而本文要重点探讨的，是规范【6.7.5】～【6.7.7】的内容，它涉及建筑总量大的住宅建筑，势必将对门窗行业产生深远影响。 　　新《建规》的【6.7.5】～【6.7.7】，对不同类型、不同高度建筑保温（词条“建筑保温”由行业大百科提供）材料的燃烧性能提出了明确、严格的要求，并对建筑外墙上门窗的耐火完整性做了明确规定。以下为部分条文规定： 　　6.7.5 与基层墙体、装饰层之间无空腔的建筑外墙外保温系统，其保温材料应符合下列规定： 　　1 住宅建筑： 　　1) 建筑高度大于100m时，保温材料的燃烧性能应为A级; 　　2) 建筑高度大于27m，但不大于100m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级; 　　3) 建筑高度不大于27m时，保温材料的燃烧性能不应低于B2级。 　　2 除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外，其他建筑： 　　1) 建筑高度大于50m时，保温材料的燃烧性能应为A级; 　　2) 建筑高度大于24m，但不大于50m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级; 　　3)建筑高度不大于24m时，保温材料的燃烧性能不应低于B2级。 　　6.7.7 除本规范第6.7.3条规定的情况外，当建筑的外墙外保温系统按本规范第6.7节规定采用燃烧性能为B1、B2级的保温材料时，应符合下列规定： 　　1 除采用B1级保温材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1级保温材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墙上门、窗的耐火完整性不应低于0.50h; 　　2 应在保温系统中每层设置水平防火隔离带。防火隔离带应采用燃烧性能为A级的材料，防火隔离带的高度不应小于300mm。 　　根据以上规范要求，针对不同建筑高度与外墙外保温材料类型及门窗耐火完整性的应用要求，现以图1、图2来概括说明： 　　三、门窗耐火完整性、耐火窗的概念及测试方法 　　GB/T31433-2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》给出了门窗耐火完整性的定义：即在标准耐火试验条件下，建筑门窗某一面受火时，在一定时间内阻止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。根据规范要求，有耐火完整性要求的窗，其耐火完整性应按照GB/T12513《镶玻璃构件耐火试验方法》中对非隔热性镶玻璃构件的试验方法进行测定，但没有隔热性要求(标准耐火试验中如背火面平均温度超过初始温度140℃或背火面最高温度超过该点初始温度180℃，则认为试件失去隔热性)。 　　耐火窗，顾名思义就是具有一定耐火完整性要求的窗。耐火窗不具有隔热性，属于C类非隔热窗。耐火窗与非隔热防火窗的区别在于，如果有可开启扇，耐火窗没有窗扇的启闭控制装置，而防火窗的窗扇则可以启闭控制。 　　耐火窗在进行耐火完整性测试时，试验炉内温度的上升随时间而变化，应按下列函数关系式进行升温控制： 　　T= 345log10(8t+1)+20 　　式中: t-----试验所经历的时间，min; 　　T------升温到t时间的炉内平均温度, ℃; 　　表示以上函数的曲线，即“时间-温度标准曲线”(见图3)。 　　四、建筑外窗耐火完整性实现的可行性 　　新《建规》中对于不同建筑高度与外墙外保温材料类型及门窗耐火完整性的应用要求，使得建筑外窗的0.5小时耐火完整性成为门窗行业的焦点问题。市场现有门窗能否满足规范要求? 　　1、防火窗国家标准GB16809于2008年进行了修订，并出版了12J609《防火门窗》图集。根据该标准，国内企业在钢质防火窗、木质防火窗、钢木复合防火窗等窗型的耐火性能方面，达到0.5h不存在技术障碍。 　　2、防火玻璃的供应：目前国内防火玻璃厂家提升技术、扩张产能的步伐也在继续加快，一些厂家购买了国外的防火玻璃生产技术。根据中国消防产品信息网的权威数据，我国目前通过第三方检测的防火玻璃厂家达360家之多，比2013年的统计数字增加了30%左右，增速明显，满足未来耐火窗市场的玻璃供应不成问题。 　　3、目前市场上主流的门窗型材，如断桥铝合金窗、塑钢窗等，经采取一定的技术手段，已能够达到0.5h耐火完整性要求(参考第五节)。 　　我们认为，建筑外窗实现0.5小时耐火完整性是可行的。 　　五、建筑外窗的整窗防火技术 　　在发达国家，防火被认为是一个系统问题，要求防火玻璃与框架系统都具有防火功能。我国则曾存在认识上的误区，往往只注重玻璃本身的防火。性能再优异的防火玻璃，如果没有与之相匹配的防火框架、防火密封材料和五金件等，就不是完整的防火玻璃系统。只有将玻璃、框架、密封材料、五金件组合在一起并通过检测的系统产品才能够用于工程。 　　1、防火玻璃 　　防火玻璃按结构可分为复合防火玻璃和单片防火玻璃。目前国内单片防火玻璃主要有两种技术路线： 采用综合增强处理的高强度单片防火玻璃和特种防火玻璃(以硼硅酸盐防火玻璃为主)。复合防火玻璃是在两片玻璃之间凝聚一种透明而具有阻燃性能的凝胶，这种凝胶遇到高温时发生吸热分解反应，变为不透明，有阻隔火焰的作用。复合防火玻璃的生产方法分为夹层（词条“夹层”由行业大百科提供）法和灌浆法两种，其优点是隔热，缺点是不能直接用于外墙，难于深加工，长期处于紫外线照射下易起泡、发黄甚至失透;与复合防火玻璃相比，单片防火玻璃具有耐候性好、强度（词条“强度”由行业大百科提供）高、易于深加工及安装便捷等优点，但不隔热。单片防火玻璃和复合防火玻璃因性能上的差异在建筑应用上属互补关系。 　　单片特种防火玻璃包括硼硅酸盐玻璃（词条“硼硅酸盐玻璃”由行业大百科提供）、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃及软化温度高于800℃以上的钠钙料浮法玻璃等。其共同特点是：具有良好的化学稳定性，较高的软化点和较低的热膨胀系数。但技术门槛及成本非常高、市场较难接受。 　　目前我国单片防火玻璃技术基本采用平板玻璃物理或化学增强技术来提高玻璃的强度，使玻璃能够承受急热(或急冷)时产生的应力，从而具有防火的功能。高强度单片防火玻璃的耐火机理是通过提高钠钙硅玻璃强度，来抗衡热应力进而避免玻璃表面微裂纹（词条“裂纹”由行业大百科提供）扩展造成的破裂。火灾时玻璃受热膨胀，玻璃整体发生弯曲变形，玻璃受火面的微裂纹受到热应力作用，逐渐扩展造成玻璃破裂;单片防火玻璃强度极高，比普通钢化玻璃（词条“钢化玻璃”由行业大百科提供）有更大的预应力，改善了玻璃的抗热应力性能，当玻璃受热膨胀，其表面的高预应力就会抵消产生的热应力，使微裂纹不再扩展致玻璃破裂，从而保证在火焰冲击下或高温下的耐火性能。当玻璃整体受到的热量大于背火面散失的热量时，玻璃整体温度逐渐升高，沿高度方向，从受火面开始逐渐进入软化区，直到玻璃背火面的粘度不足以支撑玻璃本身的重量时，玻璃整体(或局部)坍塌而失去完整性。