张家兵
（中国建筑上海设计研究院有限公司）
【摘 要】文章主要针对双层玻璃幕墙进行分析研究，着重阐述其分类及各自优劣，同时结合工程实例即对上海市采用双层玻璃幕墙的高层建筑进行调查从而得出相对科学合理的消防应对措施，旨在给予更多工程项目予借鉴与帮助。
【关键词】双层玻璃；幕墙；防火；内呼吸；外呼吸
引言
双层玻璃幕墙（Double-Skin Facade）简称DSF,是一种将两层玻璃墙之间的通道放置上遮阳帘，依靠通风排走通道中热量的技术，最先起源于德国，后因其独特优势逐渐被广泛运用。该技术在大大提高遮阳效果的同时也保持了建筑外观的整洁与通透。现对于双层玻璃幕墙进行规定的仅有上海《双层玻璃幕墙防火设计规程( 暂行) 》( 沪消发［2008］146 号) ［1］( 以下简称《上海规定》) 这一规范。在当今节能减排、绿色环保的倡导下，双层玻璃幕墙是一种可有效达到上述两种目标的设计，例如笔者2016年04月份在河北保定设计的《保定华远植物园售楼处》采用了双玻璃幕墙设计（如下图1）。
图1保定华远植物园售楼处
在双层玻璃幕墙的分类方面可依据其墙间空气活动方式与特点进行划分，即开敞式外循环呼吸式( 简称外呼吸式) 幕墙与封闭式内循环呼吸式( 简称内呼吸式) 幕墙两种。依据笔者的实际调研状况及现有的理论成果总结，现有的建筑多采用外呼吸式幕墙形式，这一结论对于消防设计有极大影响。本文着力对此进行分析阐述，旨在得出较为科学合理的设计方案，为更多工程项目设计提供借鉴与帮助。
1．双层玻璃幕墙的通风模式
（1）外呼吸式幕墙拥有着完全封闭的采用中空玻璃的内幕墙。其工作原理为充分运用外幕墙上所设有的进风口与出风口，利用自然通风引入室外新风，新风经由热通道由其带走热量再从上部排风口排出。这一过程能够充分减少太阳辐射的影响，同时也兼顾能源的节约。外呼吸式幕墙内外幕墙之间的热通道宽度应不小于450mm，其风口依据所要得到的效果开启或是关闭。在夏天开启风口从而形成烟囱效应，有利于室内隔离太阳辐射保持自然通风；在冬天，关闭封口，幕墙与室内便形成一个想都封闭的空气保温层从而产生温室效应，减少室内空调制冷，达到保温蓄热的效果。
（2）内呼吸式玻璃幕墙所采用的是机械通风的方式，其原理是将空气从室内的下通道吸入，再经由热通道上升至上部的排风口，最后吊顶内的风管将其排除。内呼吸式玻璃幕墙外幕墙是完全封闭状态，因而这一过程是在室内进行的内外幕墙之间为150mm至300mm的热通道宽度。
2．双层玻璃幕墙防火设计现状分析
双层玻璃幕墙现已广泛运用于建筑设计当中，因其具有独特优势，为提高室内舒适度及节约能源做出重要贡献。然而，它的使用也为消防设计带来难题，主要体现在如下两方面：
首先，双层玻璃幕墙在夏天时打开通风口，让自然风上升形成烟囱效应为室内带来凉爽。但烟囱效应在火灾发时也会形成，此时，热通道则成为火与烟上升的途径，从而加剧火灾的蔓延范围与速度，不利于火灾营救。
另一方面而言，在GB 50006－2014)《建筑设计防火规范》( 以下简称《防火规范》) 明确规定，高层建筑民用建筑防火分区为1500m2，一、二级耐火等级的单、多层民用建筑防火分区为2500m2，设置自动灭火系统的防火分区最大分区面积可增加一倍，高层民用建筑可达到为3000m2，单、多层民用建筑可达5000m2。而自动幕墙的分割模式为每隔多层即划分为一个独立的幕墙循环体系，由此则无法达到《防火规范》的要求，对于一些防火措施的设置也较为困难，如水平防火分隔、垂直防火分隔等防火墙的设置。而如果将与独立单元相连接的防火区域相互叠加则其面积很容易超过《防火规范》的相关规定；而若设计完全按照相关规定的面积进行则会大大影响到双层幕墙在设计上的美感及使用上的性能挥。因而，如何平衡双层幕墙在使用上的节能特征及消防设计上的安全性是现阶段应当不断探索攻克的难题。
3．双层玻璃幕墙消防安全及火灾蔓延分析
3.1 安全目标
双层幕墙在现代建筑中的广泛使用是由于其对于室内舒适度的满足及符合现今节能环保的目标同时其也能够很好的保持建筑的整齐美观性。但归根究底，对于双层幕墙的使用也应当满足消防安全的要求。现有的相关规定与规范对于其作出明确规定为了在发生那个火灾时能够最大程度的将火灾控制在最小范围内，避免因火势蔓延消防营救困难而造成更多的财产损失也为了保障人身安全。
通常认为，若火灾发生时，着火层上方玻璃幕墙不发生破裂，或者说若玻璃内幕墙晚于外幕墙破裂则高温的烟尘热气无法进入非着火区域，另窗槛墙防火设计与单玻璃幕墙同，此时玻璃幕墙即起到了与常规单幕墙同样的有效防止火灾焰火烟尘蔓延的作用，则双层玻璃幕墙即使符合消防安全规范同时也是满足安全目标的。
3.2火灾蔓延分析
（1）内呼吸式。内呼吸式的双层幕墙在防火设计上与单幕墙建筑相似，因此并没有更多的措施要求。因为内呼吸式的双层幕墙热通道宽度较小一般仅为150mm至300mm之间，且通常每层的幕墙相互独立，当火灾发生时，高温烟尘能够很快接触到外幕墙造成破裂，避免蔓延更大范围。内呼吸式双层玻璃幕墙构造如图2-a。
（2）外呼吸式。对于外呼吸式的幕墙而言，火灾发生时高温烟尘对于内外幕墙的影响过程较为复杂，并且，其热通道一般为450mm以上，相对较宽。当高温烟尘从着火区域溢出首先接触外幕墙对其进行热辐射，然后顺着热通道对上层内幕墙进行对流加热，当高温烟尘到达顶部后又会回卷再次影响内外幕墙。因而，火灾所产生的烟尘对于外呼吸式幕墙影响更大，过程更为复杂，所以，对于其的消防设计也应当做更深入的调查研究才能得到较为科学合理的设计方案。外呼吸式双层玻璃幕墙构造如图2-b。
图2双层幕墙构造图
4．现今国内双层玻璃幕墙建筑的消防措施
（1）为防止火灾发生时高温烟尘通过间隙向上层蔓延，楼层与楼层之间依据《防火规范》规定设置大于800mm的窗槛墙，并且要求用防火材料堵住楼板与玻璃幕墙之间的间隙，耐火时限不小于1.5小时。
（2）为更及时快速的发现火情控制火势，建筑内部要求设置快速响应的自动喷水灭火系统。
（3）为最大程度的防止火灾向上层内幕墙蔓延造成更严重的后果，要求吊顶外沿或者每层楼板外沿设置500mm宽且耐火极限不低于一小时的防火挑檐。
（4）为保障发生火灾时外幕墙先于内幕墙破裂，内幕墙所使用玻璃材质耐火性能要高于外幕墙。
（5）为防止火灾时的高温烟尘向上蔓延，在无法设置防火挑檐或设置后影响日常通风效果的情形下可以采用在内幕墙的外侧或是内侧设置冷却喷头的方式，当火势蔓延时，能够及时有效的冷却受高温热辐射的内幕墙防止破裂。
（6）当建筑内发生火灾时，虽然对于内幕墙的破裂趋势影响较小，但仍旧就可以采用开启外幕墙百叶的方式，为火灾产生的高温烟尘排烟排热，使得对于室内影响降到最低。 （7）消防登高面侧内、外玻璃幕墙之间应设供消防人员通行的设施，内层玻璃幕墙对应外层宜击碎玻璃位置设可开启门。
5．结语
文章主要针对双层玻璃幕墙进行分析研究，着重阐述其分类及各自优劣，同时结合工程实例即对上海市采用双层玻璃幕墙的高层建筑进行调查从而得出现代建筑对于双层幕墙的使用现状，以期更加深入研究探讨总结得出相对科学合理的消防应对措施，旨在为双层幕墙使用方面提供理论支持，给予更多工程项目予借鉴与帮助。
参考文献：
[1]郭慧琳. 双层玻璃幕墙防火设计对策[J].建筑科技, 2010(35):369-369.
[2]杨萍. 玻璃幕墙的消防设计要求[J]. 消防科学与技术, 2015, 24(1):67-68.
[3]陆军, 李芬, 薄文涛. 浅谈高层建筑幕墙防火设计要点[J]. 城市建筑 2014:76- 77.
[4]郑学松. 谈论建筑玻璃幕墙的防火设计分析[J].智能建筑, 2011(15):186-186.
论文作者:张家兵
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/15
标签：幕墙论文; 玻璃幕墙论文; 火灾论文; 呼吸论文; 烟尘论文; 通道论文; 高温论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;