建筑幕墙的防火防雷设计与施工

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摘　要：通过对建筑幕墙火灾危害的剖析，阐明了积极防范幕墙建筑物火灾危险的重要性。结合一些相关法律、法规、规范及经验，从职责和专业角度提出建筑幕墙防火防雷在设计和施工方面的技术处理要点。 
    关键词： 建筑幕墙；防火；防雷；安全；质量责任 

    建筑幕墙是由金属构架与板材组成，不承担主体结构荷载与作用的建筑外围护结构。建筑幕墙除了有技术发展较成熟的玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙外，还有现在发展得较快的多用于大空间的点驳式幕墙和新型的气循幕墙、智能幕墙与光电幕墙。建筑幕墙是现代建筑派的主要表现特征，在新世纪的现代化城市建筑中具有不可替代的艺术地位。 
    建筑幕墙一般应用在人群密集的、大型的公共建筑，重要的高层、超高层建筑物的外墙上。幕墙建筑的火灾危险性大，因为玻璃、石材是脆性材料，其抗火性差，温度达到250度时玻璃即会炸裂。一般幕墙的玻璃、石材、复合铝板均不耐火，当受热或遇火烧时易变形、破碎毁坏而造成幕墙大面积掉落，火焰就从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室内。另外，垂直幕墙与建筑物各楼层楼板、房间间墙的缝隙未经处理或处理不恰当，且消防系统不完善情况下，浓烟也可通过缝隙向上层扩散弥漫，造成人员窒息，而火苗则通过缝隙往上层窜。这些缝隙和幕墙破裂的洞口就成了引火通道，串烟串火，酿成更大的火灾。国内外都有这样不少惨痛的例子。此外，室内的大火可将石材幕墙挂石板的不锈钢板和钢材软化而失去强度致使石板剥离从天而降，威胁行人安全。可见，幕墙的防火不当不但严重影响建筑物的使用安全性，还严重危害人民生命财产安全和其他公众利益，所以幕墙的防火是一项非常重要的工作，建设主体各方都不可掉以轻心。 
    《建设工程质量管理条例》明确了建设主体各方的质量责任和义务，尤其明确了设计单位必须按照工程建设标准进行设计，并对其设计质量负责;施工单位对建设工程的施工质量负责。也就是说，设计单位，施工单位，对质量行为负终身责任。笔者以过去设计的经验及现在监督的个案例子，结合《工程建设标准强制性条文》和一些相关规范着重在设计、施工方面对建筑幕培防火、防雷措施提出一些技术处理要点。 
    一、幕墙的防火设计 
    幕墙的防火，设计要先行，设计是前提是基础。所以防火设计应做到： 
    （1）明确设计责任。建筑设计单位主要应考虑幕墙工程的防火、防雷、光环境污染和连接预埋件的结构安全等因素，并对建筑幕墙工程提出具体设计要求并负相应的设计责任。幕墙设计单位应具备相应的专业设计资质，严格按照有关规范和相关标准及制度对幕墙防火方面的选材、节点、细部构造进行设计。 
    （2）建筑幕墙的设置、层数、长度、面积和防火分区、防火间距及建筑幕墙的防火节点的耐火极限要求等应符合《建筑设计防火规范》和高层民用建筑设计防火规范》。 
    （3）建筑幕墙作为外围护构件要求密封性好，尤其是玻璃幕墙其开启部分面积要求不宜大于幕培墙面面积的15%:且开启部分宜采用上悬结构，开启角度不宜大于45度。所以，以建筑幕墙为外围护结构的建筑物基本上是属于封闭性建筑物，防火设计应遵循预防为主、防消结合的工作方针，采取可靠的防火措施立足自防自救，幕墙防火措施要与建筑主体的消防系统结合考虑。 
    （4）设计幕墙分格时要力求杆件与柱、梁、墙、楼板位置一致，避免交叉。一般地，幕墙立挺与柱要重合，幕墙横梁与建筑物楼板或主框梁、防火墙裙要吻合，避免一玻璃跨越两个防火分区，这样幕墙的主杆件才可以与建筑物主体可靠连接，防火区才得以封闭。 
    （5）个别情况下，幕墙横梁与楼面标高不一致时，应在楼面外沿设置水平放置的铝型材填充，铝型材用透明结构胶与玻璃粘结。 
    （6）窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于lh的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。 
    （7）无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于lh,高度不低于0.8m的不燃烧实体裙楼；或在幕墙内侧每层设间距<=2m的自动喷水喷头。　　 
    （8）玻璃幕墙与每层楼板、隔培处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实，楼板和隔墙处形成水平或垂直防火带。 
    （9）防火层的厚度和宽度应根据防火材料的耐火极限来决定。防火层应采用隔离措施。防火层的板应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。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机构的防火检验报告。 
    （10）幕墙使用的防火、保温材料应采用不燃烧性或难燃性材料，其品种、材质、耐火等级、铺设厚度、燃烧性能必须达到规范要求，其表面应有防潮措施。 
    （11）装修材料的使用严格按《建筑内部装修设计防火规范》要求采用燃烧性能等级为A或B1级的材料，当材料的防火等级不明确时，应取样进行检测。 
    （12）目前，幕墙工程多由施工企业自行设计，其设计文件图纸必须由原设计单位审核，审核单位不能仅从总体方案、立面效果、平立面分格方面粗审，要真正起到技术审核把关的作用。 
    （13）原设计单位在设计建筑主体消防系统时，要同时结合考虑幕墙的防火措施，避免出现消防盲区而留下火灾隐患。幕墙四周天花处，可设烟感探测器及消防喷淋加以保护，当火苗初起，烟感探测器马上报警，喷水设备启动，将火灾消灭在萌芽状态中。 
    二、幕墙防火施工 
    幕墙防火的施工是幕墙防火有效的关键和保证。 
    （1）承包幕墙施工的单位必须具备相应的资质。建筑幕墙工程施工企业应根据设计要求提出有关施工安装的技术要求并对幕墙材料、幕墙结构设计和加工制作部件等的工程质量负责。 
    （2）建筑幕墙工程施工企业必须严格按照经有资质的审核单位审定的设计文件和施工图进行施工，不得擅自修改。 
    （3）防火材料的安装应有固定措施，确保安装牢固，做到不松懈不遗漏，拼缝不留缝隙。防火棉厚度不能少于60mm，铺设要饱满均匀无遗漏，且不能与玻璃有直接接触。 
    （4）防火材料不得与幕墙玻璃直接接触，防火材料朝玻璃面处宜用装修材料覆盖。 
    （5）搁置玻璃幕墙防火棉的金属板应为厚度不小于1.2mm的镀锌钢板，而金属和石材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，两者均不得采用铝板。 
    （6）镀锌钢衬板不得与铝合金型材直接接触，衬板就位后应进行密封处理。 
    （7）幕墙四周与主体结构之间的缝隙应采用防火保温材料填塞，不得采用水泥砂浆等干硬性材料填塞，内外表面应采用密封胶连续封闭，接缝要严密，做到不渗漏不漏气。 
    （8）双面胶带、泡沫棒硅酮密封胶的填充棒)、复合铝板等易燃、可燃材料，在实际的工程应用中，大量使用时要有相当的防火措施，使用铝板时，尽量使用单层铝板。 
    （9）在施工过程中，幕墙防火构造、防火节点应作隐蔽验收。防火材料应有产品合格证或材料耐火检验报告。 
    （10）施工完毕，必须检查所有的防火节点、防火隔断是否都密封严密，各层间防火隔断是否都按要求用防潮材料将矿棉等不燃烧材料包裹进行填塞，其防火隔断能否满足防火规范要求。其检验手段一般采用观察和触摸方法，必要时可在防火节点处用火苗试试是否漏气、串烟，是否真正达到既防火又防烟的作用。 
    三、幕墙的防雷 
    建筑幕墙的金属骨架是良导体，幕墙的防雷措施不当，可能会遭到雷电的侧击破坏，严重的可能招至火灾，所以幕墙的防雷必须严格按照有关规范进行设计和施工。 
    （1）墙的防重设士人应迷细3解建坦主生的防重装置和幕墙、门窗洞口的防雷装置引出线，要充分利用幕墙、门窗型材的金属导电特性，确定一个合理、安全、经济的防雷设计方案。 
    （2）幕墙应形成自身的防雷网，并与主体结构的防雷体系有可靠的连接。幕墙自身的防雷网不宜大于100平方米。 
    （3）建筑物每隔三层要装设均压环，环间垂直距离不应大于12m，均压环内的纵向钢筋必须采用焊接连接并与接地装置连通。所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上。 
    （4）根据《建筑物防雷设计规范》，幕场防侧击措施如下:一类防雷建筑物从30m起每隔不少于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连30m以上幕墙的金属物与防雷装置连接。应将二类防雷建筑物45m以上，三类防雷建筑物60m以上幕墙的金属物与防雷装置连接。 
    （5）对设有许多较重要的敏感电子系统，如通信设备、电子计算机、电子控制系统等现代化设备的建筑物，为了增加屏蔽作用，可将防侧击雷和等电位措施从地面首层做起，即将首层以上的外墙上的建筑幕墙、铝和金门窗、金属栏杆等较大金属物与防雷装置连接。 
    （6）幕墙防侧雷做法:幕墙位于均压环处的预埋件的锚筋必须与均压环处的梁的纵向钢筋连通，固定在设均压环楼层上的立柱必须与均压环连通，位于均压环处与梁纵筋连通的立柱上的横梁必须与立柱连通。 
    （7）幕墙立面上，水平方向每8m以内位于未设均压环楼层的立柱，必须与固定在设均压环楼层的立柱连通。 
    （8）幕墙顶的防雷可用避雷带或避雷针，由建筑物防雷系统统一考虑。建筑幕墙位于女儿墙外侧时可沿屋顶周边设避雷带，其安装位置略为突出女儿墙顶部外围；也可用屋顶其他明设金属物作为接闪器；也有直接利用建筑幕墙与女儿墙之间的封顶金属板作接闪器，这时要求金属板厚度大于0.5mm,板与板之间的搭接长度大于100mm,金属板无绝缘覆盖层，金属板与女儿墙内的钢筋连接成电器通路。在女儿墙部位幕墙构架与避雷带装置的连接节点应明露。 
    （9）幕墙避雷导线与铝合金材料连接时应满足等电位要求。当用铜质材料与铝合金材料连接时，铜质材料外表面应经热镀锌处理。导线连接接触面应紧密可靠不松动。 
    （10）金属和石材幕墙的还规定导线应在材料表面的保护膜除掉部位进行连接。 
    （11）铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不要选用铝塑复合板，因为复合板中间夹有的聚己烯塑料是不能导电而致使复合板幕墙无法接地，无法预防雷电对建筑物幕墙的危害，且用该料做成的幕墙不耐用。单层铝板不仅几十年不变形、寿命长，更重要的是其导电性能好，易和幕墙一起接地预防雷击。 
    （12）幕墙防雷处的接地电阻应小于10欧。 
    四、结束语 
    随着《建设工程质量管理条例》和《建设工程标准强制性条文》的颁布实施，我国的建设活动走向了规范化和法规化道路，迈进了法制化管理轨道，不仅明确了建设主体各方的质量责任、义务及刑法法律责任，而且还确立了凡涉及人民生命财产、人身健康、环境质量和其他公众利益的为必须严格执行的强制性标准条文，为参与建设活动各方执行标准规范质量行为保证工程质量和建筑物的安全性及使用功能提供了法律和技术依据。建设主体各方要明确自己的职责，按建设程序办事，严格按规范设计和施工。