防火玻璃系统技术及应用

何华俊

【摘 要】随着现代科技的不断发展，各种电器在人们的日常生活和工作中扮演着重要的角色，但是电气设备的质量因素等容易引发火灾安全隐患，给人们的生命财产安全带来巨大的威胁，因此有必要根据实际情况研究新型防火玻璃材料并在现代建筑设计中大力推广，为人民的日常生活提供安全保障。本文在现实的基础上对防火玻璃的发展及应用现状进行了分析，并重点介绍了幕墙、门窗等系统的防火技术，希望对我国建筑行业发展有一定的指导意义。

【关键词】防火玻璃 建筑技术 耐火性能 框架系统

1 引言

建筑防火是建筑设计师在实际设计过程中考虑的重要项目，在当今社会人们对建筑安全提出更高要求的前提下，建筑防火技术的研究与应用的重要性日益凸显。在玻璃材料出现以前，门窗通常是木质结构，在发生火灾险情时极易成为燃烧对象，因此建筑防火分区的要求往往使建筑设计师在建筑美学和功能优化之间进退两难。玻璃材料的出现很好的改善了传统门窗通透性不好、外观不美观等问题，防火玻璃材料更是其中的典型代表，不仅具备了普通玻璃材料的美感和采光效果，还提升了建筑物的安全系数，为人民的生命安全提供了更好的保障。因此，研究新型防火玻璃系统技术及应用在当今社会具有重要的现实意义。

2 防火玻璃系统技术简介

在发达国家的定义中，防火玻璃系统是作为一个技术系统来定义的，包括具有防火属性的玻璃材料和框架系统两部分组成。新兴的防火玻璃材料如硼硅盐酸防火材料具有很强的耐热性和良好的隔热性，可有效阻隔火势的蔓延，起到很好的防火效果。防火玻璃系统也要求周围的框架系统具有防火效应，这两方面缺一不可。按耐火性能来分，防火玻璃材料可以分为隔热性和非隔热性两种，隔热性防火玻璃材料既能在火焰炙烤中保存其结构完整性又可以很好地隔绝热量的传播，也叫A类防火玻璃；而非隔热性玻璃仅仅可以保证完整性不受损害，但隔热效果差，防火效果较差，即C类防火材料。从结构上来说可以分为单片防火玻璃和符合防火玻璃。单片防火玻璃主要采用增强处理的高强度单片玻璃和特种防火材料两种技术途径，而符合结构的防火材料在两层玻璃之间凝聚一层透明且具有阻燃功能的凝胶，在火灾时可发生分解反应变为不透明度材料，起到隔绝火焰的效果。

3 防火玻璃系统技术应用

3.1 防火玻璃框架系统

防火玻璃框架通常由耐火框架和耐火的密封材料组成，其材质对实际防火性能有很大的影响。铝合金框架在高温下容易受热融化，导致框架坍塌，因此不能用于抗火结构，只适用于半小时以下的耐火等级要求。通常在实际建筑过程中采用抗高温氧化性的耐热性钢材，可在大部分等级的火灾中保持其结构的完整性。

幕墙和隔墙是整个防火玻璃系统中的典型结构，玻璃幕墙特有的通透性可以保证火灾时产生的烟雾可以通过幕墙外壁以及内侧向邻近的楼层蔓延，具有火势蔓延快、烟气流动迅速、散热快等优点，更加有助于消防人员在发生火灾时可以及时进入到火灾一线实施救援措施。幕墙结构材料的材料的耐火性能和隔热性能应该符合行业标准的标准，如《镶玻璃构件耐火试验方法》、《防火玻璃非承重隔墙通用技术条件》等文件都给出了材料的相关参数。幕墙结构应该采用明框设计形式，不宜采用隐藏式的形式，并在不影响建筑整体美观与基本性能的基础上尽量采用防火玻璃以及耐火钢材结构。如图1所示为钢铝型材防火幕墙立柱大样。

高精度钢具有漂亮的外观和良好的性能，可以独立用于防火玻璃幕墙结构的设计；钢铝混合防火幕墙通常由铝合金、铝弯镀锌钢型材以及防火玻璃等构成，兼具安装简洁性和耐高温性能，是制作幕墙结构的常用组合。

3.2 钢制防火幕墙

高层建筑上的火灾通常由于救援措施无法达到相应地高度而导致救援活动无法进行，这就需要在节能减排的理念下强化建筑的火灾自救措施。门窗作为建筑物外围的开口部分在建筑物自救环节中扮演着重要的角色，其防火性能已经成为防止火焰在建筑物之间蔓延的关键因素。人们普遍认为钢结构门窗的截面小，强度低，但是实际上恰恰相反，由基本的材料力学公式可知，当做用于主受力构件上的弯矩一定时，界面的主惯性矩仅铝合金型材的三分之一左右，因此铝型材的界面只有达到钢结构型材的3倍时可以承受相同的力矩。目前，由于我国还没有掌握一些关键的材料加工和制备技术，大部门建筑防火材料没有达到A级标准，建筑行业通常使用防火玻璃门窗与外墙保温材料相结合的方式来平衡成本与功能之间的关系，达到了很好的效果。

3.3 工程运用

上海中心大厦是美国Gensler建筑设计所设计的，于2015年完工并投入使用，主体建筑高达580米，总投入超过了148亿元，是上海地区的标志性建筑之一，也是世界上第一座绿色摩天大楼。上海中心大厦首次采用了350米以上的超高层双玻璃幕墙结构，使用了将近10万平方米的单片防火玻璃，并配以精密的钢铝材料框架保证了结构整体的稳定性和防火性能。另外，内外幕墙之间的中庭结构也是上海中心大厦设计工作中的出彩之处，该中庭结构自上而下分为七段，防火墙作为主要的防火结构位于内幕墙中，主要的作用就是将不同楼层之间形成隔离分区，阻止火势在不同楼层之间的蔓延，从而达到很好地防火效果。

4 结语

随着时代的发展，民众对居住环境的安全性要求越来越高，防火玻璃及系统的设计与构架成为当今建筑领域要考虑的重要问题，防火结构的构建就是保证良好耐火性的关键。防火玻璃系统将具有良好耐火性能和阻热性能的玻璃材料与钢型材很好地结合在一起，可以在火灾发生时有效阻止火势的蔓延，是今后建筑部门的重点研究课题。同时防火玻璃系统在建筑设计中的成功应用也预示着其具备良好的发展前景。

参考文献：

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