单片防火玻璃板构造系统在建筑幕墙中的应用研究
摘要:防火玻璃作为一种特殊的防火产品,在玻璃幕墙设计中得到广泛采用,但防火玻璃幕墙的耐
火性能,取决于选用材料、框架系统及构造节点的耐火性能,其中防火玻璃板块的尺寸大小对玻璃
幕墙的耐火性能影响很重要。介绍了单片防火玻璃的优越性能,通过防火玻璃幕墙框架系统及构造
节点的处理,以及防火玻璃板块尺寸与耐火性能等级对应关系的研究,提出提高防火玻璃幕墙耐火
性能的应用措施。
防火玻璃作为一种特殊的防火产品,在建筑幕墙设计中,如果材料选择、框架系统与构造节点设计不当,可能形成不了真正的防火分区,使防火玻璃幕墙在功能上失效。防火玻璃幕墙的耐火性能,一方面取决于选用材料及框架系统的耐火性能,另一方面取决于防火玻璃幕墙的构造节点,同时防火玻璃板块尺寸也影响防火玻璃的耐火性能。
1 单片防火玻璃的性能
防火玻璃是指在规定的耐火试验中能够保持其完整隔热性的特种玻璃。目前防火玻璃的品种有灌浆防火玻璃、低膨胀防火玻璃及高强度防火玻璃等。灌浆防火玻璃是由多层浮法玻璃组合而成,中间夹有防火浆,火灾时受火面玻璃破裂,防火浆受热膨胀发泡,形成隔热层而防火。该玻璃防火性能不错,但厚度大、透光性差,最大的问题是耐久性差,受阳光及紫外线的照射,会失去透明的特性。低膨胀防火玻璃有石英玻璃和硼硅酸盐玻璃,其防火原理是玻璃的线膨胀系数低,在高温差下产生的热应力很低,这种玻璃的防火性能不错,但目前国内没有生产,只有进口产品,价格高,面板尺寸也有局限性。
目前国内新研制生产的单片铯钾防火玻璃在 10000C火焰的冲击下能保持96~183min不炸裂,可有效阻止火焰与烟雾的蔓延,使人们有足够长的时间撤离现场,并进行救灾工作。单片铯钾防火玻璃的防火原因是将玻璃原片经物理和化学钢化,大大提高其强度,使其能抵抗热温差产生
的应力。它的出现解决了普通玻璃幕墙防火性能差的致命弱点,极大地提高了玻璃幕墙的安全系数。
单片铯钾防火玻璃是一种耐久性能达到并超过GB15763.1-2001《建筑用安全玻璃 防火玻璃》中所规定的C类I级的防火产品,不仅具备卓越的耐火功能,而且在强度上更胜一筹,在同样的厚度下,其强度是浮法玻璃的6~12倍,钢化玻璃的1.5~3倍。单片铯钾防火玻璃不仅可单片使用,而
且能够通过各种不同的组合及加方式,在保证耐火性能的基础上,获得其它的功能,满足建筑设计的需求。单片铯钾防火玻璃的开发,成功地解决了外玻璃幕墙不能防火的难题,彻底解决了灌浆防火玻璃耐候性差、容易出现气泡和变色,影响玻璃通透性的弊病,使玻璃幕墙在任何气候条件下都能保持通透与明亮。它是目前广泛使用于建筑幕墙的一种新型防火玻璃。
2 防火玻璃幕墙框架的防火处理
GB 50045-2003《高层民用建筑设计防火规范》与JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》明确要求高层建筑外围护必须具备防火性能。防火玻璃幕墙的主要作用是防止火焰沿楼层蔓延,确保在火灾发生后的一定时间内保持结构完好,减轻火灾造成的损失。防火玻璃幕墙不仅要求玻璃本身具有耐火能力,而且框架也应具有耐火能力。防火玻璃幕墙的设计,不是简单地将普通幕墙玻璃换成防火玻璃,而是应将其作为一个系统进行全面考虑。防火玻璃幕墙的框架材料多为铝型材与钢型材,其耐火性能都比较差,因此铝型材与钢型材作为防火玻璃幕墙的框架时均应进行防火处理。
防火玻璃幕墙的结构框架,通常采用由特制异型钢材经耐火处理或由铝合金型材与防火钢材结合而成,2种结构均具有优越的耐性能及耐候性好的特点,目前广泛应用于防火玻璃幕墙工程。钢型材的防火处理通常采用防火岩棉保护层,再做饰面层或采用超薄型防火涂料直接做装饰面层。此外,防火玻璃幕墙连接部位的耐火性能是整个系统完整性的基础,连接处的预理与连接均应加设防火保护层。
3 防火玻璃的构造节点处理
防火玻璃幕墙作为具有防火功能的玻璃幕墙,除必须具备玻璃幕墙的基本性能外,更重要的是具有完整的耐性,即一旦发生火灾,其一面受火时,能够在一定时间内防止火焰沿楼层蔓延或防止火焰在背火面出现。防火玻璃幕墙设计应首先考虑其自身结构的安全,然后才考虑防火功能的要求。防火玻璃幕墙隔烟设计即在火灾发生时,能合理有效地阻挡火灾产生的烟气,保证避难有效。
防火玻璃幕墙要达到隔烟的效果,一方面其密封性要好,型材的内腔应作密封处理,用难燃材料封堵空腔;另一方面,密封材料应采用弹性好且具有防火性能的密封胶,防止火灾发生时局部受热膨胀变形所带来的密封失效,同时留有足够的空间以保证受热后能自由膨胀;其次,玻璃幕墙与每层楼板的缝隙,采用防火玻璃组成的夹层玻璃隔断,确保防火与美观相结合。为确保防火玻璃幕墙耐火完整性,框架系统与主体结构应充分固定,防火玻璃与框架系统连接部位应预留变形位。
防火玻璃与框架系统的连接节点的处理,也是保证玻璃幕墙防火功能的关键环节,在节点的处理上有以下几个要点:(1)填缝材料不允许含有易燃物,不允许采用普通的密封胶、结构胶、泡沫棒、胶垫、以保证背面不出现明火。(2)防火玻璃不能与硬性材料直接接触,并留有足够的空间以保证受热的自由膨胀。(3)随着火势及浓烟增大,填缝材料要能密实地封住防火玻璃与框系统的缝隙,防止浓烟穿过背火面而扩散。