耐火窗在《建筑设计防火规范》中的应用

耐火窗在《建筑设计防火规范》中的应用广东金刚玻璃科技股份有限公司吴从真摘要：GB50016—2014《建筑设计防火规范》已经发布实施，它对建筑外窗的耐火完整性有了更进一步明确要求。本文介绍了GB50016—2014《建筑设计防火规范》对建筑外窗的有关条文要求，并重点介绍了耐火窗的整窗防火技术。O引言域的窗涉及到防火要求。而本文要重点探讨的，足规2009年2月9日央视新址此配楼火灾、2010年范【6．7．5】～【6．7．7】的内容，它涉及建筑总量大的住11月15日上海市静安区胶州路教师公寓大楼火灾、宅建筑，势必将对门窗行业产生深远影响。2011年2月3日沈阳市皇朝万鑫酒店火灾⋯⋯，这些新《建规》的【6．7．5】～【6．7．7】，对不同类型、不火灾损失巨大，教训深刻，并引起有关各方对我国建同高度建筑保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的筑防火问题的强烈反思。要求，并对建筑外墙上门窗的耐火完整性做了明确规经历血与火的洗礼之后，我国建筑防火标准发定。以下为部分条文规定：展史上具有里程碑意义的GB50016—2014《建筑设计6．7．5与基层墙体、装饰层之间无空腔的建筑外墙外防火规范》(以下简称新《建规》)发布，并于2015年保温系统，其保温材料应符合下列规定：5月1日起实施。该规范深刻吸取央视火灾等上述建1住宅建筑：筑外保温系统火灾事故的惨痛教训l，通过大量的保温1)建筑高度大于100m时，保温材料的燃烧性能材料及系统的火灾试验研究，首次对不同类型、不同应为A级；高度建筑保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的要2)建筑高度大于27m，但不大于100m时，保温材求，严禁使用易燃保温材料，严格限制可燃保温材料，料的燃烧性能不应低于B，级；大力推广使用不燃保温材料，并对建筑外墙上门窗的3)建筑高度不大于27m时，保温材料的燃烧性能耐火完整性做了严格规定，实现了建筑节能和建筑防不应低于B，级。火二者的协调发展。这样一个众望所归、千呼万唤始2除住宅建筑和设置人员密集场所的建筑外，其出来的高水准的规范，对于提升我国建筑物抗御火灾他建筑：的能力，从源头上消除火灾隐患，预防和减少火灾事1)建筑高度大于50m时，保温材料的燃烧性能应故无疑意义重大。它的实施效果、执行力度如何，也为A级；牵动着亿万人的心。2)建筑高度大于24m，但不大于50m时，保温材1新《建规》对窗的防火要求料的燃烧性能不应低于B．级；新《建规》中涉及对窗的防火要求主要有以下几3)建筑高度不大于24m时，保温材料的燃烧性能方面：中庭【5．3．2】、步行街【5．3．6】、避难问【5．5．23，不应低于B，级。5．5．24】、建筑高度大于54米的住宅建筑【5．5．32】、建6．7．7除本规范第6．7．3条规定的情『兕外，当建筑的筑构造【6．2．5】、【6．7．5】～【6．7．7】等。如与中庭相外墙外保温系统按本规范第6．7节规定采朋燃烧性能连通的门窗、步行街两侧建筑的商铺、建筑高度大于为B、B：级的保温材料时，应符合下列规定：100米的公共建筑的避难层(间)、高层病房楼的避难1除采用B级保温材料且建筑高度不大于24m问以及建筑高度大于54米住宅建筑等，这些建筑区的公共建筑或采用B．级保温材料且建筑高度不大于～l2一 建筑玻璃与工业玻璃2016，№1027m的住宅建筑外，建筑外墙上门、窗的耐火完整性180~C，则认为试件失去隔热性)。不应低于0．50h；耐火窗，顾名思义就是具有一定耐火完整性要求根据以上规范要求，针对不同建筑高度与外墙外的窗。耐火窗不具有隔热性，属于c类非隔热窗。耐保温材料类型及门窗耐火完蛰l生的应用要求，现以表火窗与非隔热防火窗的区别在于，如果有可开启扇，1、表2来概括说明：耐火窗没有窗扇的启闭控制装置，而防火窗的窗扇则表1住宅建筑高度与外墙外保温材料可以启闭控制。及门窗耐火完整性的应用要求耐火窗在进行耐火完整性测试时，试验炉内温度住宅建筑高度(h)采用B2级采用B1级采用A级的上升随时间而变化，应按下列函数关系式进行升温保温材料保温材料保温材料控制：人员密集场所不允许不允许应采用T=3451og10(8t+1)+20当采用B2级保温材料时，建筑式中：卜一试验所经历的时问，min；h≤27m外墙上门、窗的宜采用可采用r_升温到t时间的炉内平均温度，℃。非耐火完整性不人应低于0．50h表示以上函数的曲线，即“时间一温度标准曲线”员当采用B1级(见图1)。密保温材料时集建筑外墙上，场271oom不允许不允许应采用}表2除住宅建筑外的其他建筑高度与外墙外保温材料{f及门窗耐火完整性的应用要求除住宅建筑外的采用B2级采用B1级采用A级其他建筑高度(h)保温材料保温材料保温材料人员密集场所不允许不允许应采用当采用B2级保0∞∞∞哪瑚瑚210狮2fo30o啪蛳tl血温材料时，建筑h≤24m外墙上门、窗的宜采用可采用图1标准时间一温度曲线非耐火完整性不人应低于0．50h3建筑外窗耐火完整性实现的可行性员当采用Bl级新《建规》中对于不同建筑高度与外墙外保温材密保温材料时集建筑外墙上，料类型及门窗耐火完整性的应用要求，使得建筑外窗场2450m不允许不允许应采用(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，2门窗耐火完整性、耐火窗的概念及测试方法国内企业在钢质防火窗、木质防火窗、钢木复合防火GB／T31433—2015《建筑幕墙、门窗通用技术条窗等窗型的耐火性能方面，达到0．5h不存在技术障件》给出了门窗耐火完整性的定义：即在标准耐火试碍。验条件下，建筑门窗某一面受火时，在一定时间内阻(2)防火玻璃的供应。目前国内防火玻璃厂家提止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。根升技术、扩张产能的步伐也在继续加快，一些厂家购据规范要求，有耐火完整性要求的窗，其耐火完整性买了国外的防火玻璃生产技术。根据中国消防产品应按照GB／r12513《镶玻璃构件耐火试验方法》中对信息网的权威数据，我国目前通过第三方检测的防火非隔热性镶玻璃构件的试验方法进行测定，但没有玻璃厂家达360家之多，比2013年的统计数字增加了隔热性要求(标准耐火试验中如背火面平均温度超过30％左右，增速明显，满足未来耐火窗市场的玻璃供初始温度140~C或背火面最高温度超过该点初始温度应不成问题。一13— (3)目前市场上主流的门窗型材，如断桥铝合金从而保证在火焰冲击下或高温下的耐火性能。当玻窗、塑钢窗等，经采取一定的技术手段，已能够达到璃整体受到的热量大于背火面散失的热量时，玻璃整0．5h耐火完整性要求(参考第5节)。体温度逐渐升高，沿高度方向，从受火面开始逐渐进我们认为，建筑外窗实现0．5h耐火完整性是可行入软化区，直到玻璃背火面的粘度不足以支撑玻璃本的。身的重量时，玻璃整体(或局部)坍塌而失去完整性。4建筑外窗的整窗防火技术由于高强度单片防火玻璃边部采用有框安装，玻在发达国家，防火被认为是一个系统问题，要求璃中心区与边部肯定会产生温度差，玻璃的热应力会防火玻璃与框架系统都具有防火功能。我国则曾存集中在玻璃边部，玻璃的边部受到张应力，冈此提高在认识上的误区，往往只注重玻璃本身的防火。性能玻璃边部承受暂时应力的措施是单片防火玻璃制造再优异的防火玻璃，如果没有与之相匹配的防火框和安装中的关键因素。如果对玻璃的边部进行精抛架、防火密封材料和五金件等，就不是完整的防火玻光，可以提高边部强度，火灾时高强度单片防火玻璃璃系统。只有将玻璃、框架、密封材料、五金件组合不会因为过大的暂时热应力而破裂，从而满足防火玻在一起并通过检测的系统产品才能够用于T程。璃的耐火完整性要求。用于单片防火玻璃的原片应4．1防火玻璃采用优质浮法玻璃，玻璃表面划伤、气泡、结石等质防火玻璃按结构可分为复合防火玻璃和单片防量缺陷应严格控制，但这并不意味着零缺陷。根据经火玻璃。目前国内单片防火玻璃主要有两种技术路验这些外观缺陷对耐火性能的影响存在一个临界范线：采用综合增强处理的高强度单片防火玻璃和特种围，在满足GB15763．1—2009《建筑用安全玻璃第1防火玻璃(以硼硅酸盐防火玻璃为主)。复合防火玻部分：防火玻璃》的技术指标条件下，玻璃本身的耐璃是在两片玻璃之间加层一种透明而具有阻燃性能火性能是有保证的。此外单片防火玻璃在厂前必的凝胶，这种凝胶遇到高温时发生吸热分解反应，变须经过均质处理，以最大限度降低玻璃在T程中的自为不透明，有阻隔火焰的作用。复合防火玻璃的生产爆概率。方法分为夹层法和灌浆法两种，其优点是隔热，缺点周内单片高强度防火玻璃的首次大规模应用是不能直接用于外墙，难于深加丁，长期处于紫外线案例是在上海大剧院，该程使用了法国圣戈班的照射下易起泡、发黄甚至失透I¨与复合防火玻璃相比，Pyroswiss单片防火玻璃。考虑到不同气候带对建筑单片防火玻璃具有耐候性好、强度高、易于深}／~／-E及外窗的节能要求差异，可采用不同组合的节能防火玻安装便捷等优点，但不隔热。片防火玻璃和复合防璃。火玻璃因性能上的差异在建筑应用上属互补关系。4_2防火玻璃的安装单片特种防火玻璃包括硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐基于防火玻璃在火灾中逐步软化变形的动念特防火玻璃、微晶防火玻璃及软化温度高于800~C以上征，防火玻璃在安装中须注意以下环节：的钠钙料浮法玻璃等。其共同特点是：具有良好的化(1)单片防火玻璃的安装需要充分考虑玻璃产生学稳定性，较高的软化点和较低的热膨胀系数。但技的热应力，玻璃受热产生弯曲变形应与安装结构协调术门槛及成本非常高，市场较难接受。变形，避免热应力与机械应力的叠加。目前，我国单片防火玻璃技术基本采用平板玻璃(2)门窗型材所用加强钢或铝衬应连接成封闭的物理或化学增强技术来提高玻璃的强度，使玻璃能框架。够承受急热(或急冷)时产生的应力，从而具有防火的(3)在玻璃镶嵌槽口内宜采取钢质构件同定玻璃，功能。高强度单片防火玻璃的耐火机理是通过提高该构件应安装在增强型钢主骨架上，防止玻璃受火软钠钙硅玻璃强度，来抗衡热应力进而避免玻璃表面微化后脱落窜火，失去耐火完整性。裂纹扩展造成的破裂。火灾时玻璃受热膨胀，玻璃整(4)防火玻璃在安装时不应与其他刚性材料直接体发生弯曲变形，玻璃受火面的微裂纹受到热应力作接触，玻璃与框架之间的间隙应采取柔性阻燃材料填用，逐渐扩展造成玻璃破裂；单片防火玻璃强度极高，充。比普通钢化玻璃有更大的预应力，改善了玻璃的抗热(5)防火门窗系统选用的辅助材料如填充材料、应力性能，当玻璃受热膨胀，其表面的高预应力就会密封材料、门窗密封件、密封胶等，应采用阻燃或难抵消产生的热应力，使微裂纹不再扩展致玻璃破裂，燃材料。一14一 建筑玻璃与工业玻璃2016，№104．3门窗型材的防火玻璃支撑架L—E巴』现以金刚75系列为例，对建筑外窗的耐火完整性的技术改进提供一个解决方案。罔(1)型材防火原理中蜓上钢衬如图2所示，当温度超过中间隔热条和型材表面目材料的熔点时，隔热条(12ooc)及型材(660~C)表面材中梃下钢衬料就会开始熔化，断桥铝合金就会先从中间断开。由于钢的熔点很高(moo~c以上)，将钢衬穿人型材中，通过螺钉将各个穿人型材中的钢衬连接起来形成一图4个整体，即使隔热条与型材表面材料完全熔化，穿人型材的钢衬依然能够保持原始形态，托住玻璃，保证B—B玻璃不会立即塌下来，可以有效的阻止烟雾从窗缝隙渗进室内，隔断大火与可燃物接触，形成隔离带，从而起到防火作用。兰目一日图5图2(2)型材防火结构(2)扇框架的防火以窗框为例，窗框材料分为两部分，一部分是铝如图6、图7所示，扇的框架防火原理是将加工好材，一部分是钢衬，见图3。根据铝型材腔体结构，把的钢衬穿人型材里面，在扇框的角部加入角码，利用两种不同形状的钢衬穿入窗框，用螺钉把钢衬固定在螺钉将型材、角码、钢衬连接起来形成一个整体，利型材上，上下钢衬之间用隔热材料隔断，阻止室外热用钢衬的防火特性与角码的防火特性形成一个整体量传递到室内，从而起到防火隔热效果。的扇框架防火。扇角码图3窗框4．4门窗整体框架的防火(1)框框架的防火如图4、图5所示，框框架的防火原理是将加工好的钢衬穿入型材内，在框架的角部加入角码，然后通过螺钉将型材、钢衬和角码连接成一个整体，保证即使隔热条与型材熔化了，钢衬与角码依然是一个整体，能够保持原有形态。从而起到防火隔热的作用，达到框框架防火的目的。一15一 Architectural＆FunctionalGlassNo_i02016防火合页将框与扇连接起来，通过螺钉将合页与框的钢衬、扇的钢衬锁住，形成一个整体防火框架。如图9所示，开启机构安装在型材的扇上，用螺钉锁紧，执手和传动杆的主要材质为铝合金或不锈钢精铸，耐火温度在600~C以上。②窗扇、窗框以及玻璃之间的间隙密封防火玻璃与窗框之间的密封采用防火耐候硅酮密封胶，具有阻燃功能。框与扇之间的搭接部位密封是阻燃EPDM搭接胶条(如图lO)，能有效阻止明火内窜。胶条胶条图7(3)窗扇与窗框组装后的整体防火①五金件的连接防火‘、豁：j兰’j薹蔓‘盏⋯0一一～、、＼＼L=⋯j荤群frT一jr■I一⋯。}嘲10图85结语新《建规》对建筑外窗的耐火完整性提出了严格要求，这对整个门窗行业既是机遇，也是挑战。通过采用性能可靠的防火玻璃，科学合理的防火系统设计，生产满足新规范要求的耐火窗产品在技术上是完全可行的。参考文献【11GB50016．建筑设计防火规范【s】北京：中国计划出版社，2014【2】吴从真防火玻璃系统技术及应用U1．门窗，2013(06期)图9【3】马锴，及轶锼．防火玻璃框架系统的设计及应用l_JI_建筑技术，2011(09期)如图8所示，框扇之间连接用的合页主要材质为【4】白振中，张会文．工程玻璃深加工技术手册【M}北京：中国铝合金或不锈钢精铸，耐火温度在600~C以上。通过建材工业出版社，2014(上接第11页)济效益回报比。需求，在整合超薄浮法玻璃、低辐射镀膜、暖边中空通过对既有建筑门窗节能改造现有产品和技术等多项工艺技术的基础上，通过大量的实验和技术创的研究发现，无论是玻璃贴膜还是纳米隔热涂料，不新，成功推出节能抑噪微中空，以及微中空节能改造同程度上存在一些局限性。如玻璃贴膜无法阻挡噪技术，经测算，可以有效减少既有建筑中采暖及空调音的传递，且产品易划伤、损坏；纳米隔热涂料存在能耗30％以上，将极大程度提高既有建筑节能改造热量的二次辐射问题，节能性能差。因此，结合既有的便利性，为中国建筑节能改造产生深远的影响。建筑对节能、隔声、成本以及改造便利性的节能改造一16—