建筑幕墙防火设计

建筑幕墙防火设计
深圳市深装总装饰工程工业有限公司杨正发
中国有色金属工业第六冶金建设有限公司 张艺涛
摘要：本文简要叙述了建筑幕墙防火设计的要求和设计的方法，总结了建筑幕墙防火设计中经常的问题及其解决办法。

关键词：建筑幕墙，幕墙防火墙设计，防火设计中的问题，防烟层，防火规范。

幕墙设计中的一个非常重要的功能要求-安全防火，建筑幕墙防火要求是根据相关的建筑规范具体提出来的。

1.建筑规范对幕墙防火的要求
建筑幕墙的防火设计，四个相关规范要求如下：
①《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中的要求
4.4.6 玻璃幕墙的防火设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》
GB50016的有关规定；高层建筑玻璃幕墙的防火设计尚应符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的有关规定。

4.4.7 玻璃幕墙与其周边的防火分隔构件间的缝隙、与楼板或隔墙外沿间的
缝隙、与实体裁墙面洞口边缘间的缝隙等，应进行防火封堵设计。

4.4.8 玻璃幕墙的防火封堵构造系统，在正常使用条件下，应具有伸缩变形
能力、密封性和耐久性；在遇火状态下，应在规定的耐火时限内，不发生开裂或脱落，保持相对稳定性。

4.4.9 玻璃幕墙防火封堵构造系统的填充料及其保护性面层材料，应采用耐
火极限符合设计要求的不燃烧材料或难燃材料。

4.4.10 无窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1.0h、
高度不低于0.8m的不燃烧实体裙墙或防火玻璃裙墙。

4.4.11 玻璃幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，当采用岩棉或矿棉封堵
时，其厚度不应小于100mm，并应填充密实；楼层间水平防烟带的岩棉或矿棉宜采用厚度不小于1.5mm的镀锌钢板承托；承托板与主体结构、幕墙结构有承托板之间的缝隙宜填充防火密封材料。

当建筑在求防火分区间设置通透隔断时，可采用防火玻璃，其耐火极限应符合设计要求。

4.4.12 同一幕墙玻璃单元，不宜跨越建筑物的两个防火分区。

②《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001中的要求
4.4.1金属与石材幕墙的防火除应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》
(GBJ 16)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045)的有关规定外，还应符合下列规定:
1防火层应采取隔离措施，并应根据防火材料的耐火极限，决定防火层的厚度和宽度，且应在楼板处形成防火带；
2幕墙的防火层必须采用经防腐处理且厚度不小于1.5mm 的耐热钢板，不得采用铝板；
3防火层的密封材料应采用防火密封胶；防火密封胶应有法定检测机构的防检验报告。

③《建筑设计防火规范》GB50016-2014中的要求
④《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-1995（2005年版）中的要求
建筑构件的燃烧性能和耐火极限 表3.0.2
电梯井的墙
住宅单元之间的墙
住宅分户墙
非承重外墙
不燃烧体1.00 不燃烧体1.00 疏散走道两侧的隔墙
房间隔墙 不燃烧体0.75 不燃烧体0.50
柱 不燃烧体3.00 不燃烧体2.50
梁 不燃烧体2.00 不燃烧体1.50
楼板、疏散楼梯、屋顶承重
不燃烧体1.50 不燃烧体1.00
构件
吊顶 不燃烧体0.25 难燃烧体0.25
3.0.8 建筑幕墙的设置应符合下列规定：
3.0.8.1 窗槛墙、窗间墙的填充材料应采用不燃材料。

当外墙采用耐火极限
不低于1.00h的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃材料；
3.0.8.2 无窗槛墙或窗槛墙高度小于0.80m的建筑幕墙，应在每层楼板外沿
设置耐火极限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃烧体裙墙或防火玻璃裙墙；
3.0.8.3 建筑幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用防火封堵材料封堵。

3.0.9 高层建筑的室内装修，应按现行国家标准《建筑内部装修设计防火规
范》的有关规定执行。

2.建筑幕墙防火设计需满足的条件
通过对以上各规范中对建筑幕墙防火的要求，以及工程设计的通用要求，总结如下：
2.1防火分区处的幕墙结构，必须设置与其相应的防火要求的防火结构；
2.2层间防火至少达到二级防火要求，即层间耐火极限为1.00h。

这是最低要
求，即二级及其以下的建筑层间防火均按二级要求的耐火极限为 1.00h 设计，而一级的耐火极限为1.50h，比玻璃幕墙工程技术规范中的耐火极限（不小于）1.00h要高。

2.3防火岩棉、矿棉的厚度不小于100mm。

2.4承托材料为镀锌钢板，其厚度不小于1.5mm。

2.5窗间墙小于0.8m的，应补充至不小于0.8m的耐火极限不低于1.0h的实
体裙墙或防火玻璃裙墙。

2.6幕墙与防火构件间的缝隙、与楼板或外沿间的缝隙、与实体墙面洞口边
缘间的缝隙，应使用防火胶进行封堵。

其作用主要是防止层间的窜烟。

2.7防火封堵构造系统，应具有伸缩变形能力、密封性和耐久性，其中其自
身的稳定性、耐久性至关重要。

2.8防火封堵构造系统应经济实用。

2.9防火封堵构造系统应便于安装。

2.10防火幕墙需按防火墙要求设计。

3.建筑幕墙的防火性能
建筑幕墙中常用材料有钢材、铝材、玻璃、花岗石、其他金属有铜、锌、金等，防火材料有岩棉、镀锌钢板、防火胶等。

这些材料有一个共同的特点，
就是不燃性能，所以在建筑幕墙中能够放心使用。

3.1建筑幕墙的防火属被动防火
表1 建筑幕墙常用材料的熔点或软化点
序号材料名称熔点或软化点（℃）备注
1 钢1539
2 铝660.2
3 氧化铝2060
4 铜1083
5 锌419.5
6 金1064
7 花岗石950～1000
8 玻璃600（821）括号内为熔点
9 硅酮胶218
10 岩棉1580～1770
11 玻璃棉538
幕墙幕墙系统主要由抗燃性不强的铝材、硅胶、玻璃等材料组成。

与传统意义上具有防火等级的防火门、防火墙相比，并不具有等级概念的防火性能。

建筑防火有效措施是三位一体：报警系统、围堵和遏制措施。

围堵手段属于被动防火类，指的是利用适当的建筑材料和建筑构造将火势控制在局部，延缓火势蔓延。

幕墙系统的防火设计就是采用被动防火理念，将具有防火等级的建筑物楼板与没有防火等级的幕墙系统，中间用与建筑物楼板相同防火等级的水平防火带结合在一起，形成一个完整的防火体系，共同抵御火势、烟雾和有毒气体的扩散。

即采用围堵手段来加强建筑物结构和人员的防火安全。

3.2建筑火灾造成人员死亡75%以上是由烟雾引起的
从表1中可知，硅酮胶包括结构胶、耐候胶、防火胶等，熔点只有218℃，即一旦有明火，首先熔化的是胶类材料，但是防火胶是防止窜烟的有效措施，防火胶是避免人员死亡的最重要的防火设置。

3.3建筑幕墙防火构造的防火性能
从表1、表2 中可知，随着火灾区温度的升高，铝材、玻璃等材料均会被逐渐熔化或软化，铝材、玻璃等材料在不到40分钟的时间内就可能会熔化或软化。

而熔点为1539℃钢材、1580℃的岩棉，即使在120分钟后，温度1010℃仍然未达到其熔点。

即在120分钟后，幕墙的防火构造依然能保持其结构完整，其防火性能不会因为燃烧温度升高而减损。

表2 室内燃烧试验45min～120min时间温度的关系
时间间隙（min）燃烧室平均温度（℃）
40～45 905
50～55 916
55～60 927
60～65 937
65～70 946
70～75 955
75～80 963
80～85 971
85～90 978
90～95 985
95～100 991
100～105 996
105～110 1001
110～115 1006
115～120 1010
3.4建筑幕墙作为防火墙时，必须按照防火墙要求设计。

建筑幕墙为防火墙时，其材料应为不燃烧体，耐火极限为3.00h。

4.建筑幕墙防火设计典型方法
图1中给出了幕墙防火节点设计示意图，
4.1图中窗间墙高度不小于800；
4.2镀锌钢板与主体结构、镀锌钢板与幕墙面板间均注防火胶；
4.3镀锌钢板以射钉固定时，钉头需注防火胶；
4.4镀锌钢板应具备一定的稳定性，因此在板的两端分别做折角，以增强其
刚度，且在镀锌钢板的下方，增加支撑件（角铝）支撑镀锌钢板。

4.5防火棉的厚度≧100mm。

4.6镀锌钢板在窗间墙下侧，安装时更为灵活方便。

可以在面板安装之后进
行安装。

4.7镀锌钢板在窗间墙的下侧，而不是在窗间墙与面板之间，以便于面板至
结构面距离有误差时，不用增加镀锌钢板的加工种类的尺寸。

4.8
5.建筑幕墙防火设计经常出现的问题及解决的办法
5.1防火胶缺漏；
5.2镀锌钢板厚度、防火棉厚度、防火棉的密度不符合规范要求；
5.3防火系统安装困难或无法安装；
图2中，防火构造完全置于面板与主体结构之间，当其中尺寸B较小，
而H很大时，不仅镀锌钢板难以安装，防火胶的注胶亦难以完成。

5.4防火板结构缺少支撑或支撑不当，稳定性无法保证；
5.5窗间墙高度不足，不符合规范要求；
窗间墙高度不足时，需增加构造，图3中分别列出了三种常见的做法。

a图中,在楼板面上增加了防火玻璃，其高度H与窗间墙高度之和不小于800mm。

b图中在楼板面上增加了混凝土踢脚，其高度H与窗间墙高度之和不小于800mm。

c图中在梁的下方增加了防火结构，其高度H与窗间墙高度之和不小于800mm。

当然还有其他更多有效的做法，在此不一一列举了。

5.6层间防火结构多于一处或做二处叠加，既不经济也不必要；
图4中，防火构造分别做在窗间墙的上下两侧，既不经济，也无必要。

如果楼板面一侧有封堵要求，完全可以按室内装修进行封堵，就是一块硅钙板、水泥板或镀锌钢板就可以达到要求的，没有必要一定做成防火结构。

如果将防火岩棉的高度100一分为二，就更不可取了。

5.7防火结构完全处于面板与主体结构之间，规格尺寸太多；
如图2中的尺寸B，因为建筑结构是有误差的，所以尺寸B是一个变量，这样的设计，镀锌钢板的尺寸与防火岩棉的尺寸规格会大量增加，尤其
是镀锌钢板，因其1.5mm的厚度，其加工性能较差，现场处理非常困难。

所以在进行防火板设计时，尽量不要将镀锌钢板设置在面板与窗间墙之
间。

6.建筑幕墙防火设计的原则及注意事项
建筑幕墙防火设计的原则是有效、可靠、制作安装方便，并且不增加太多成本。

因此在进行防火设计时应把握的原则是，在满足国家规范的前提条件下，尽量使用简单、易行的结构作为防火的构造。

在满足安全条件的前提下，做到越经济越好。

6.1防火岩棉的密度不是越大越好，满足规范、够用即可。

最常用的有密度
为64 kg/m3，这也是不少工程的最低要求，规范中要求的值为100 kg/m3，
要求采用密度更高的保温棉，如96kg/m3、128 kg/m3等。

6.2防火构造不是越多越好。

6.3防火构造不仅应该满足防火规范的最低要求，还要视其所在的位置确定
其防火等级，需按最高要求来设计。

6.4防火设计中防火防烟带非常重要，防窜烟构造可减少火灾时人员死亡。

6.5镀锌钢板主要是支撑作用，其厚度对防火性能的贡献不明显，所以只要
能满足规范的1.5mm的厚度的要求就足够了，厚度越大越难加工，采用更大厚度的镀锌钢板得不偿失。

6.6防火构造宜支撑于主体混凝土结构上，自成支撑体系。

而不宜支撑在幕
墙的铝合金龙骨上，因为铝合金在温度升高时，强度会降低，而且铝合金的软化点(或熔点)660℃较低，不能保证防火构造的稳定性。

6.7防火构造中，镀锌钢板的加工、安装是其成本的主要部份，形状复杂、
种类繁多的防火构造，都是不成功的防火设计，虽然其能保证防火功能，但大大增加了防火构造的成本，经济性太差，不宜用在实际工程上去。

6.8防火功能是幕墙的基本功能，防火构造的设计应首先在方案设计阶段确
定，其构造要求、尺寸要求等应在设计方案确定前完全满足。

参考文献
【1】 玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003；
【2】 金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001；
【3】 建筑设计防火规范GB50016-2006；
【4】 高层民用建筑设计防火规范GB50495-1995；
【5】 幕墙建筑防火设计及试验分析，吴如平，《中国幕墙网》2011-6;
【6】 铝合金玻璃幕墙97J103-1，国家建筑标准设计图集。