本篇文章內(nèi)容由[中國(guó)幕墻網(wǎng)]編輯部整理發(fā)布：

　　一 引言

　　國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，人口聚集性明顯，隨之帶來(lái)的建筑越來(lái)越高，使得高層建筑對(duì)防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）的要求也很高。再者節(jié)能要求的提升，建筑廣泛需要采用外墻保溫（詞條“外墻保溫”由行業(yè)大百科提供），這也對(duì)建筑防火（詞條“建筑防火”由行業(yè)大百科提供）提出了更高的要求，建筑門(mén)窗是建筑物不可或缺的外圍結(jié)構(gòu)，一定數(shù)量上的火災(zāi)也因建筑門(mén)窗耐火性能的不齊備而導(dǎo)致災(zāi)情趨于嚴(yán)重。

　　二 國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以及在編標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)定

　　1、現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

　　為了解決高層建筑的消防安全并同時(shí)兼顧建筑節(jié)能要求，國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對(duì)建筑外墻上的建筑外窗提出了耐火完整性的要求。相關(guān)章節(jié)具體要求如下：

　　5.5.32 建筑高度大于54m的住宅建筑，每戶(hù)應(yīng)有一間房間符合下列規(guī)定：

　　1. 應(yīng)靠外墻設(shè)置，并應(yīng)設(shè)置可開(kāi)啟外窗;

　　2. 內(nèi)、外墻體的耐火極限（詞條“耐火極限”由行業(yè)大百科提供）不應(yīng)低于1.00h，該房間的門(mén)（詞條“門(mén)”由行業(yè)大百科提供）宜采用乙級(jí)防火門(mén)， 外窗的耐火完整性不宜低于1.00h。

　　6.2.5 當(dāng)上、下層開(kāi)口之間設(shè)置實(shí)體墻確有困難時(shí)，可設(shè)置防火玻璃墻，但高層建筑的防火玻璃墻的耐火完整性不應(yīng)低于1.00h ，多層建筑的防火玻璃墻的耐火完整性不應(yīng)低于0.5h。外窗的耐火完整性不應(yīng)低于防火玻璃墻的耐火完整性要求。

　　6.7.7 除本規(guī)范第6.7.3條規(guī)定的情況外，當(dāng)建筑的外墻外保溫系統(tǒng)按本節(jié)規(guī)定采用燃燒性能為B1、B2級(jí)的保溫材料時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　1、除采用B1級(jí)保溫材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1級(jí)保溫材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墻上門(mén)、窗的耐火完性不應(yīng)低于0.50h。

　　2、最新標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)

　　現(xiàn)在暫無(wú)完全適用的、現(xiàn)行的建筑外窗耐火完整性檢測(cè)判定標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑門(mén)窗耐火完整性試驗(yàn)方法及判定要求》正在報(bào)批中。充分考慮受火面的問(wèn)題(室內(nèi)側(cè)受火還是室外側(cè)受火)，因此確定了兩條溫度-時(shí)間曲線，其中Ⅰ型曲線適用模擬室外側(cè)受火，Ⅱ型曲線適用于模擬室內(nèi)側(cè)受火。

　　　三 耐火門(mén)窗整體解決方案

　　從前面的報(bào)批標(biāo)準(zhǔn)的判定標(biāo)準(zhǔn)中，我們了解到對(duì)于門(mén)窗整體的耐火完整性是有很?chē)?yán)格的要求的。面對(duì)上述挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的建筑外窗要滿足耐火完整性性能要求，有哪些困難?如何解決?

　　要談門(mén)窗耐火完整性，首先需了解門(mén)窗制作主材與燃燒相關(guān)的知識(shí)。

　　門(mén)窗主材主要指：型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）、玻璃、密封材料、五金

　　火形成的三要素：可燃物、達(dá)到燃點(diǎn)的溫度、助燃氧氣

　　下面以一樘建筑外窗為例，來(lái)認(rèn)識(shí)下門(mén)窗中的各類(lèi)主材。

　　門(mén)窗各主材實(shí)現(xiàn)耐火完整性所面臨的問(wèn)題

　　上述九個(gè)問(wèn)題，可通過(guò)解析“四大類(lèi)”門(mén)窗主材來(lái)分析具體的耐火完整性的解決方案

　　1.型材方面

　　面臨的問(wèn)題：PVC型材耐高溫性弱、PVC型材腔體多，空間大，熱傳遞速度快。

　　PVC型材為聚合物，其氧指數(shù)為38%以上，而空氣中的氧氣占比約為20%，所以型材可以稱(chēng)之為難燃材料。但由于型材的維卡軟化點(diǎn)≥75℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于可燃燒的溫度。PVC型材維卡軟化點(diǎn)低，腔體空間大，熱傳導(dǎo)速度快，一受火后迅速變形(見(jiàn)下圖)失去完整性，所以需要延長(zhǎng)型材軟化、變形時(shí)間，提升其阻燃等級(jí)。

　　圖4 型材受火變形示意圖

　　解決思路：解決型材易軟化變形的問(wèn)題可通過(guò)在腔體內(nèi)增加相應(yīng)的耐火材料：

　　圖5型材耐火解決方案示意圖

　　下面針對(duì)這幾類(lèi)耐火材料的特性做簡(jiǎn)單說(shuō)明：

　　1.1 耐火膨脹條

圖6 耐火膨脹條產(chǎn)品圖

　　耐火膨脹條是以可膨脹石墨、耐火礦物原料為基礎(chǔ)研發(fā)的一種新型防火產(chǎn)品。其遇火后可膨脹到原體積的20倍到60倍，形成致密的防火保護(hù)層，有效地實(shí)現(xiàn)防火防煙。 其特點(diǎn)如下：

　　1. 無(wú)公害：產(chǎn)品自然狀態(tài)下無(wú)氣味，遇火后無(wú)毒煙氣體排放;

　　2. 膨脹快：起始膨脹溫度約180°C，隨著溫度的上升2-3分鐘 可完成膨脹;

　　3. 聚合高：膨脹條過(guò)火后，有較高的聚合度不會(huì)灰化，不易 被空氣或火的壓力吹散。

　　1.2 耐火灌注料

圖7 耐火灌注料原料圖

　　耐火灌注料由無(wú)機(jī)非金屬化合物經(jīng)過(guò)特定的設(shè)備磨制而成。產(chǎn)品與水本身并無(wú)化學(xué)反應(yīng)，遇水變稠，成流體狀，能很好地吸收熱量并耐火燒，燒后成固塊狀，有一定的強(qiáng)度，對(duì)整個(gè)框架（詞條“框架”由行業(yè)大百科提供）起支撐作用，且具有以下特點(diǎn)：

　　1. 吸熱：高溫變成糊狀，可大量吸收熱量;

　　2. 耐火：可長(zhǎng)時(shí)間耐火燒(二個(gè)小時(shí)以上);

　　3. 強(qiáng)度：遇火固化后能提高型材的整體機(jī)械強(qiáng)度。

　　1.3 防火棉條

　　圖8 防火棉條產(chǎn)品圖

　　防火棉條是由多種無(wú)機(jī)耐火材料與陶瓷纖維通過(guò)專(zhuān)用的設(shè)備制成的帶狀材料，具有自粘性，便于安裝。且具有以下特點(diǎn)：

　　1. 耐火：可耐火1200°C以上;其特點(diǎn)如下：

　　2.隔熱：產(chǎn)品是熱的不良導(dǎo)體，可阻止熱量傳遞;

　　3.防煙：棉條為致密材料，可阻止煙氣進(jìn)到屋內(nèi);

　　4.隔音：棉條本身具有隔音性能。

　　2 密封方面

　　面臨的問(wèn)題：膠條耐高溫性弱

　　統(tǒng)計(jì)顯示，火災(zāi)產(chǎn)生的傷亡中67%是被煙霧窒息，33%是燒傷，門(mén)窗中密封結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、外氣密性的重要構(gòu)造。密封膠條多為有機(jī)聚合物，可通過(guò)調(diào)整配方來(lái)實(shí)現(xiàn)其難燃、離火自熄、遇火膨脹的性能，從而達(dá)到耐火的作用。在耐火完整性功能實(shí)現(xiàn)時(shí)密封結(jié)構(gòu)是要將受火面產(chǎn)生的熱與煙阻隔在外。主要的實(shí)現(xiàn)方案見(jiàn)下圖

圖9 密封膠條耐火解決方案示意圖

表2 三元乙丙材料特性及用途分析一覽表

　　此外，在安裝工藝上也推薦使用“膠角”的方式(圖10)及整框密封的方式(圖11)

　　3 五金方面

　　面臨的問(wèn)題：①五金耐高溫性弱 ②五金與型材連接方式及部位不抗高溫

　　③扇/框受高溫后，角部強(qiáng)度弱易“散架” ④扇受高溫后，易產(chǎn)生傾斜、塌陷

　　結(jié)合第1章中展示的試驗(yàn)溫度曲線(Ⅰ型、Ⅱ型)，得出建筑門(mén)窗要實(shí)現(xiàn)耐火完整性，需在一定時(shí)間范圍內(nèi)承受600℃-800℃(受火面在室外)、800℃-1000℃(受火面在室內(nèi))的高溫。目前五金常用的材料為：鋅、鋁合金、碳素結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、工程塑料(多為外殼類(lèi)的裝飾件)各類(lèi)材料的熔點(diǎn)對(duì)比如下(圖12)

　　圖12 五金主用材質(zhì)熔點(diǎn)對(duì)比圖

　　由以上內(nèi)容得出目前常用的鋅、鋁合金材質(zhì)制成的五金耐高溫性是相對(duì)較弱的，特別是受火面在室內(nèi)時(shí)，重要的受力和連接五金(如合頁(yè))就務(wù)必要采用熔點(diǎn)較高的鋼制材料制成的五金件。另外當(dāng)耐火完整性要求時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，即使受火面在室外，長(zhǎng)時(shí)間的熱傳遞,五金會(huì)逐漸升溫，會(huì)對(duì)安裝在室內(nèi)側(cè)的五金造成影響，所以當(dāng)耐火完整性要求時(shí)間較長(zhǎng)時(shí), 重要的受力和連接五金(如合頁(yè))也要采用熔點(diǎn)較高的鋼制材料制成的五金件。

　　②五金與型材連接方式及部位不抗高溫

　　現(xiàn)有五金大部分都是直接與型材配合固定（詞條“固定”由行業(yè)大百科提供）或者穿過(guò)型材連接鋼裝的。(如圖13-圖15)當(dāng)遇到高溫時(shí)，型材發(fā)生軟化，五金與型材的連接部位產(chǎn)生分離、失去連接性和完整性。

　　通過(guò)五金支撐件將五金與鋼襯“穿過(guò)”型材，直接相連，來(lái)解決連接部位不耐高溫的問(wèn)題。(如圖16-圖18)

　　③扇/框受高溫后，角部強(qiáng)度弱易“散架”

　　傳統(tǒng)塑鋼門(mén)窗雖型材中穿入了鋼襯，但由于角部通常采用型材焊接工藝，所以角部是沒(méi)鋼襯支撐的。一旦遭遇火情型材角部位置易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)甚至開(kāi)焊，從而成為竄火/煙的薄弱處。可有兩種解決方案：

　　a.通過(guò)合頁(yè)等角部五金安裝部位的延長(zhǎng)式設(shè)計(jì)，并加入鋼制支撐五金件，在安裝五金的同時(shí)，將兩個(gè)方向的鋼襯連接在一起，促使整扇形成一個(gè)可靠的框架，保證框架的整體穩(wěn)定性。示意圖如下

　　　b.通過(guò)在扇和框的角部安裝“L”形五金，將兩個(gè)方向的鋼襯連接在一起，促使整扇形成一個(gè)可靠的框架，保證框架的整體穩(wěn)定性。框上的方案示意參考圖19，扇上的方案示意圖如

圖20 鋼襯整體連接方案b示意圖

　　④扇受高溫后，易產(chǎn)生傾斜、塌陷

　　門(mén)窗在正常狀態(tài)下，扇與框之間有完整的密封構(gòu)造系統(tǒng)。制作具有耐火完整性的外窗時(shí)，扇與框利用五金將鋼裝連接成為一個(gè)整體，能保持形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的框架，且型材腔體內(nèi)安裝不同規(guī)格的耐火材料。在遭遇火情時(shí)框、扇之間的位置由于受熱不均，型材產(chǎn)生型變、偏移，從而可能導(dǎo)致窗扇傾斜，造成扇與框搭接不均，影響密封性能，直接竄煙、竄火。

　　通過(guò)防盜式鎖點(diǎn)與“卡扣式”鎖座的配合，可一定程度上防止窗扇的傾斜。(如圖21)

　　圖21 防盜式鎖點(diǎn)與“卡扣式”鎖座配合示意圖

　　4 玻璃方面

　　面臨的問(wèn)題：玻璃耐高溫性、玻璃墊塊及支撐件耐高溫性弱

　　玻璃屬于比較成熟的產(chǎn)品，為保證整體耐火完整性，玻璃可選用市場(chǎng)上的防火玻璃。

　　不過(guò)玻璃安裝上門(mén)窗型材上，缺少不了墊塊，常規(guī)材料的墊塊無(wú)法滿足耐火要求，因此需要選用專(zhuān)用的耐火玻璃墊塊，以保持玻璃在門(mén)窗型材中的安裝穩(wěn)固性。其產(chǎn)品示意圖如下：

　　圖22 耐火玻璃墊塊產(chǎn)品示意圖

　　該類(lèi)玻璃墊塊是由多種無(wú)機(jī)耐火材料通過(guò)特定的設(shè)備制成，能有效地支撐玻璃并防止玻璃因快速受熱而炸裂，其特點(diǎn)如下：

　　1. 耐高溫：可耐1200°C以上的高溫;

　　2. 不粉化：高溫條件下仍可保持整體強(qiáng)度，不軟化不脫層;

　　3. 防腐蝕：可在酸堿環(huán)境中使用。

　　通過(guò)上述的耐火材料的組合使用，可以使型材達(dá)到0.5、1H的耐火等級(jí)。

　　四 小結(jié)

　　通過(guò)上文的分析，耐火門(mén)窗主材設(shè)計(jì)關(guān)鍵如下：

　　1.須選用高熔點(diǎn)材料制成的五金

　　2.耐火五金的結(jié)構(gòu)必須是與鋼襯有效連接的

　　3.耐火五金的鎖點(diǎn)與鎖座必須是卡扣式的有效配合

　　4.整窗的鋼襯須組成一個(gè)可靠的整體

　　5.型材各腔室和與玻璃的空間處需采用耐火材料做好填充，通過(guò)耐火材料 的性能來(lái)阻隔和延緩火勢(shì)和高溫

　　6.采用耐火膠條將框、扇間的間隙要充份做好密封和阻隔

　　7.玻璃與型材間相確認(rèn)相對(duì)穩(wěn)固、可靠。

　　本文只是從設(shè)計(jì)層面進(jìn)行了一些探討，合格的耐火完整性門(mén)窗的研發(fā)，還設(shè)計(jì)到五金的安裝、工藝設(shè)計(jì)等方方面面，因此具體的還是要以最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果為評(píng)估依據(jù)。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1] GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

　　[2] 《建筑門(mén)窗耐火完整性試驗(yàn)方法及判定要求》(報(bào)批稿)

作者：

萬(wàn)湊珍　曾超　 廣東堅(jiān)朗五金制品股份有限公司

徐小勇　萊法特防火材料河北有限公司

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