当前位置：本站信息 - 门窗幕墙- 信息正文
建筑幕墙的防火、防雷设计与施工
信息来源:中国门窗幕墙资讯网 添加日期:2015/5/12 浏览次数:2246次
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。
建筑幕墙的金属骨架是良导体，幕墙的防雷措施不当，也有可能会遭到雷电的侧击破坏，严重的可能招至火灾，同时对于某些高层建筑，由于幕墙金属构件较多，容易产生静电感应作用，当天空雷云和大地形成电场时，幕墙的金属杆件就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，雷云与大地的电场突然消失，这时幕墙的金属杆件感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这种静电感应电压对人和设备都会产生极大的危害，因此幕墙的防雷也必须严格按照有关规范进行设计和施工。
一、幕墙的防火
1、幕墙防火设计：
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。建筑设计单位结合工程的具体情况对建筑幕墙工程的防火设计等级提出具体设计要求，并明确所承担的相应的设计责任。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》（GB 50016-2006）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95（2005年版））。
(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墙墙面面积的15%，且开启部分宜采用上悬结构，开启角度不宜大于30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；当建筑要求防火分区设置通透隔断时，可采用防火玻璃。
(8)玻璃幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，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。《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）中4.4.11中明确规定：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，严禁采用铝板。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)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。
(12)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。
3、幕墙防火施工
幕墙防火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100mm,铺设要饱满均匀无遗漏。
(4)搁置幕墙防火棉的金属板应为厚度不小于1.5mm的镀锌钢板，不得采用铝板。
(5)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。
（6）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。
(7)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。
(8)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
玻璃幕墙是附属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷系统，与建筑本身的防雷设计相结合，因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅。因此针对有幕墙预埋件，且预埋件与建筑物的避雷系统已可靠连接的情况下，幕墙的避雷措施一般可按如下方式进行处理：同一平面位置的幕墙竖向金属立柱之间用一根截面积不小于25㎜2的铜质柔性导线或铝质连接片上下连通，作为幕墙防雷系统的竖向引下线，在主体建筑有水平均压环的楼层，对应导电通路立柱的预埋件或固定件采用φ12镀锌钢筋与水平均压环采用焊接形式可靠搭接，搭接长度不小于120mm以使连接电阻≤1Ω，形成防雷通路。
但在实际设计及施工过程中我们还仍需注意以下几个要点：
(1)明确建筑物的防雷分类：建筑物的防雷分类是根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及其后果而进行分类的，而不是根据建筑物的高度来进行确定的；
(2)幕墙金属立柱之间连接时，如金属立柱的保护膜层不导电，采用铜质柔性导线或铝质连接片上下连通时，在连接位置需将保护膜层刮除；
(3)如果土建施工过程中，没有考虑预埋件，或是考虑了预埋件但预埋件没有与建筑物的防雷系统可靠连接时，需要根据建筑物的防雷分类再另外布置幕墙防雷系统的均压环，幕墙的竖向引下线需要与此均压环可靠连接；
(4)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。
(5)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。
(6)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。
(7)幕墙金属框架与防雷装置的连接应紧密可靠，应采用焊接或机械连接，形成导电通路。连接点水平间距不应大于防雷引下线的间距，垂直间距不应大于均压环的间距。
(8)高层建筑物铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不宜选用铝塑复合板，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。
(9)幕墙防雷的接地电阻应小于10欧。
四、结束语
以上是笔者通过多年从事幕墙的施工管理及设计工作所积累的，为建筑幕墙的防火及防雷的设计和施工提出了一些技术要点，希望能为幕墙设计人员、幕墙施工人员以及从事幕墙监理的技术人员等在处理类似工程时提供参考。
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。
建筑幕墙的金属骨架是良导体，幕墙的防雷措施不当，也有可能会遭到雷电的侧击破坏，严重的可能招至火灾，同时对于某些高层建筑，由于幕墙金属构件较多，容易产生静电感应作用，当天空雷云和大地形成电场时，幕墙的金属杆件就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，雷云与大地的电场突然消失，这时幕墙的金属杆件感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这种静电感应电压对人和设备都会产生极大的危害，因此幕墙的防雷也必须严格按照有关规范进行设计和施工。
一、幕墙的防火
1、幕墙防火设计：
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。建筑设计单位结合工程的具体情况对建筑幕墙工程的防火设计等级提出具体设计要求，并明确所承担的相应的设计责任。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》（GB 50016-2006）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95（2005年版））。
(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墙墙面面积的15%，且开启部分宜采用上悬结构，开启角度不宜大于30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；当建筑要求防火分区设置通透隔断时，可采用防火玻璃。
(8)玻璃幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，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。《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102-2003）中4.4.11中明确规定：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，严禁采用铝板。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)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。
(12)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。
3、幕墙防火施工
幕墙防火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100mm,铺设要饱满均匀无遗漏。
(4)搁置幕墙防火棉的金属板应为厚度不小于1.5mm的镀锌钢板，不得采用铝板。
(5)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。
（6）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。
(7)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。
(8)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
玻璃幕墙是附属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷系统，与建筑本身的防雷设计相结合，因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅。因此针对有幕墙预埋件，且预埋件与建筑物的避雷系统已可靠连接的情况下，幕墙的避雷措施一般可按如下方式进行处理：同一平面位置的幕墙竖向金属立柱之间用一根截面积不小于25㎜2的铜质柔性导线或铝质连接片上下连通，作为幕墙防雷系统的竖向引下线，在主体建筑有水平均压环的楼层，对应导电通路立柱的预埋件或固定件采用φ12镀锌钢筋与水平均压环采用焊接形式可靠搭接，搭接长度不小于120mm以使连接电阻≤1Ω，形成防雷通路。
但在实际设计及施工过程中我们还仍需注意以下几个要点：
(1)明确建筑物的防雷分类：建筑物的防雷分类是根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及其后果而进行分类的，而不是根据建筑物的高度来进行确定的；
(2)幕墙金属立柱之间连接时，如金属立柱的保护膜层不导电，采用铜质柔性导线或铝质连接片上下连通时，在连接位置需将保护膜层刮除；
(3)如果土建施工过程中，没有考虑预埋件，或是考虑了预埋件但预埋件没有与建筑物的防雷系统可靠连接时，需要根据建筑物的防雷分类再另外布置幕墙防雷系统的均压环，幕墙的竖向引下线需要与此均压环可靠连接；
(4)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。
(5)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。
(6)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。
(7)幕墙金属框架与防雷装置的连接应紧密可靠，应采用焊接或机械连接，形成导电通路。连接点水平间距不应大于防雷引下线的间距，垂直间距不应大于均压环的间距。
(8)高层建筑物铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不宜选用铝塑复合板，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。
(9)幕墙防雷的接地电阻应小于10欧。
四、结束语
以上是笔者通过多年从事幕墙的施工管理及设计工作所积累的，为建筑幕墙的防火及防雷的设计和施工提出了一些技术要点，希望能为幕墙设计人员、幕墙施工人员以及从事幕墙监理的技术人员等在处理类似工程时提供参考。
上一条技术信息： 浅 谈 呼 吸 式 幕 墙
下一条技术信息： 浅谈点式拉索幕墙的应用
皖公网安备34019102000939号