摘要：随着社会进步和建筑业的高速发展，国家有关部委对建筑防火要求特别重视，铝合金设计防火规范对不同类型、不同高度建筑保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的要求，严禁使用易燃保温材料，限制使用可燃、难燃保温材料，大力推广使用不燃保温材料，并对建筑外窗的耐火完整性做了严格的规范，实现建筑节能与建筑防火的综合、协调发展。
关键词：铝合金；防火窗；设计
随着我国经济建设的发展、城镇数量和规模的扩大、高层建筑的增多、建筑物越来越密集、人民物质文化生活水平的提高，在生产和生活中用电、用火、用可燃物、易燃物及采用具有火灾危险性的设备工艺逐渐增多，因而发生火灾的危险性也相应的增大，火灾发生的次数以及造成的财产损失、人员伤亡呈现上升的趋势。特别是高层建筑的火灾救援，也面临技术难题。所以在建筑中选用被动式防火材料，保护人员和财产安全已经刻不容缓。
一、高层建筑设置防火窗要求
根据建规高层民用建筑设置防火窗的具体要求如下：
1、建筑高度超过100 m 的公共、住宅建筑，应设避难层间。应设置直接对外的可开启窗口或独立的机械防烟设施，外窗应采用乙级防火窗。
2、建筑高度大于54m 的住宅建筑。每户应有一间房间符合下列规定：①应靠外墙设置，并应设置可开启外窗；②内、外墙体的耐火极限不应低于1.00 h，该房间门应采用乙级防火门，并且具有防烟性能，其耐火完整性不宜低于1.00 h，外窗的耐火完整性不宜低于1.00 h。
二、防火窗与耐火窗性能特点及技术
对于高层建筑外窗的耐火完整性提出了明确的要求，耐火完整性是指在标准试验条件下，建筑门窗某一面受火时，在一定时间内阻止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。根据《建规》要求，有耐火完整性要求的窗，其耐火完整性应中对非隔热性镶玻璃构件的试验方法检测。
1、防火窗。根据防火窗分类：①按照使用功能分为固定式防火窗和活动式防火窗；②按照是否隔热分为隔热防火窗A类和非隔热防火窗C类，耐火等级；③按照材质，可分为钢质防火窗、木质防火窗和钢木复合防火窗。
2、耐火窗。耐火窗一般是指采用经隔热或其它改进处理的钢质、铝合金、塑钢等窗框、窗扇及防火玻璃制成的，具有一定的耐火完整性，并能在相应的时间内起到隔离和阻止火势蔓延的窗。耐火窗还应满足建筑节能、保温、抗风压等要求。耐火窗又不同于非隔热防火窗，其耐火等级仅有0.5，1h 两种，耐火窗没有窗扇的启闭控制装置，不能按照防火窗检测，而非隔热防火窗的窗扇可以启闭控制，耐火等级分为0.5，1，1.5，2，3 h，执行标准防火窗。
三、建筑节能耐火窗防火设计
建筑节能耐火窗，既要具有一定的建筑节能性，满足国家法律法规的要求，同时又满足建规对耐火完整性的要求。建筑节能耐火窗是由窗框、密封材料、五金件等组成的一个系统，无论是节能性能还是耐火性能，都需要评估窗体的整体性能，不能单项评估。普通铝合金节能窗，需经过特殊防火处理，满足整体系统的耐火性能，通过国家权威部门的检测后，才能应用于实际工程。
1、窗框结构防火设计。铝合金的熔点一般在550～650 ℃，当火灾发生时，在5 min 内温度即可达到500 ℃以上，这时的铝合金窗框已开始软化燃烧。因此，要保证耐火窗30，60 min耐火完整性就必须解决这一技术难题。常用的防火窗一般选择钢质、阻燃木质或者钢木复合窗框，其中钢质的成本最低，用的较多。但是钢质本身外观难以与目前主流的铝合金节能窗媲美，影响了其推广使用。一般可通过填充吸热材料进行阻燃处理、增加支撑材料、加固等方式，提高铝合金窗框的耐火完整性能，经过测试也能满足耐火0.5，1.0 h 的要求。因此，经耐火处理的铝合金窗框成为首选。
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（1）防火设计方案一：采用在铝合金窗框内填充由阻燃剂、凝胶剂、交联剂等组成的吸热支撑材料，当遇火时所填充的材料会迅速膨胀、硬结，形成坚硬的防火胶棒，同时吸收大量的火焰热量，从而阻止高温向背火面传导，延长背火面铝窗框的支撑时间。同时，加装特殊的防火密封胶条，保证窗框与玻璃间的缝隙封堵效果，不蹿火，起到耐火、防火作用。
（2）防火设计方案二：采用内置钢衬的方式提高铝合金窗框的耐火完整性。将加工好的钢衬穿入型材中，在框架的角部增加角码，通过螺钉将型材、各个穿入型材中的钢衬和角码连接形成一个整体，即使隔热条与型材表面完全熔化，穿入型材内的钢衬（熔点1300 ℃以上）依然能保持原有状态，托住玻璃，保证玻璃不会坍塌，可有效阻止烟雾渗透、扩散，保持窗体系统的耐火完整性，达到窗框框架耐火目的。对于窗扇架，采用同样的方法处理。
（3）防火设计方案三：综合考虑如上两个方案，在铝合金窗框内置钢衬的同时，局部填充吸热支撑材料，既增加了整体框架的强度、耐火完整性，同时又减少了窗体的总体质量，具有更好的实用性。
2、防火玻璃
（1）防火玻璃结构及功能。对于节能耐火窗来说，防火玻璃是关键材料。目前市场上有多种防火玻璃，按其结构可分为复合防火玻璃、单片防火玻璃。①单片防火玻璃又分为传统单片防火玻璃、特种单片防火玻璃。特种单片防火玻璃是指采用的玻璃基片为特种成分的玻璃，主要有硼硅酸盐防火玻璃、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃，其软化温度高、热膨胀系数小，在强火焰下一般不会因高温而炸裂或变形，为防火玻璃上等佳品，但生产成本高，销售市价贵，目前市场上仍以复合夹层防火玻璃和普通单片防火玻璃为主。②复合防火玻璃按照生产方法分为夹层法制作的复合型防火玻璃、灌浆法的灌注型防火玻璃和新型原位反应灌浆复合防火玻璃。
（2）节能防火玻璃功能及结构。综合考虑节能耐火窗耐火完整性要求，建筑节能性要求，建筑采光、遮阳与隔音等要求，一般采用节能防火中空玻璃（复合防火玻璃中的一种）结构，大致分为三大功能层：外层隔热防护玻璃、中间层、内层防火玻璃。
外层隔热防护玻璃：该层处于最外层，一般采用低辐射镀膜钢化玻璃，利用Low-E 膜的低辐射率特性将大部分太阳红外热量反射出去，起到隔热、遮阳的效果，可采用单银Low-E 镀膜玻璃、双银Low-E 镀膜玻璃。
中间层：一般为干燥的空气，考虑到更好的隔热性能，可选择充入氩气等惰性气体。中空玻璃用铝间隔条、分子筛及双道密封胶，最好都经特殊防火处理或选用具有防火性能的材料。特别是外道密封胶，务必选用阻燃性能的防火硅酮胶。为了起到更好的防火性能，可在中空玻璃周边封一层铝箔，在遇火时，起到阻隔火焰、隔绝空气作用，保护中空中间层的胶及间隔条材料。
内层防火玻璃：考虑到建筑外窗防火要求，一般将防火玻璃设置在中空玻璃室内面上，当建筑外发生火灾时，内层防火玻璃保持耐火完整性，保护建筑室内人员和财产安全。
3、密封胶条及五金件。玻璃与窗框之间的密封必须采用防火耐候硅酮密封胶，该胶具有阻燃性能，可起到较好的防火作用，保证密封胶的耐火完整性。窗框与窗扇之间的搭接部位采用阻燃EPDM搭接胶条密封，可有效防止明火内窜。五金件，包括合页、把手，都采用耐火温度600 ℃以上的材料。防火合页将窗框与窗扇连接起来，通过螺钉将合页、窗框的钢衬、窗扇的钢衬锁住，形成一个整体框架。
建筑节能耐火窗应选用节能防火中空玻璃，其中防火玻璃宜优先选用复合防火玻璃。传统单片防火玻璃具有相对的防火性，火灾时与安装方式、受火面、火焰的烧烤方式等密切相关，存在一定的不稳定性。由新一代新型原位反应法制备的复合防火玻璃具有可靠性好，一致性高，耐候性好等优点，应优先选用。
参考文献：
［1］史毅．防火玻璃及其耐火性能试验［M］．玻璃，2013.
［2］ 王承恩，陶瑛． 玻璃材料手册［M］． 北京：化学工业出版社，2012．
［3］ 辛崇飞． 浅谈建筑防火玻璃研究现状、工艺及选用［C］． 北京：中国建筑工业出版社，2015．
论文作者:汤波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/27
标签：耐火论文; 玻璃论文; 窗框论文; 铝合金论文; 完整性论文; 窗扇论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第5期论文;