鋼鋁組合防火玻璃幕墻及隔墻具有優(yōu)良的建筑效果及較高的經(jīng)濟性。鋁合金(6063-T5)強度設(shè)計值85.5MPa,彈性模量E=0.7×10的五次方MPa ,鋼材(Q235B )強度設(shè)計值215MPa ,是鋁合金的2.5倍;彈性模量E =2.l×10的五次方M Pa,是鋁合金的3.0倍,而有表面防腐處理的鋼材價格不到鋁合金的1/3。因此,較小截面（詞條“截面”由行業(yè)大百科提供）尺寸的鋼材可以形成較大的幕墻分格,增加了玻璃幕墻的通透性;鋼型材加鋁合金裝飾蓋,在外觀上與鋁合金型材一樣美觀大方,具有較好的建筑效果;施工上可以沿用鋁合金玻璃幕墻的施工方法, 避免了鋼型材施工需要現(xiàn)場電焊、噴漆的麻煩;產(chǎn)品系列化、系統(tǒng)化;此外,多種明框蓋板型材、多種五金及密封配件可通用互換,安裝簡便。
2.2.2鋼質(zhì)防火門窗
近年來央視大樓、沈陽皇朝萬鑫等高層建筑火災(zāi)帶給人們的反思,除了建筑物外圍護結(jié)構(gòu)所選定的保溫材料必須具有可靠的防火性能外,莫過于火災(zāi)向高空迅速蔓延時, 消防救援設(shè)備受高度所限導致的無法救援, 這就需要在倡導建筑節(jié)能減排的同時, 強化建筑物的自救措施。這里的自救措施主要有兩種:主動自救措施和被動自救措施。主動性措施指直接限制火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的技術(shù), 如火災(zāi)探測報警技術(shù)、噴水滅火等;被動性措施指提高或增強建筑構(gòu)件或材料承受火災(zāi)破壞能力的技術(shù),如提高建筑構(gòu)件耐火性能的技術(shù)等。這些完善的自救措施,比消防隊員更能應(yīng)付突發(fā)火災(zāi)。門窗作為建筑物外圍護的開口部位,是建筑消防設(shè)施必不可少的一環(huán),其防火性能已成為防止高層建筑火焰層間蔓延的關(guān)鍵因素,防火門（詞條“防火門”由行業(yè)大百科提供）窗質(zhì)量的好壞直接影響建筑物抗御火災(zāi)的能力。鋼質(zhì)防火門窗是一種薄壁、截面面積大、形狀復(fù)雜的空腹結(jié)構(gòu), 這種鋼結(jié)構(gòu)特別適合采用連續(xù)冷彎生產(chǎn)。國內(nèi)傳統(tǒng)的鋼質(zhì)防火門窗由于受技術(shù)和設(shè)備的限制,一般均采用多個部件分別進行冷軋后再焊接而成,這種生產(chǎn)方式的鋼框架一個明顯的弊端是框架的生產(chǎn)需要經(jīng)過多個人工步驟,產(chǎn)品由于焊接熱變形后精度不高，并且難以加工生產(chǎn)復(fù)雜斷面的門窗型材。鋼質(zhì)防火門窗型材冷彎成型技術(shù)是一種節(jié)省材料、節(jié)約能源、高效率的金屬成型工藝，它是采用優(yōu)質(zhì)的熱軋或冷軋鋼材作為原材料，常溫下經(jīng)拉拔、沖壓、折彎或輥式彎曲成型機組加工而成。其成品生產(chǎn)工藝包括：冷彎材料準備、開卷工藝、矯平工藝、成型工藝、焊接工藝、切斷收集工藝等。基于成熟的冷彎成型基礎(chǔ)理論支持，利用CAD/CAM對鋼質(zhì)防火門窗進行產(chǎn)品工藝設(shè)計以及冷彎設(shè)備的輥型設(shè)計，生產(chǎn)出的鋼質(zhì)防火型材具有產(chǎn)品外觀精度高、斷面尺寸精度高、機械性能良好、重量輕等特點。同時。通過其空腹結(jié)構(gòu)設(shè)計，能降低門窗框架吸熱速度，進一步提高其防火時間，使得鋼質(zhì)防火門窗防火性能與防火玻璃防火性能更加配套，充分發(fā)揮防火門窗整體防火性能。傳統(tǒng)認為鋼門窗的結(jié)構(gòu)截面小、強度低，實際上則恰恰相反，以門窗的主受力構(gòu)件中立挺為例，在中立挺的抗風壓強度計算中，經(jīng)常采用以下材料力學公式：
[σ] ≤M/W
[σ]—材料的許用應(yīng)力;
M—作用于主受力構(gòu)件上的彎矩;
W—材料截面的抵抗距。
W=I/Y
式中：I—型材截面的主慣性矩;
Y—型材截面型心距主慣性矩軸方向外輪廓面兩個距離的最大值。
鋼材的許用應(yīng)力是[σ] =210 MPa;鋁合金的許用應(yīng)力是[σ] =70 MPa，正好是3倍之差。由于[σ]與I呈線性關(guān)系，當作用于主受力構(gòu)件上的彎矩一定，使用鋼質(zhì)型材時，截面的主慣性矩僅需鋁合金型材的1/3即可，而鋁型材的厚度需要達到鋼質(zhì)型材的3倍才能承受相同的荷載。
目前，國家在大舉推行建筑外墻保溫的節(jié)能舉措，然而在當前大部分建筑保溫材料燃燒性能未達到A級的情況下，采用防火玻璃門窗與目前尚在大量使用的(例如B1、B2級)外墻保溫材料結(jié)合應(yīng)用的方案，是阻止火災(zāi)蔓延、減少火災(zāi)破壞、為生命和財產(chǎn)提供保障的一個經(jīng)濟、有效的解決方法。當高層建筑外墻發(fā)生火災(zāi)時，防火玻璃門窗可以有效阻止火勢和煙霧向建筑內(nèi)部蔓延及滲透，避免了普通門窗玻璃受火破裂后成為燃燒通道，引發(fā)內(nèi)部火災(zāi)并演變成復(fù)合型火災(zāi)，保障建筑內(nèi)部的生命和財產(chǎn)安全。
前期央視熱播的《超級工程》，上海中心（詞條“上海中心”由行業(yè)大百科提供）大廈給人留下了深刻的印象，該建筑的設(shè)計方案由美國Gensler建筑設(shè)計事務(wù)所完成，主體建筑結(jié)構(gòu)高度為580 m，總高度632 m，總投入超過148億元，將于2015年全面建成并啟用，成為世界第一綠色摩天高樓。上海中心大廈內(nèi)幕墻系統(tǒng)是目前在建高層建筑工程中最為復(fù)雜的建筑幕墻系統(tǒng)之一，首次使用了從未出現(xiàn)在350 m以上超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業(yè)大百科提供）中的雙層玻璃幕墻，幕墻類型主要為單元式、框架式防火玻璃幕墻系統(tǒng)，而內(nèi)幕墻所遇到的防火技術(shù)難題也是史無前例的，上海中心大廈的內(nèi)幕墻工程是真正意義上的防火玻璃幕墻，該項目將使用近10萬m2的單片防火玻璃，并配以精密鋼鋁型材支架系統(tǒng)。
上海中心大廈的內(nèi)外幕墻之間，形成超大空間的中庭結(jié)構(gòu)(圖3)，中庭自上至下分為7段，作為防火分隔設(shè)施的防火幕墻位于內(nèi)幕墻，其作用是通過防火幕墻這道防火分隔使不同的樓層形成獨立封閉的防火分區(qū)，進而防止火焰的層間蔓延。內(nèi)幕墻防火設(shè)計的依據(jù)是國家規(guī)范對中庭有相關(guān)規(guī)定，即中庭與建筑內(nèi)部的防火分隔設(shè)施為幕墻體系時，作為防火分隔設(shè)施建筑維護構(gòu)件其耐火極限不應(yīng)低于1.0 h并設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)進行保護。
上海中心大廈庭體量大，最高達到61.9 m，在性能化評估階段，根據(jù)中庭大體量對煙氣的容納、緩沖作用，其在真實火災(zāi)條件下的受火面積及影響與標準試驗有一定區(qū)別(圖4)：內(nèi)幕墻溫度較高的區(qū)域(B8幕墻系統(tǒng))，火災(zāi)時不僅受煙氣影響，而且直接暴露在火源輻射范圍內(nèi);其它區(qū)域(B1幕墻系統(tǒng))鑒于離火源較遠，F(xiàn)DS模擬中顯示除頂部受到煙氣影響外，B1幕墻系統(tǒng)在8 MW火災(zāi)荷載下溫度均在240 ℃以下，溫度較低。考慮到這些差異，在確定B1幕墻測試方案時，最初是考慮采用等效曝火時間或選取接近實際火災(zāi)的條件進行實驗：
①采用標準實驗爐進行測試。等效曝火時間為中10min(基于標準實驗曲線函數(shù)及8 MW火災(zāi)升溫函數(shù)，求積分計算得出)，若等效曝火時間內(nèi)構(gòu)件能維持完整性，即認為在模擬的8 MW火災(zāi)下，遠離火源的構(gòu)件能保持完整性;
②模擬實際火場設(shè)置實驗參數(shù)。參考相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，單位面積油盤火的火災(zāi)規(guī)模達到1.37MW，本項目8MW火災(zāi)可按6m油盤火考慮，構(gòu)件離火源最近距離按10 m設(shè)計，實驗時間為1 h，觀測構(gòu)件能否在1 h內(nèi)保持完整性。
設(shè)計團隊最終確定，B1幕墻系統(tǒng)采用標準耐火試驗條件，升溫到240 ℃恒溫1 h;B8幕墻仍采用標準耐火試驗，耐火時間1 h。
上海中心大廈，位于浦東的陸家嘴功能區(qū)，占地3萬多平方米，所處地塊東至東泰路，南依銀城南路，北靠花園石橋路，西臨銀城中路，為上海陸家嘴摩天大樓建設(shè)計劃最后的壓軸工程。其建筑設(shè)計方案由美國Gensler建
經(jīng)充分論證及大量試驗驗證，對于1 h防火要求的上海中心內(nèi)幕墻，B1幕墻系統(tǒng)最終采用鋁合金幕墻外加室內(nèi)噴淋保護，玻璃采用夾層中空防火玻璃，即外片采用6 mm超白半鋼化玻璃（詞條“半鋼化玻璃”由行業(yè)大百科提供）+0.89 SGP夾膠層+6mm超白半鋼化玻璃(出于防玻璃自爆考慮)，內(nèi)片采用8 mm超白防火玻璃; B8幕墻系統(tǒng)最終采用精密鋼鋁型材結(jié)構(gòu)(圖5、圖6)，玻璃采用雙面中空防火玻璃，即中空玻璃的內(nèi)外片均采用8mm超白防火玻璃，整個防火幕墻系統(tǒng)可以提供完整、對稱防火功能，不再設(shè)置噴淋保護系統(tǒng)。
3 結(jié)語
防火玻璃及系統(tǒng)技術(shù)是建筑防火的重要環(huán)節(jié)，而理想的框架設(shè)計是實現(xiàn)防火玻璃系統(tǒng)耐火性能的關(guān)鍵，以防火玻璃及鋼型材(或鋼鋁結(jié)合型材)為主體的防火玻璃系統(tǒng)可滿足建筑門窗、幕墻和隔墻等的不同防火要求，隨著全社會對建筑防火問題的愈發(fā)重視，防火玻璃及框架系統(tǒng)已開始在上海中心大廈這一標志性建筑得到突破性應(yīng)用，這也預(yù)示著我國防火玻璃及系統(tǒng)技術(shù)的良好發(fā)展空間和前景。【完】
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