防火玻璃系统技术及应用

防火玻璃系统技术及应用

李新明张新

中国建筑一局（集团）有限公司四川成都610000

摘要：防火玻璃虽然开始在建筑中大量使用，但如何正确使用防火玻璃，使用哪种类型的防火玻璃，哪些部位可以使用防火玻璃等问题在我国现行规范中仍有很多盲区。同时，很多建设单位、设计单位、施工单位存在认识和使用误区，认为只要是使用防火玻璃就能作为防火分隔，只要防火玻璃做成的隔墙就能达到耐火极限要求，我们的监督人员在日常审批和检查中也对此存在很多模糊认识，不知道如何去把握。本文在双流县第一人民医院门诊大厅防火玻璃墙的基础上对防火玻璃的发展及应用现状进行了分析，并重点介绍了幕墙、门窗等系统的防火技术，希望对我国建筑行业发展有一定的指导意义。

关键词：防火玻璃；建筑技术；耐火性能；框架系统

随着经济的飞速发展，建筑尤其是商业建筑也设计的越来越大，就笔者所在的城市，一年内就建成超过30万平米的大型建筑5座。此类大型建筑的防火设计本就复杂，设计师还总是希望将建筑的内部空间设计得通达四方，追求一眼望到边的通透效果。而由于建筑防火分区和分隔的要求，往往使建筑效果和建筑防火形成矛盾，因此开始大量使用步行街、防火玻璃的设计。尤其是防火玻璃，它曾被单纯的认作是一种建筑用防火材料，如今，它已更多的作为一种完整的防火构件被使用在建筑工程中，特别是作为防火隔墙，其与防火框、密封系统及五金件等共同构成了一套完整的隔火隔热系统，已被广泛用于高级宾馆、饭店、机场、体育馆、图书馆、计算机房等现代公共建筑中。它既可以达到普通玻璃的透明光亮效果又能实现防火功能，它既可以与框架一起组成防火分隔构件，又可以作为配套防火门、窗的防火材料，很受设计师和建筑方的青睐。

1防火玻璃的发展历程

防火玻璃源于欧美国家，我国在20世纪80年代开始生产。因为价格等问题，最初的防火玻璃是用于防火门上的一种单片夹丝玻璃，当时的防火玻璃用量很小。

到了20世纪80年代中期，我国开始研制和生产隔热型防火玻璃，多用于防火门视窗，但外观质量与防火性能的稳定性与国际水平相距较多。20世纪90年代初，单块大面积防火玻璃研制成功，并用于建筑内防火隔墙及防火窗等。2000年后，国内研发出单片防火玻璃，并大量投入市场。

经过这20多年的发展，生产防火玻璃的企业已近千家。而技术方面也有质的飞跃，已可满足不同的防火要求。其中特别要提的是非隔热型的硼硅防火玻璃，这种防火玻璃一直广泛使用于欧美建筑，如今我国也自主研发了硼硅防火玻璃。从耐火极限上讲，最初的防火玻璃只要求达到72min。而如今，单片防火玻璃最高可达到3h耐火极限，而隔热型防火玻璃也已经可以达到2h耐火极限。在外观与厚度方面，隔热型防火玻璃也与国际先进的隔热型防火玻璃差异不大。另外，我国防火玻璃也已经开发出多种类多需求，适应异型建筑的多功能防火玻璃，例如弯弧型防火玻璃，异型防火玻璃，具有节能功能的防火玻璃，防弹防火安全玻璃以及艺术防火玻璃等。

2防火玻璃系统技术简介

在发达国家的定义中，防火玻璃系统是作为一个技术系统来定义的，包括具有防火属性的玻璃材料和框架系统两部分组成。新兴的防火玻璃材料如硼硅盐酸防火材料具有很强的耐热性和良好的隔热性，可有效阻隔火势的蔓延，起到很好的防火效果。防火玻璃系统也要求周围的框架系统具有防火效应，这两方面缺一不可。按耐火性能来分，防火玻璃材料可以分为隔热性和非隔热性两种，隔热性防火玻璃材料既能在火焰炙烤中保存其结构完整性又可以很好地隔绝热量的传播，也叫A类防火玻璃；而非隔热性玻璃仅仅可以保证完整性不受损害，但隔热效果差，防火效果较差，即C类防火材料。从结构上来说可以分为单片防火玻璃和复合防火玻璃。单片防火玻璃主要采用增强处理的高强度单片玻璃和特种防火材料两种技术途径，而符合结构的防火材料在两层玻璃之间凝聚一层透明且具有阻燃功能的凝胶，在火灾时可发生分解反应变为不透明度材料，起到隔绝火焰的效果。

3防火玻璃系统技术应用

3.1防火玻璃框架系统

防火玻璃框架通常由耐火框架和耐火的密封材料组成，其材质对实际防火性能有很大的影响。铝合金框架在高温下容易受热融化，导致框架坍塌，因此不能用于抗火结构，只适用于半小时以下的耐火等级要求。通常在实际建筑过程中采用抗高温氧化性的耐热性钢材，可在大部分等级的火灾中保持其结构的完整性。

幕墙和隔墙是整个防火玻璃系统中的典型结构，玻璃幕墙特有的通透性可以保证火灾时产生的烟雾可以通过幕墙外壁以及内侧向邻近的楼层蔓延，具有火势蔓延快、烟气流动迅速、散热快等优点，更加有助于消防人员在发生火灾时可以及时进入到火灾一线实施救援措施。幕墙结构材料的耐火性能和隔热性能应符合行业标准的标准，如《镶玻璃构件耐火试验方法》、《防火玻璃非承重隔墙通用技术条件》等文件都给出了材料的相关参数。幕墙结构应该采用明框的设计形式，不宜采用隐藏式的形式，并在不影响建筑整体美观与基本性能的基础上尽量采用防火玻璃以及耐火钢材结构。

3.2钢制防火幕墙

高层建筑上的火灾通常由于救援措施无法达到相应地高度而导致救援活动无法进行，这就需要在节能减排的理念下强化建筑的火灾自救措施。门窗作为建筑物外围的开口部分在建筑物自救环节中扮演着重要的角色，其防火性能已经成为防止火焰在建筑物之间蔓延的关键因素。人们普遍认为钢结构门窗的截面小，强度低，但是实际上恰恰相反，由基本的材料力学公式可知，当作用于主受力构件上的弯矩一定时，界面的主惯性矩仅铝合金型材的三分之一左右，因此铝型材的界面只有达到钢结构型材的3倍时可以承受相同的力矩。目前，由于我国还没有掌握一些关键的材料加工和制备技术，大部门建筑防火材料没有达到A级标准，建筑行业通常使用防火玻璃门窗与外墙保温材料相结合的方式来平衡成本与功能之间的关系，达到了很好的效果。

3.3工程运用

上海中心大厦是美国Gensler建筑设计所设计的，于2015年完工并投入使用，主体建筑高达580米，总投入超过了148亿元，是上海地区的标志性建筑之一，也是世界上第一座绿色摩天大楼。上海中心大厦首次采用了350米以上的超高层双玻璃幕墙结构，使用了将近10万平方米的单片防火玻璃，并配以精密的钢铝材料框架保证了结构整体的稳定性和防火性能。另外，内外幕墙之间的中庭结构也是上海中心大厦设计工作中的出彩之处，该中庭结构自上而下分为七段，防火墙作为主要的防火结构位于内幕墙中，主要的作用就是将不同楼层之间形成隔离分区，阻止火势在不同楼层之间的蔓延，从而达到很好地防火效果。

结语：

随着时代的发展，民众对居住环境的安全性要求越来越高，防火玻璃及系统的设计与构架成为当今建筑领域要考虑的重要问题，防火结构的构建就是保证良好耐火性的关键。防火玻璃系统将具有良好耐火性能和阻热性能的玻璃材料与钢型材很好地结合在一起，可以在火灾发生时有效阻止火势的蔓延，是今后建筑部门的重点研究课题。同时防火玻璃系统在建筑设计中的成功应用也预示着其具备良好的发展前景。

参考文献

[1]万军鹏.浮法生产硼硅酸盐防火玻璃的研究[D].武汉理工大学，2005.

[2]陆刚.探析建筑用防火玻璃的类型和功能特性[J].现代技术陶瓷，2012，04：32-38.