某综合体建筑防火材料及防火构造分析

杨忠保

（江苏中珩建筑设计研究院有限公司上海浦东分公司，上海 201401）

1 背景

近年来，屡见各大媒体报道商业建筑的火灾事故，可见，城市综合防灾能力匮乏，尤其是建筑消防设计质量参差不齐，建设、图审、竣工验收、运营等各个阶段也存在技术力量不足问题。因此，在工程规划设计阶段，项目设计总负责人应严把控消防安全设计关，深刻理解消防设计的核心思想，做好城市建筑消防综合防灾安全规划的预防工作，对消防设计各个系统的方案进行充分论证，确定有效可行，保证消防系统良好运行，做好建筑全生命周期的跟踪防控工作。

2 问题的提出

人员密集的综合体建筑，设计者应该明确防火分区的概念和围护构件的重要性分级概念。需要设计者有较强的空间思维能力和逻辑思维能力。GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版）[1]（下称《建规》）中提到的防火分区由如下构件组成：水平方向围护构件（防火墙、临空外墙）；竖向围护构件（楼板）等构件围合的空间形成的分区。从三维空间的角度来理解消防安全，结合火灾时的火势蔓延特征和烟气蔓延特征，有助于系统地理解防火分区所有的围护构件的材料与构造要求。

3 建筑定性分析

案例工程主体建筑地上6 层，建筑面积1.2×105m2，建筑高度40 m。根据《建规》5.1.1 条，明确工程属一类高层建筑，经营性质为以家居建材为主的大型商业综合体。根据《建规》5.1.3 条，明确案例工程为一级耐火等级。

4 防火分区划分

理解防火分区，除了在楼层内的水平空间之间的分区外，还有楼层之间的竖向防火分区。充分理解这一点，并领会防火分区分隔构件的功能和作用，有助于设计者更好地选用建筑材料和设计合理的建筑构造。

5 建筑主要围护构件的分类

根据建筑结构体系中维护构件的重要性，以及防火分区围护构件在建筑防火功能中承担的作用，对建筑各主要构件做如下分类：水平方向围护构件、防火墙（含防火门、防火卷帘、管线穿墙孔洞）、临空外墙及临空外墙上的门窗洞口（含外门窗）、楼板（含框架柱、框架梁）以及楼板上的竖井及开洞等。

6 防火分区围护构件的材料及构造要求

6.1 水平方向围护构件

6.1.1 防火墙的材料及其构造要求

根据《建规》5.1.2 条及附录“各类建筑构件的燃烧性能和耐火极限表”，案例工程防火墙选用材料为200 mm 厚加气混凝土砌块（不燃性、耐火极限8.0 h）满足《建规》5.1.2 条的不燃性，耐火极限为3.0 h 的要求。

按照《建规》6.1.5，防火墙上不应设置门、窗、洞口，但案例工程因实际使用功能要求，在防火分区之间的疏散走道处设置了火灾时能自动关闭的防火门、防火卷帘。

《建规》6.1.7 条提出，当防火墙任一侧的屋架、梁、楼板等被破坏时，应能保证防火墙倒塌。要求防火墙与楼板、柱、梁有可靠的连接，案例工程砌体防火墙采用柱、梁、板预留钢筋并通长搭接的办法，增加防火墙的稳定性。

6.1.2 防火墙上的卷帘的要求

防火墙上的卷帘作为防火分区的分隔构件的重要组成部分，其在火灾发生时也需要承担与防火墙相同的作用，而且，它是防火分区分隔构造中的薄弱环节。

《建规》6.5.3 条第2 款、第5 款规定，防火卷帘在具有信号反馈功能的同时，还应能够在火灾时靠自重自动关闭。

《建规》6.5.3 条第4 款规定，防火卷帘应兼有防烟性能，与主要围护构件柱、梁、楼板、墙之间的空隙应采用防火材料封堵。防火封堵材料应同时具有防烟功能。

案例工程选用钢制防火防烟卷帘，耐火极限≥3 h，符合GB／T 7633—2008《门和卷帘的耐火试验方法》[2]有关耐火完整性和耐火隔热性3 h 的要求，同时需要满足阻止烟气蔓延的要求，帘面的漏烟量≤0.2 m3/（m2·min）。

防火防烟卷帘的卷门机及控制箱的要求和试验方法，防火防烟卷帘的零部件及构造等要求，还应满足GB 14102—2005《防火卷帘》[3]的规定。

6.1.3 防火墙上的防火门的要求

防火墙在走道处一般设置防火卷帘，以满足日常使用的要求，但案例工程中，当防火分区分隔部位的卷帘自动关闭后，部分防火分区的尽端或角落的最远点的疏散距离超过了规范规定的要求，此时需要在防火墙某走道处设置防火门，以满足火灾时该最远点人员疏散距离要求，将其设置为常开式防火门，且根据GB 12955—2015《防火门》[4]（下称《防火门》）第3.6 条及4.5.1.2 条表1 的规定，应选用耐火完整性和耐火隔热性均大于或等于3.0 h 的A 类隔热防火门。板材选用钢材，并满足《防火门》第5.2.4 条相关的材质及厚度要求。根据《防火门》第5.2.1 条，门扇的填充材料的选择应对人体无害，并应达到GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》[5]规定的燃烧性能A1 级要求，以及GB/T 20285—2006《材料产烟毒性危险分级》[6]产烟毒性危险性分级ZA2级的要求。

以上是防火墙上的防火门材料自身满足防止火势蔓延的要求，下面介绍防火门密闭系统相关配件在门关闭后，如何达到防止火势与烟气蔓延的要求。根据《建规》6.5.1 条第6 款，防火门关闭后应具有防烟功能。《防火门》第5.3 条，对防火门相关配件则做出了详细的规定。防火闭门装置保证了火灾时能将常开式防火门自动关闭，应满足《防火门》第5.3.3 条的要求，防火锁、防火插销则保证了防火门关闭后的稳定性，即满足了防止火势蔓延的要求，应满足《防火门》第5.3.1 及5.3.5条的要求；盖缝板、防火密封件及防火顺序器的设置则是为了满足防止烟气蔓延的要求，应满足《防火门》第5.3.6 条、5.3.7条及5.3.4 条的要求。以上防火门相关配件的耐火完整性和耐火隔热性均应达到相应的防火门的防火要求。

6.1.4 防火墙上的各种管道穿墙构造

一个完善的建筑功能使用空间，必然有各种设备管道保障建筑的运行，这些管道不可避免地需要穿越防火墙，防火墙上的这些孔洞、缝隙是防火系统里的看似不起眼的组成部分，但却在防火功能上起到很大的作用，也是防火墙上的防火分隔薄弱点。

案例工程的电信、电缆桥架穿防火墙选用阻火模块进行防火封堵，排烟、排风、新风管道穿防火墙选用柔性防火封堵材料与防火板结合的形式进行封堵，喷淋和给水管道穿越防火墙选用柔性防火漆封堵。

防火墙上的各种管道穿墙孔洞构造，采用同时具有防火和防烟功能的材料进行封堵，且其耐火完整性和耐火隔热性均应达到防火墙的3.0 h 的要求。同时应符合GB 23864—2009《防火封堵材料》[7]第5.3 相关的理化性能要求。

6.2 临空外墙的防火要求及材料选用

6.2.1 临空外墙防火墙交界处防火构造

根据《建规》6.1.3，案例工程首层建筑外墙，选用材料为200 mm 厚加气混凝土砌块（不燃性、耐火极限8.0 h），紧靠防火墙两侧的门、窗、洞口之间最近边缘的水平距离≥2.0 m；局部不满足该距离要求的，采取设置耐火完整性和耐火隔热性均达到3 h 的防火窗。其作用是防止火灾向相邻水平防火分区蔓延。

6.2.2 临空外墙楼板处窗槛墙防火构造

1）楼层间窗槛墙构造

根据《建规》6.2.5，因案例工程室内全部设置自动喷水灭火系统，建筑外墙为上、下层开口边缘最小间距≥0.8 m 的实体墙，实体墙为砌块、钢筋混凝土梁，其耐火完整性与耐火隔热性均高于相应耐火等级建筑外墙的要求。其作用是防止火势向相邻上下层竖向防火分区蔓延。

2）楼层间外幕墙构造

案例工程建筑幕墙在每层楼板外沿处采取《建规》第6.2.5条规定的防火措施，幕墙横向分隔构件尽量与上下开口的实体墙的上下端对应，幕墙与每层结构梁、外挑梁、房间隔墙处的缝隙采用防火玻璃棉板封堵，防火岩棉板的上端采用防火密封漆、下端采用防火胶将其固定并密封严实。且玻璃棉板、防火密封漆、防火胶的耐火完整性、耐火隔热性均应达到防火分区围护构件3.0 h 的要求。

6.3 竖向围护构件

6.3.1 现浇整体式梁板防火要求

从防火分区的围护结构角度考虑，防火墙的作用是阻止火灾向相邻水平空间蔓延，而现浇整体式楼板则是阻止火灾向上下蔓延的分隔构件，同时还起到承载作用，因而建议，现浇整体式楼板的耐火等级也应达到防火墙相应3 h 的耐火完整性和耐火隔热性的要求。

《建规》6.1.1 条提到，框架、梁等承重结构的耐火极限不应低于防火墙的耐火极限。但是此条与5.1.2 条描述有所冲突，二级耐火等级的柱和一二级耐火等级的梁及楼板均未达到3 h，而且在附录“各类建筑构件的耐火等级和燃烧性能表”中，第四项关于梁的描述，不尽翔实。

案例工程环境类别为一类，结构梁受力钢筋最小直径为20 mm、箍筋直径8 mm，楼板受力钢筋的直径主要为10 mm，根据GB 50010—2010《混凝土设计规范》（2015 年版）[8]8.2.1条1、2 项，梁、板受力筋的保护层厚度分别不小于20 mm、15 mm，而实际结构设计中，梁箍筋的保护层厚度为25 mm，板的保护层厚度15 mm。另考虑梁板拆模后需做20 mm 的找平层，且楼面面层有50 mm 的总厚度（水泥砂浆+地砖），因而梁的受力筋实际保护层厚度达到了53 mm，梁的箍筋保护层厚度为45 mm，板下的实际保护层厚度35 mm，板面的实际保护层厚度为65 mm。根据《建规》附录，则梁的耐火极限可以达到3.5 h，如果此处所指保护层厚度为箍筋保护层厚度，则梁的耐火极限可以达到3.0 h；根据表格推算，楼板下的耐火极限可达到2.8 h，板面的耐火极限可达到3.1 h。板下耐火极限不能满足3.0 h 的要求，因此，考虑增加防火措施，使其板下能达到耐火完整性3.0 h 和耐火隔热性3.0 h 的要求。

6.3.2 建筑内的竖井构造

1）电梯井独立设置，井内不设与电梯无关的任何线缆、管道等。电梯井的井壁开口仅设置电梯门、和通气孔洞。

2）电缆井、电信井、给水井、排水井、空调井、排烟道、排气道、新风井等竖向井道，均分别独立设置。根据《建规》6.2.9，井壁的耐火极限应大于或等于1.0 h，井壁上采用丙级防火门，由于竖向井道是火灾时火势与烟气向上蔓延的主要通道，因而建议均按照《建规》7.3.6 消防电梯的井壁要求设置，井壁的耐火极限按照大于或等于2.0 h 考虑，井道检修门采用耐火完整和耐火隔热性达到2.0 h 的要求防火门，同时应具有防烟功能。

3）电缆井等井道在每层楼板处采用与楼板耐火完整性与耐火隔热性相同的密实防火材料封堵。电缆井等井道与房间、走道等相连通的孔隙采用柔性防火漆封堵严实。

4）电梯层门的混合指标耐火性能等级≥2.0 h，并符合现行GB／T 27903—2011《电梯层门耐火试验完整性、隔热性和热通量测定法》[9]第4.2 条表2 的规定，同时满足耐火完整性和隔热性指标的EI120min的要求，及同时满足耐火完整性和热通量要求的EW120min的要求。

根据《建规》7.3.6 消防电梯井、消防机房与相邻电梯井、机房之间应设置耐火极限不低于2 h 的防火隔墙，隔墙上应采用耐火完整性及耐火隔热性均达到2 h 的防火门。

6.3.3 竖井隔墙的防火要求

包括电梯井在内的所有竖井的墙：不燃性2.0 h，选用材料为200 mm 厚加气混凝土砌块（耐火极限8.0 h），因结构计算需要，部分电梯井采用300 mm 厚钢筋混凝土大板墙（耐火极限＞2.6 h）。

6.3.4 建筑缝隙与孔洞

根据《建规》6.3.4，变形缝的基层构造和缝内的填充材料采用不燃材料。电线、电缆、可燃气体的管道穿过变形缝时，在穿过处洞口边加设1.6 mm 厚钢板套管，变形缝处2 mm 黑钢板风管，两侧用柔性防火柔性短管与标准段风管连接。风管与防火墙留洞的缝隙用防火漆封堵密实，两侧用10 mm 厚增强纤维硅酸盐防火板封堵防火漆（专用胶黏剂密封）板边超出缝边50 mm 以上，防火漆及防火板的耐火隔热性和耐火完整性不低于3.0 h。

根据《建规》6.3.5 供暖、通风、排烟、空调等系统中的管道及其他系统管道，在穿越防火墙、楼板以及防火隔墙处的缝隙采用防火漆封堵。

风管穿过防火墙、楼板以及防火隔墙时，穿越构件处风管上的防火阀、排烟防火阀两侧各2.0 m 范围内的风管采用玻镁复合板防火风管，风管与防火墙留洞的缝隙用防火漆封堵密实，两侧用10 mm 厚增强纤维硅酸盐防火板封堵防火漆（专用胶黏剂密封）板边超出缝边50 mm 以上，防火漆及防火板的耐火隔热性和耐火完整性不低于3.0 h。

7 结语

结合案例项目，围绕防火分区的概念，提出从三维角度考虑防火分区围护构件的防火设计思路，防火分区的所有围护构件应具有相同的防火性能。然后围绕防火分区之间的水平围护构件、临空外围护构件、竖向围护构件，等建筑构件材料及构造防火要求，阐述综合体建筑的防火材料与防火构造设计要点与设计方法。

希望能帮助读者更好地理解综合体建筑的防火设计，如有理解偏颇和不当，虚心接受各位读者的批评指正。