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【原创】超高层建筑接连大火揭示幕墙技术增值新空间（三）

发布时间：2011-02-25

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    新理念二：既有幕墙的消防改造 
    如果水帷幕的理念是对幕墙系统进行大幅度创新升级换代，可行性探索及其产品开发的周期太长的话。幕墙防火封堵的局部改造理念则更具现实操作的可能，更迫切的适合于既有幕墙的消防改造。
    近年一些建筑工程与幕墙有关的失火举例：上海环球金融中心失火；浦西第一高楼世贸国际广场在建53层失火；上海一包装厂发生火灾；乌鲁木齐城市大酒店火灾；南京青少年科技活动中心火灾；央视北配楼火灾等。通过对这些火灾案例的剖析反思，发现主要存在以下隐患。
　　隐患一：一般建筑幕墙其材料组成为：玻璃、面材、复合铝板、钢架等，这些材料均不耐火、抗火性差，尤其是玻璃当温度达到250℃时即会炸裂，这时不仅会导致火灾的进一步蔓延，而且可能会伤及旁人甚至消防队员。隐患二：幕墙本身的结构原因，有可能成为引火通道，有可能成为烟囱，从而酿成更大的火灾。
    此次皇朝万鑫酒店的火势迅速蔓延、扩大，致使建筑外窗破碎，引燃室内可燃物，最终形成大面积立体燃烧，与其外墙保温装饰的结构不无关系。据了解，皇朝万鑫酒店的外墙保温装饰层与其实体墙间就存在一定的空隙，在保温层着火后，内部氧气充足，产生“烟囱效应”，导致火灾迅速蔓延，失去控制。
    幕墙及外墙保温系统，必须要做防火封堵。森林大火控制火场面积的方法是在距离火场一个半径范围内破坏性地铲掉一定宽度的林带，以隔断火势的蔓延。对于大面积过火的高层建筑外墙保温层是否也可以参考这个原理进行防火隔断结构的改造呢？我认为也是可能的。
    根据现行幕墙设计规范的要求，每个楼层必须设置防火层，而这种防火层的要求只是以防烟以及阻挡楼层串火，延长火势蔓延速度，目前常用的幕墙封堵方法为：用铁皮或铝皮作挡板，铺设100mm厚岩棉作防火隔层。然而尽管我们的幕墙做了各种防火封堵，但是纵观近年高层建筑外墙保温层快速过火的现实状况来看，按照原来思路做的这种防火封堵显然是经不起大火考验的。

    我们看看近些年来我国外墙火灾大致的发生顺序：
    (1)烟火偶然烧穿建筑外墙；
    (2)保温材料闷烧导致火势沿墙面迅速蔓延，形成了一定的缝隙；
    (3)内部装修材料二次燃烧；
    (4)连续中庭提供燃烧的空间。此时的封堵材料岩棉在1000℃以上早已变成碳化的燃烧物，高层建筑空气流通好，提供了充分的氧气火势沿岩棉层迅速发展，过火通道进一步扩大，烟和火蔓瞬间蔓延到整个建筑。
    (5)大楼连续大中庭部分产生“烟囱效应”，热空气沿内部“烟囱”蔓延，在建筑内部形成较大压力，压迫玻璃产生爆炸效果。
    2005年的西班牙的一场大火让马德里地标建筑28 层的windsor 大厦毁于一旦。 从起火到21 层以上全部过火只经过了短短的1 个小时，由于传统的层间防火没有考虑到火灾时幕墙系统受热变形向外膨胀，导致防火封堵系统脱落失去防火防烟的作用。
    以上可见幕墙防火封堵处理不恰当和保温层选材存在问题是这些火灾失去控制并造成重大损失的主要原因。

    既有幕墙的消防改造需要我们结合新的防火规范及经验，从专业角度提出建筑幕墙防火在设计和施工方面的技术处理要点，积极探索更合理的处理方案。行之有效的幕墙层间防火封堵可以使火、烟、热均得到有效遏制，幕墙层间的烟囱效应可以被降低，从而大大降低火灾传播的速度，并控制火势蔓延，可以使得以火源为中心的上下3-5 层之外的其他楼层得以幸免。
    我们在经历这么多的火灾事故以后，相关监管部门及我们的行业对保温材料及防火封堵引起了高度的重视。目前，国家标准化管理委员会已经批准发布强制性国家标准GB 23864-2009《防火封堵材料》，标准参照欧盟的EN 1366-3、EN 1366-4标准，并结合标准实施经验，对不同防火封堵材料及防火封堵系统的耐火性能试验做了更加明确和合理的规定。
    探索一个完整的有效的既有幕墙消防改造方案，其层间防火封堵系统应该同时具备的达到以下条件。

    (1)遇火稳定性
    一般来说，缝隙防火封堵系统是由背衬材料与弹性防火密封材料组成。背衬材料的主要作用是隔热，而弹性防火密封材料的作用是防烟。良好的层间防火系统应该要保证背衬材料与密封材料都能适应幕墙龙骨的遇热膨胀。

    (2)具备良好的弹性
    缝隙类封堵材料应具有一定的弹性。幕墙与楼板墙体之间的缝隙在风荷载作用下频繁伸缩，另外温差产生的应变也使得玻璃产生变形。这样就需要相关的封堵材料能够在正常使用条件下适应张拉或者压缩受力的环境，而不会发生材料本身丧失弹性的情形。

    (3)粘接性能
    幕墙的层间缝隙由于往复伸缩频繁，需要求在正常使用状态下封堵系统与基材（包括混凝土楼板与幕墙龙骨）之间具有良好的粘接性能。其中防火封堵密封漆系统由于能够保证封堵漆与基材之间较强的粘结能力和一定的接触粘接面积从而保证很好的粘接性能。

    (4)长期性能
    目前，国际上通常认为需要达到30 年的长期性能指标，即：防火封堵系统在施工完成30 年内不应发生硬化、开裂、粉化甚至脱落的情况。国内在这方面的技术水平与国际通常要求相差很大。防火封堵系统的长期性能表现直接关系到该项工程的综合经济性能。整个封堵系统的标准试件在经历了一定数量的湿热、冻融循环之后再进行燃烧试验，并据此模拟考察在一定使用年限之后防火封堵系统的耐火表现。

    (5)密水性
    考虑到消防队员在扑救火灾时会有大量消防用水，若玻璃幕墙层间防火封堵系统不具备一定的密水性能，这些水会沿着层间缝隙向下蔓延损坏未过火部分建筑，给业主造成更大的损失。

    这些不断在发生的与幕墙及外保温系统有关的建筑火灾证明以前大量采用相同技术处理的建筑都是存在消防安全隐患的，这些已经建好的存在消防安全隐患的工程怎么处理？如果未来有谁在幕墙及外保温系统防火封堵改造上有所研发创新的话，形成技术溢价，提高企业竞争力，是不是又会形成一个增值的新空间呢？积极加强我国防火封堵材料产品的研发和应用，并针对各类工业以及民用建筑的不同情况提出防火封堵的系统，特别是既有幕墙的防火改造未来肯定大有作为。

    建筑安全：严格消防管理不可缺少
    一场场高层建筑的大火过后，人们的焦点往往是没有防火保温材料或者是违规作业这样的局限性视野，而造成的种种舆论都是对幕墙行业尤其是幕墙设计施工企业不利的。没有真正的防火保温材料是现实，施工作业的难度也是事实，久在河边走，哪有不湿鞋？中国的高层建筑以惊人的速度发展，而这种发展并不可能在万事俱备的情况下进行，然而，事故的背后，求全责备的心态不但于事无补，反而会阻碍前进的步伐。只有正视现实、尊重现实，才能找到更好的驾驭现实的方法，路才会走得更稳更阔。
    如果说高层建筑防火设计侧重从硬件方面应对火灾隐患，那么，严格的消防管理则是从软件方面减少火灾造成的损失。遗憾的是，我们一直较为忽视这规范管理的作用。
    特别是在外墙保温材料的监管上不太统一与完善，保温归住建部监管，防火则归公安部监管，这样的交叉监管甚至出现了这样的情况：北京某权威机构发布了一个建材目录，某一种保温材料就令人意外地同时出现在推广、限制、禁用材料中。这样的管理混乱间接导致市场监管的混乱。而与此相关产生的火灾也是一起接连一起。
　　美国年均发生高层建筑火灾7000多起，平均每天近20起，但美国城市高层建筑一流的消防管理水平大大减少了损失。特别“9•11”后，美国高层建筑的消防安全意识进一步强化，管理工作细化到对室内烟灰垃圾桶的设计，同时要求物业管理人员在清理烟灰垃圾桶之前要确保桶内绝无火种。
    1999年，北约空袭南联盟的战争中，南联盟部队用落后的前苏联雷达系统发现并击落了当时最先进的美国F117隐形战斗机。这个例子说明，平凡的机制也可以发挥不平凡的作用。落后的雷达征服最先进战机，在于正视现实而锲而不舍，使平凡的武器得以超越。本文列举的在上述两个方面的探索，目的是为探索幕墙及外墙保温系统防火可行性思路激励一些启发，在有限的现实当中为广大真正的幕墙设计人员激发无限的可能。

 

    结语：

 
    2003年的一场非典疫情，幕墙衍生出双层通风幕墙和门窗通风系统等新产物。近年来，超高层建筑飞速发展背后的一场场无情的大火希望能够燃点起中国幕墙设计师的智慧，来一场水与火的较量，来一次传统幕墙的价值创新。因为目前中国已经存在数千栋超高层建筑，还有一批在建及待建工程，如果我们还不尽快在幕墙消防安全上及既有幕墙消防改造上加以探索，下一处大火不知会在哪里发生?就在我们探讨这篇文章的同时，乌鲁木齐再爆高楼火灾。我们希望大家能从火灾的切肤之痛中引起重视，通过本网的一些抛砖引玉的分析能引发行业一些有益的思考，努力提升建筑幕墙及外保温系统防火技术，在既保障建筑安全的同时又能为企业带来增值新空间，从而促进我们行业和谐健康的发展，于国家有益，于企业有利。

 

 

 

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