高层建筑呼吸式幕墙消防设计与实现

高层建筑呼吸式幕墙消防设计与实现

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关键词：高层建筑；呼吸式幕墙；消防；设计；实现

随着经济的发展，人们的生活水平不断提高。但是，生态环境方面的问题逐渐增多。为了减少能源消耗，建筑方在高层建筑中应用一种独特的双层玻璃幕墙。同时，这种幕墙能够在一定程度上减少光学污染，并且能够有效的将外界环境中的空气污染和室内环境隔离。

一、呼吸式幕墙的设计

呼吸式幕墙通常情况下具有两层结构，即内层与外层。内层和外层的玻璃幕墙中间存在一定距离，这也是这种设计的特殊之处。一般情况下，内外幕墙间的空气可以流动，在这方面热量的情况也是相同的。

高层建筑的传统幕墙设计和双层玻璃幕墙设计具有很大差别，其结构的不同导致其建筑功能上的不同。双层玻璃幕墙中最独特的设计是两层玻璃中间的空间，在这个空间中存在流动的空气。当室内的温度差异较大时，这种幕墙的设计结构能够发挥重要的作用。室内温度和内外两层玻璃间的温度没有很大的差别，因此，室内环境不会轻易受到外界环境温度变化的影响。当冬天建筑进行采暖时，这种设计能够有效的避免室内的热量扩散到外界环境中，从而减少了供热单位能源的消耗。而高层建筑的制冷和采暖情况大致相同，也能够减少很多能源的消耗。此外，这种设计能够有效的隔绝空气和噪声污染，提高了高层建筑的各项功能，最终为人们带来更好的居住体验。

呼吸式幕墙的类型有两种：敞开式与封闭式。两者的不同之处在于内外层玻璃幕墙的设计。幕墙玻璃存在两种不同类型，即单层普通型材以及双层断热型材。在敞开式的幕墙设计中，内层玻璃幕墙由后者构成而外层玻璃幕墙由前者构成。同时在幕墙设计中增添了空气的进出口。封闭式的幕墙设计恰恰与敞开式的幕墙设计相反，将内外层的幕墙构成型材进行对调。这种封闭式的设计中内层可以被开启，从而能够对其外层部分进行保养维护。此外，其内外层玻璃之间的距离在零点一到零点二米左右。敞开式外循环和封闭式内循环的呼吸式幕墙结构如图1和图2所示：

二、呼吸式幕墙的特点

将封闭式和敞开式两种类型的幕墙设计进行对比，发现后者的性能更为优越。两种类型的呼吸式幕墙在防治光污染和噪声污染等方面的性能相近，但是后者在建筑的节能设计中效果更为明显。除此之外，由于这种敞开式幕墙设计实现了高层建筑中空气的流通，因此能够给人们带来更好的居住体验，提升了高层建筑的舒适度。当然，这种幕墙设计结构存在其本身的局限性，即烟囱效应。烟囱效应是指当室外环境温度较低时，内外两层玻璃幕墙间的空气由于温度较高向上流动，最终从上边的通风装置扩散到外界。而室外的情况恰好与之相反，空气由于温度较低向下聚拢，最终从下面的通风装置进入敞开式幕墙，这种空气流通循环的状态就是烟囱效应。这种效应的产生是由于内外环境的共同作用。当建筑的层数较多时，内部和外部之间的温度差异较为明显，从而发生更加强烈的烟囱效应。高层建筑一旦发生火灾，这种烟囱效应的危害会更加明显，产生的烟、火会随空气一起进入到内外层玻璃幕墙中。一旦这种情况发生，烟囱效应会明显加剧。两层玻璃幕墙之间的温度和外界差异越大，这种恶性循环的情况会继续加剧，最终导致火势无法控制，进而可能会给人们带来更多的经济和财产损失。我国一些学者的调查表明，在一段连续的竖向空间中，火灾所产生的烟会迅速抵达这段空间的顶部。如果高层建筑中的可燃物较多时，火势的蔓延速度可能会十分迅猛，造成严重的火灾。而两层玻璃幕墙设计为火势的发展提供了更多的助燃空气，当空气流通较好时，火灾的情况将更加难以控制。因此，高层建筑中的幕墙设计一定要考虑到消防方面的各种问题。

三、消防工作在呼吸式幕墙设计中的要求

由于火灾可能会在双层幕墙的设计中变得更加严重，建筑方需要对其做出相应的处理。通常情况下，建筑方可能会在几层楼之间建立一个隔断。这种方式能够明显的减缓火势的蔓延速度，进而给高层建筑的消防工作带来更多的便利。此外，我国可以学习国外的一些双层玻璃幕墙的设计理念，使我国幕墙设计的安全性得到保证。高层建筑最重要的一点是要确保人民的财产和生命安全，因此，对其进行绿色化设计的同时，必须注重其消防安全。建筑方可以从两个方面采取措施来减缓火灾的蔓延速度：第一，保证内层玻璃幕墙抗高温性能良好。当高层建筑发生火灾时，如果内层玻璃幕墙不被损坏，而外层的幕墙由于高温作用损坏，这时呼吸式幕墙已经转变成传统的单层模式，不会使火灾进一步扩大。第二，阻断在竖向楼层间的火势蔓延。当呼吸式幕墙中设置隔断后，火灾便不会加剧，这种做法也可以使呼吸式幕墙安全性能更为优越。

（一）设计防火挑檐

在高层建筑中，建筑方可以通过设置一些防火隔断减缓火灾的蔓延趋势。一些研究人员对有防火挑檐和无防火挑檐两种设计的建筑进行对比模拟实验。实验证明，设置防火挑檐的建筑较无防火挑檐的建筑相比，火势蔓延迅速，其内层玻璃幕墙温度极高，最终引起其损坏。而设有防火挑檐的建筑情况则与之完全相反，其内层玻璃幕墙的温度明显无法导致其发生损坏，保证了建筑设计的安全性能。

（二）设计自动灭火装置

自动灭火装置的性能在所有消防灭火措施中最为优越。这种方法的灭火效果极佳，同时能够对火灾进行迅速控制且设计成本较低，因此受到世界各国的欢迎。这种喷水灭火的装置在很多国家都已经被应用到实际的建筑设计当中，其灭火的可靠性在风险评估中甚至可以达到零点九以上。这种方式具有很多优点，例如：反应及时。自动灭火装置可以在火灾初期对其进行感应，然后及时的做出相关的措施，在火势较小的情况下将火情控制住，从而减少人民的财产损失并保证人民的生命安全。此外，这种做法能够保证内层玻璃幕墙温度较低，不会较外层玻璃幕墙先一步损坏，防止因烟囱效应而导致火灾的加剧。

（三）材料选择建筑方可以通过保证外层玻璃幕墙先一步损坏的方法避免烟囱效应的发生。因此，内层玻璃幕墙一定要具有更强的抗高温性。国外的一些研究

已经证明，单层玻璃和双层玻璃相比，对高温的抵抗能力较弱，因此，在对高层建筑的呼吸式幕墙设计中，建筑方可以充分利用这一点，将双层玻璃作为内层玻璃幕墙的材料，而外层玻璃幕墙则采用对高温抵抗性较弱的单层玻璃。这种情况下，一旦火灾发生，外层玻璃幕墙破裂，最终避免了烟囱效应的发生，使火势得到控制。

结束语：

随着科学技术的进步，人们对建筑有了更多的要求。现代的高层建筑需要有极佳的环保节能功能，因此，建筑方在高层建筑的建设工作中加入了呼吸式幕墙设计。而这种设计方法存在其局限性，当火灾发生时，其可能产生烟囱效应，最终导致火势蔓延加剧。因此，建筑方在其中加入了消防设计，使建筑的安全性能得到保障。

参考文献：

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