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摘要：隨著2015年5月1日GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（詞條“建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范”由行業(yè)大百科提供）》的實(shí)施，對(duì)建筑外窗提出了更高的要求。不僅要滿足節(jié)能、裝飾等要求，同時(shí)在規(guī)定范圍內(nèi)要滿足耐火完整性要求。本文從標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求、設(shè)計(jì)方案、制作安裝三個(gè)方面闡述了鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）外窗實(shí)現(xiàn)耐火完整性的方式，以及在耐火窗設(shè)計(jì)方案確定過(guò)程中框架系統(tǒng)、玻璃系統(tǒng)、五金系統(tǒng)、密封系統(tǒng)具體的實(shí)現(xiàn)途徑。
關(guān)鍵詞：耐火窗;設(shè)計(jì);安裝
隨著我國(guó)建筑節(jié)能政策的進(jìn)一步落實(shí)，建筑外墻外保溫系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)建筑外墻外保溫材料發(fā)生火災(zāi)時(shí)，普通建筑外窗在受火破壞后成為火焰的燃燒通道，使火災(zāi)在建筑內(nèi)部蔓延，從而形成立體火災(zāi)，高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，可能會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。火災(zāi)中煙霧蔓延、缺氧窒息是致人死亡的首要原因。窗玻璃受火破裂（詞條“破裂”由行業(yè)大百科提供）后成為火災(zāi)的燃燒通道，并在建筑內(nèi)部蔓延。建筑外窗作為建筑物內(nèi)外聯(lián)通的部位，是建筑消防設(shè)施必不可少的一環(huán)，其防火性能已成為防止建筑物火焰層間蔓延的關(guān)鍵因素。
建筑設(shè)計(jì)方案根據(jù)建筑種類和高度通過(guò)提高外墻外保溫材料的燃燒級(jí)別，選擇節(jié)能型的防火窗、選擇耐火型建筑節(jié)能外窗等途徑滿足GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求。
在綜合考慮產(chǎn)品節(jié)能、裝飾效果、性能等因素的影響，耐火窗方案相比防火窗方案具有較好的節(jié)能優(yōu)勢(shì)、裝飾性優(yōu)勢(shì)以及性能優(yōu)勢(shì)。
鋁合金耐火窗是在普通節(jié)能鋁合金窗的基礎(chǔ)上進(jìn)行耐火性（詞條“耐火性”由行業(yè)大百科提供）改造，其外觀與普通建筑外窗一致，裝飾效果好，耐火性改造對(duì)整窗的保溫性能影響很小，可以滿足工程保溫性能的要求。
為了實(shí)現(xiàn)外窗的耐火完整性，應(yīng)當(dāng)將窗作為一個(gè)整體的耐火系統(tǒng)來(lái)考慮，保證整窗的耐火完整性，需從框架系統(tǒng)、玻璃系統(tǒng)、五金系統(tǒng)、密封系統(tǒng)等多方面考慮。經(jīng)過(guò)實(shí)際檢測(cè)驗(yàn)證后，才能在工程項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。
1.標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求
GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第6.7.7條規(guī)定:
當(dāng)建筑的外墻保溫系統(tǒng)采用燃燒性能（詞條“燃燒性能”由行業(yè)大百科提供）為B1、B2級(jí)的保溫材料時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
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、窗的耐火完整性不應(yīng)低于0.50h。
GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》規(guī)定了建筑幕墻、門窗的性能分類及選用、要求和試驗(yàn)。
GB/T 38252-2019《建筑門窗耐火完整性試驗(yàn)方法》規(guī)定了建筑門窗耐火完整性試驗(yàn)方法的術(shù)語(yǔ)和定義、分級(jí)、試驗(yàn)裝置、試件及安裝、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)結(jié)果及判定、試驗(yàn)報(bào)告。
2.鋁合金耐火窗設(shè)計(jì)方案
2.1框架系統(tǒng)
窗框架中，中梃為受力最為集中的部位，是窗框架系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)，試驗(yàn)失敗的情況多發(fā)生在中梃部位。可采取增加斷面尺寸或者在型材腔體內(nèi)(主要是中梃型材)穿入增強(qiáng)型鋼的方法提高其抗變形能力和連接強(qiáng)度，避免由于中梃變形過(guò)大造成整窗失去耐火完整性。
斷橋鋁合金耐火窗框架30min級(jí)別：要求型材抗風(fēng)壓強(qiáng)度達(dá)到4000Pa以上，型材抗變形能力強(qiáng)，一般不需要特殊加強(qiáng)即可滿足要求，型材角部外側(cè)、內(nèi)側(cè)鋁型材分別采用鋁合金角碼組角連接(機(jī)械連接)，中梃端部用鋁合金連接件用銷釘、不銹鋼自攻螺釘連接，強(qiáng)度滿足要求。
斷橋鋁（詞條“斷橋鋁”由行業(yè)大百科提供）合金耐火窗框架60min級(jí)別：要求型材抗風(fēng)壓強(qiáng)度達(dá)到6000Pa以上，型材強(qiáng)度如果不滿足要求，可以采取增加斷面尺寸或者在型材腔體內(nèi)(主要是中梃型材)穿入鋼芯、角部采用內(nèi)角鋼片和連接板的方式連接。鋁合金腔體內(nèi)加入吸熱型防火材料，這種材料在高溫條件下能吸收大量熱量，降低鋁合金型材溫升速度，延遲耐火窗框架的耐火時(shí)間。選擇吸熱型防火材料時(shí)，應(yīng)避免防火材料與型材內(nèi)壁長(zhǎng)期接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)造成型材腐蝕。
2.2玻璃系統(tǒng)
耐火窗必須選用防火玻璃，防火玻璃與其它玻璃組合形成中空玻璃，防火玻璃必須布置在背火面一側(cè)，防火玻璃對(duì)整體玻璃的保溫性能和可見(jiàn)光透過(guò)率影響不大，中空玻璃總體的保溫性能和可見(jiàn)光透過(guò)率需要整體考慮。
防火玻璃應(yīng)符合GB 15763.1-2009 《建筑用安全玻璃 第1部分防火玻璃》的有關(guān)規(guī)定。
實(shí)際應(yīng)用較多的防火玻璃分為單片防火玻璃、復(fù)合防火玻璃，根據(jù)需要選用。
單片防火玻璃(銫鉀玻璃（詞條“銫鉀玻璃”由行業(yè)大百科提供）)是通過(guò)物理和化學(xué)方法對(duì)普通玻璃進(jìn)行處理以改善玻璃熱沖擊性能，可以在30-90分鐘內(nèi)保證在火焰沖擊和高溫狀態(tài)下部破裂，板面尺寸不受特殊限制，透光性好，沒(méi)有方向性，兩個(gè)表面均均有相同的防火效果，火中能夠保持通透，在同樣的厚度下，強(qiáng)度是普通浮法玻璃的6-12倍，鋼化玻璃的1.5-3倍。
但是單片防火玻璃(銫鉀玻璃（詞條“鉀玻璃”由行業(yè)大百科提供）)不具備阻擋熱輻射的能力，熱量大量透過(guò)單片防火玻璃并長(zhǎng)時(shí)間積累會(huì)導(dǎo)致低熔點(diǎn)的鋅合金材料失效或阻燃密封材料燃燒，整窗便會(huì)失去耐火完整性。(見(jiàn)圖4)目前單片防火玻璃多用于制作30min完整性耐火窗。
復(fù)合防火玻璃是有多層浮法玻璃組合而成，中間夾有防火漿，火災(zāi)時(shí)受火面玻璃破裂，防火漿受熱膨脹發(fā)泡形成隔熱層(見(jiàn)圖5)。耐火性能穩(wěn)定并且具有一定的阻擋熱輻射的能力，可以用于制作30min和60min完整性的耐火窗。
但是復(fù)合防火玻璃耐久性、透光性差、面板尺寸有局限，受紫外線照射會(huì)發(fā)生變色、起泡等缺陷。
防火玻璃組合成的中空玻璃尺寸不能過(guò)大，安裝在節(jié)能門窗型材當(dāng)中，其裝配尺寸(玻璃兩側(cè)余隙、嵌入深度、邊緣間隙)都需要符合JGJ 113《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》要求，玻璃支承塊應(yīng)采用硬質(zhì)防火玻璃墊片。防火玻璃四周需要安裝鋼質(zhì)卡件，用來(lái)限制防火玻璃在受火時(shí)向室外或室內(nèi)側(cè)的移動(dòng)(鋁型材等受溫度影響而變軟，降低限制玻璃向室外移動(dòng)的能力)。
鋼質(zhì)卡件通過(guò)不銹鋼螺釘固定到背火面鋁材或者鋼襯上，這樣能保證框架完整時(shí)玻璃處于正確的位置上，以保證整窗的基本完整。單側(cè)卡件一般用于復(fù)合防火玻璃中(見(jiàn)圖6)，雙側(cè)卡件用于單片防火玻璃中(見(jiàn)圖7)。
2.3五金系統(tǒng)
斷橋鋁合金耐火窗五金系統(tǒng)30min級(jí)別：推薦選用C槽結(jié)構(gòu)五金，內(nèi)開(kāi)下懸五金因?yàn)殒i閉點(diǎn)比內(nèi)平開(kāi)窗（詞條“平開(kāi)窗”由行業(yè)大百科提供）多，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)開(kāi)下懸五金。五金件（詞條“五金件”由行業(yè)大百科提供）的承重級(jí)別應(yīng)比非耐火窗級(jí)別適當(dāng)加大，不需要特殊改進(jìn)，即可滿足耐火完整性30min要求。可適當(dāng)采用增加合頁(yè)（詞條“合頁(yè)”由行業(yè)大百科提供）數(shù)量、隱藏式中間鎖、傳動(dòng)器側(cè)的鎖閉點(diǎn)數(shù)量等方法來(lái)提高框扇之間的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
斷橋鋁合金耐火窗五金系統(tǒng)60min級(jí)別：推薦選用C槽結(jié)構(gòu)五金，同樣內(nèi)開(kāi)下懸五金要優(yōu)于內(nèi)平開(kāi)五金。五金件的承重級(jí)別應(yīng)比非耐火窗級(jí)別適當(dāng)加大，并且對(duì)局部進(jìn)行加強(qiáng)處理(見(jiàn)圖8)。
采用尼龍或壓鑄鋅合金等低熔點(diǎn)材料的部件應(yīng)采取加強(qiáng)措施。
在合頁(yè)的不銹鋼軸與窗框鋁合金合頁(yè)瓣上增加一個(gè)緊定頂絲，防止因尼龍軸套軟化導(dǎo)致的不銹鋼軸脫落。在不影響整窗性能、外觀的基礎(chǔ)上也可以采用鋼制合頁(yè)(見(jiàn)圖9)。
將鋅合金壓鑄的鎖座替換成鋼質(zhì)材料的鎖座;并將鎖點(diǎn)、鎖塊固定在鋼芯上。避免因高溫造成鎖塊軟化變形。
滿足上述要求才能夠達(dá)到60min耐火完整性級(jí)別，試驗(yàn)中如果出現(xiàn)問(wèn)題，要檢查型材框架的抗變形能力(如中梃型材)，及出現(xiàn)問(wèn)題的五金件部位的密封和隔熱材料的應(yīng)用是否合理。
2.4密封系統(tǒng)
鋁合金耐火窗的密封系統(tǒng)分為兩種：
第一種功能是受火焰高溫影響狀態(tài)，防火玻璃、型材框架等嚴(yán)重變形，縫隙變大，密封系統(tǒng)在高溫情況下能夠使縫隙密封，阻止火焰和煙氣從受火面大量穿透到背火面。如：石墨基膨脹型防火條：遇火時(shí)可以膨脹至原有體積的15-30倍，填充周圍的縫隙和孔洞，從而形成極為有效的防火防煙屏障。膨脹形成的碳泡具有粘性，不易灰化流失或者被吹落，燒蝕速度慢。可以與自粘膠帶復(fù)合，方便安裝，避免防火條脫落。
第二種功能是非高溫情況下的門窗正常使用狀態(tài)，防火玻璃、型材框架等只受到窗本身重量、外界風(fēng)壓、五金件磨損等影響，有微小變形，這些縫隙有效密封，達(dá)到節(jié)能門窗較高的密封性能和保溫性能，并且長(zhǎng)時(shí)間使用性能衰減在可控制的合理范圍內(nèi)。如：阻燃型三元乙丙密封膠條或者阻燃型密封膠，形成常溫狀態(tài)下的密封系統(tǒng)。阻燃密封膠條包括防塵膠條、中間膠條、框扇密封條、玻外密封條、玻內(nèi)密封條，可以起到正常使用狀態(tài)下的嚴(yán)密密封。高溫情況下不易燃燒，不會(huì)在背火面直接燃燒。阻燃膠條要求達(dá)到B1級(jí)燃燒等級(jí)。阻燃型密封膠符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24267-2009《建筑用阻燃密封膠》，阻燃性（詞條“阻燃性”由行業(yè)大百科提供）能為FV-0級(jí)。阻燃型密封膠主要用于替代玻外密封膠條和玻內(nèi)密封膠條。
耐火窗系統(tǒng)30min配置：石墨基膨脹型防火條+阻燃型三元乙丙密封膠條。
耐火窗系統(tǒng)60min配置：基本與耐火窗密封系統(tǒng)30min配置一致。可以在型材隔熱條中間穿膨脹型防火條，阻擋熱量從受火面型材向背火面型材的輻射，也可以在鋁合金型材向火面部分的支臂背火面一側(cè)增加一層陶瓷纖維（詞條“纖維”由行業(yè)大百科提供）材料的防火棉（詞條“防火棉”由行業(yè)大百科提供）條，以減少熱量通過(guò)空隙從向火面向背火面的熱輻射。
3. 鋁合金耐火窗制作、安裝要求
3.1制作要求
耐火窗制作前要進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和技術(shù)交底。
耐火窗制作前應(yīng)檢查相關(guān)材料是否合格，尤其是耐火、防火材料，不合格材料不能應(yīng)用。合理安排好所增加的耐火、防火材料的安裝順序，避免窩工和返工現(xiàn)象。
耐火窗的各加工工序，其加工精度應(yīng)該嚴(yán)格要求，保證合理的搭接（詞條“搭接”由行業(yè)大百科提供），良好的密封性能，能夠更好地保證耐火完整性的達(dá)成。所有連接部位必須可靠，五金件調(diào)整后窗扇四周搭接量應(yīng)一致，開(kāi)啟靈活，關(guān)閉密封嚴(yán)密。
玻璃安裝后周邊間隙一致均勻，防火玻璃墊片和玻璃卡件既能限制玻璃移動(dòng)失去正確位置，又不能卡得過(guò)緊，必須要預(yù)留合理的變形空間，以防止防火玻璃的非正常炸裂。
所有耐火部件安裝到位，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。耐火窗的檢驗(yàn)要增加相應(yīng)的耐火材料的安裝質(zhì)量檢驗(yàn)，保證批量產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。
3.2安裝要求
耐火窗安裝時(shí)必須保證每個(gè)安裝點(diǎn)與墻體固定牢固可靠，不會(huì)產(chǎn)生窗框因火焰高溫影響后，出現(xiàn)脫離墻體并產(chǎn)生較大透火透煙的通道現(xiàn)象。不允許把安裝用螺釘或者膨脹螺栓固定在尼龍隔熱條或塑芯上，必須要固定在室內(nèi)側(cè)鋁合金型材，或者增強(qiáng)型鋼上。
耐火窗安裝后，五金件調(diào)整后窗扇四周搭接量應(yīng)一致，開(kāi)啟靈活，關(guān)閉密封嚴(yán)密。玻璃安裝時(shí)周邊耐火材料安裝要到位，玻璃周邊與型材間隙一致，防火玻璃墊片和玻璃卡件按要求安裝并調(diào)節(jié)合適，既能限制玻璃移動(dòng)失去正確位置，又不能卡得過(guò)緊。
耐火窗安裝后墻體縫隙的填充和密封按照要求施工到位，不能采用非阻燃材料和出現(xiàn)密封漏洞。
檢查所有耐火材料安裝到位，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)(窗框、窗扇之間的膨脹防火密封條等不能有丟失或脫落)。
鋁合金耐火窗安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮耐火窗的窗框與墻體必須要連接牢固，不應(yīng)產(chǎn)生窗框因火焰高溫影響后，出現(xiàn)脫離墻體，產(chǎn)生較大透火透煙的通道現(xiàn)象。安裝材料本身必須采用阻燃型材料，避免由于安裝材料導(dǎo)致的阻擋火焰失效。
耐火窗安裝系統(tǒng)配置：安裝方式與普通節(jié)能門窗安裝方式一致，固定點(diǎn)的數(shù)量符合規(guī)范要求。耐火窗與墻體之間填充水泥砂漿或者是阻燃型發(fā)泡膠(也可采用陶瓷纖維防火條)。耐火窗周邊兩側(cè)與墻體縫隙采用阻燃型密封膠密封。
結(jié)論：玻璃槽口應(yīng)設(shè)置合理間隙，以協(xié)調(diào)玻璃與框架的變形。防止因玻璃脫框而產(chǎn)生竄火的縫隙。玻璃四周與構(gòu)件凹槽底部應(yīng)保持一定的空隙。所用加強(qiáng)鋼或鋁襯應(yīng)連接成封閉的框架。玻璃不應(yīng)與其他剛性材料直接接觸，玻璃與框架之間的間隙用柔性不燃材料填充。耐火窗的使用是關(guān)乎生命、財(cái)產(chǎn)安全的大事，應(yīng)該予以高度重視，相關(guān)加工工藝應(yīng)嚴(yán)格遵守，并落實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)制度。
參考文獻(xiàn)
[[1]] GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
[2] GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》
[3] GB/T 38252-2019《建筑門窗耐火完整性試驗(yàn)方法》
[4] GB 15763.1-2009《建筑用安全玻璃 第1部分 防火玻璃》
[5] JGJ 113-2009《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》
[6] GB/T 24267-2009《建筑用阻燃密封膠》
作者單位：北京嘉寓門窗幕墻股份有限公司
