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超高層建筑立面設(shè)計和幕墻深化設(shè)計要點解析

250~300m 超高層建筑高度適中，實施難度相對較小，在全國各地建設(shè)量較大，因此研究此范圍超高層形體設(shè)計具有很大的現(xiàn)實意義。

以下結(jié)合深圳京基濱河時代項目辦公樓設(shè)計建造實踐， 對250~300m 的超高層建筑的立面設(shè)計和幕墻深化要點進行闡述。京基濱河時代項目位于深圳下沙，包括300m 辦公、150m 酒店、150m 商務(wù)公寓、商業(yè)，地上部分共64 層，地下3 層，外立面面積約13.7 萬㎡(圖1，2)。本文將從以下幾方面進行詳細闡述。

1 超高層建筑形體特征和設(shè)計方法

由于超高層建筑往往肩負著重新塑造城市天際線的作用，這就對建筑設(shè)計概念提出了更高的要求，需要將建筑所處的地理氣候、基地環(huán)境、當?shù)匚拿}、可識別性、象征性這五個方面反映在建筑表皮和形體上。

首先，表皮一般都會有一個基本的原型，由一些常見的幾何圖案拼合而成，經(jīng)過一定的操作方法，形成最終的結(jié)果。表皮設(shè)計有四大類：面狀、線狀、網(wǎng)狀和在此基礎(chǔ)上衍生的不規(guī)則表皮。

其次，形體設(shè)計是超高層建筑設(shè)計的重點。常見的形體操作有三個步驟：選取基本圖形、放樣、形體操作。

(1)基本平面：控制建筑形體。由同一種圖形放樣而成的建筑形體簡單;由兩個不同形狀放樣平面時，形體較復(fù)雜。

(2)放樣：一維放樣是指平面的放樣軌跡與其基準面的投影是一個點的放樣方式，即拉伸;二維放樣是指平面的放樣軌跡與基準面的投影是一條直線，放樣軌跡可以是直線或曲線;三維放樣是指平面的放樣軌跡是一條復(fù)雜的空間曲線或直線，有的放樣軌跡是由數(shù)學(xué)函數(shù)控制，有的是完全不規(guī)則的，無論哪一種都會使建筑形式非常復(fù)雜。

(3)形體操作：分為疊加和切削。疊加指在建筑本身形體基礎(chǔ)上疊加其他要素，如超高層頂部突出的塔冠、立面上的突出體量等;切削是建筑形體的減法，或是對形體輪廓的裁切，或是形體內(nèi)部的后退、挖空。

具體落實在京基濱河時代項目上，300m 辦公樓部分采用矩形基本平面，立面通過二維放樣取得正立面上部內(nèi)傾、下部外顯的立面造型(圖3，4)。為了豐富建筑的表現(xiàn)力，建筑在短邊的收分方式與長邊剛好相反，使建筑造型在扭轉(zhuǎn)過程中自然變幻，充滿動態(tài)美感。同時在一天移動的光影中，不同的反光界面帶給建筑另一種難以捕捉的神秘色彩。在此基礎(chǔ)上，建筑再每兩層、三層、四層一節(jié)變化，形成節(jié)節(jié)高的造型設(shè)計。

2 超高層建筑不規(guī)則形體設(shè)計表達系統(tǒng)的選擇

(1)三維設(shè)計軟件的選擇：一個復(fù)雜的建筑形體必須用全模型來表達，目前國內(nèi)常用的三維軟件是Rhinoceros 和SketchUp。

(2)二維表達系統(tǒng)的選擇：傳統(tǒng)的二維表達已經(jīng)不能滿足要求，所以選擇什么樣的二維表達系統(tǒng)很重要，可根據(jù)具體項目采用函數(shù)法、坐標法等。京基濱河時代項目采用坐標法，即以建筑平面中心為原點，幕墻單元控制點由坐標數(shù)值來定位。

3 超高層建筑立面節(jié)能設(shè)計要點

3.1 節(jié)能要點一：超高層建筑立面是否開窗，在什么位置和高度開窗?

目前國內(nèi)對于超高層窗戶開啟扇的面積和開啟扇位置，各地規(guī)范規(guī)定不同。深圳《公共建筑設(shè)計節(jié)能標準》(SZJ29-2009)深圳市實施細則6.1.6 規(guī)定，透明幕墻需要有10% 的開啟面積，且100m 以上必須開窗。而北京市地方標準《公共建筑設(shè)計節(jié)能標準》(DBJ01—621—2005)與國家《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005 并沒有強制100m 以上必須開窗，只是要求不開窗部位需要通過機械通風換氣或者利用通風器自然通風。

關(guān)于京基濱河時代100m 以上是否開窗，深圳市住房和建設(shè)局于2013 年9 月16 日組織召開了關(guān)于建筑高度超過100m 部分的透明幕墻可開啟面積問題的專項研討會。經(jīng)過專家研討認為，當滿足以下條件之一：1)每個房間的透明幕墻具有可開啟部分，2)每個房間有實現(xiàn)自然通風的建筑措施，3)每個房間有通風換氣裝置，并且每個房間在過渡季節(jié)的室外空氣換氣量達到5 次/h，100m 以上可以不開窗。由此，京基濱河時代項目可以利用通風器實現(xiàn)自然通風，使得每個房間在過渡季節(jié)的室外空氣換氣量達到5 次/h，100m 以上可以不開窗。設(shè)計根據(jù)立面設(shè)計選擇水平和豎向通風器，把通風器的通風設(shè)備融合在立面設(shè)計中。

3.2 節(jié)能要點二：有關(guān)窗墻比

各地節(jié)能規(guī)范規(guī)定窗墻比有個0.7 的界限，所以玻璃幕墻設(shè)計受到限制，比如《公共建筑設(shè)計節(jié)能標準》(SZJ29-2009)深圳市實施細則6.2.2 中規(guī)定：當幕墻東、南、西向的幕墻綜合遮陽系數(shù)為0.21，北向的幕墻綜合遮陽系數(shù)為0.28 時，也就是玻璃的遮陽系數(shù)小于0.26時，圍護結(jié)構(gòu)的窗墻比可以大于0.7。京基濱河時代的玻璃：8 超白+1.52PVB/8 超白+12A+10 超白，通透率47，遮陽系數(shù)SC 為0.30，所以京基需要考慮窗墻比小于0.7，否則所選玻璃的遮陽系數(shù)需要小于0.26。

3.3 節(jié)能要點三：采用遮陽措施

如果是一般的幕墻，考慮到型材影響，外窗遮陽系數(shù)Sw =玻璃遮蔽系數(shù)Se×0.8，如果采用遮陽措施，對于降低玻璃的遮蔽系數(shù)也是非常有效的。京基濱河時代項目各層平面的豎向龍骨突出玻璃面450mm，有效地降低了玻璃的遮蔽系數(shù)，這就相當于增加了玻璃的選擇余地。

4 超高層建筑幕墻單元形式要點

單元式和框架式的選擇決定預(yù)埋件的位置，影響不規(guī)則形體的實施。

(1)單元式幕墻適合于規(guī)則的幕墻單元，能夠保證施工質(zhì)量、施工工期和施工精度，且此類幕墻的預(yù)埋件可以放在樓板邊梁一側(cè)。

(2)框架式幕墻優(yōu)點較多，在設(shè)計、計算、管理上均比較簡單;能承受較大的安裝誤差;由于構(gòu)件小，在工地上容易存放。但其存在以下缺點：整體安裝要在樓房土建施工完畢后，從上端向下端安裝，安裝時間較長，并且一定要借助腳手架或吊船;易產(chǎn)生安裝誤差，構(gòu)件不直或不平整;防水一般為單層密封，保持雙層密封比較困難;此類幕墻的預(yù)埋件放置在結(jié)構(gòu)板的板邊上部，這樣樓板和幕墻交接處需要有裝飾處理。本人建議盡量用單元式幕墻實施，這樣后期的工期與完成度等容易控制(圖5，6)。

5 超高層建筑外型材料的限制

5.1 玻璃的限制

玻璃有雙/ 單曲面的要求以及超白玻璃的限制。平板中空夾膠玻璃和單曲中空夾膠玻璃顏色色差較大，往往很難應(yīng)用于一個項目的同一個位置。所有廠家都不能生產(chǎn)雙曲面中空夾膠玻璃，所以雙曲面玻璃的應(yīng)用受到節(jié)能要求的限制。再者曲面玻璃高度不能超過4.2m，通層是一個玻璃單元的設(shè)計要慎用。有關(guān)玻璃釉面點的直徑和間距，一般直徑不小于2mm(技術(shù)更新可以更小)。

5.2 石材的限制

首先是高度應(yīng)用的限制。石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，干掛石材幕墻可以在100m 以下，且抗震設(shè)防烈度不大于8 度。也就是說100m 以上不能直接用干掛石材飾面。干掛石材是一種脆性材料，在開采、加工、裝修過程中難免會產(chǎn)生一些很難被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)傷。干掛石材幕墻雖然不承擔主體建筑的載荷，但要承擔自重、風壓、地震、溫度、建筑內(nèi)部振動等，即使按最薄的25mm 黃金麻石材薄板計算，自重也要在70kg/㎡ 以上，對抗震很不利。因此，經(jīng)過幾年的使用和計算，給出了干掛石材100m 的最高限量。

5.3 鋁板的創(chuàng)新

鋁板表皮有兩種處理方式：粉末噴涂和氟碳噴涂。粉沫噴涂設(shè)備有手工式與自動吊掛式，施工簡單，涂層厚度為30um 以上，抗沖擊、耐磨擦、防腐蝕、耐候性等均好，涂料價格比氟碳便宜。但其最大弱點是不能長期受太陽紫外線照射，否則一般2~5 年就會產(chǎn)生明顯的自然褪色，因此一般用于室內(nèi)幕墻。氟碳噴涂大面積用于鋁板幕墻，具有優(yōu)異的抗褪色性、抗起霜性、抗大氣污染( 酸雨等) 的腐蝕性、抗裂性、抗紫外線能力等，越來越受到用戶的青睞。

目前阿克蘇諾貝爾的粉沫噴涂技術(shù)可以用于室外，能夠保證粉沫噴涂在陽光下的穩(wěn)定性。如果經(jīng)濟性優(yōu)于氟碳噴涂，應(yīng)有較好的推廣應(yīng)用前景。

6 超高層建筑屋頂設(shè)計要點

300m 高的建筑(如果頂部不是以尖頂收尾)，從總體造型考慮，可能需要20~25m 的造型高度。這部分高度內(nèi)實際往往設(shè)置空中吧和屋頂花園，其頂板距女兒墻頂還要有3 層高度。如果設(shè)置擦窗機，需要將柱子繼續(xù)延伸上去，鋪設(shè)擦窗水平機軌道。

京基濱河時代辦公樓頂部5 層高外圍護部分為玻璃幕墻，設(shè)置了雙層幕墻結(jié)構(gòu)，并且從頂部俯視，有的女兒墻具有相當寬度，這樣就保證了頂部造型的完整(圖7)。

擦窗機設(shè)計分為水平軌道式、附墻軌道式、輪載式、插桿式、懸掛軌道式、滑梯式。在超高層中應(yīng)用較多的是水平軌道式、懸掛軌道式。水平軌道式：軌道沿樓頂屋面布置，設(shè)備可沿軌道自由行走，完成不同立面的作業(yè)，廣泛應(yīng)用于屋面結(jié)構(gòu)較為規(guī)矩、樓頂屋面有足夠的空間通道的建筑物。懸掛軌道式：廣泛應(yīng)用于帶帽屋頂結(jié)構(gòu)、建筑物造型復(fù)雜別致、樓面錯綜復(fù)雜、單臺水平和附墻軌道難以完成或成本較高的場合。

7 超高層建筑燈光設(shè)計要點

超高層建筑作為城市的亮點甚至是地標性建筑，其照明設(shè)計更應(yīng)該以“節(jié)能”的理念為導(dǎo)向，用理性與創(chuàng)意凸顯建筑的特色，而不能用單純的亮去引起大家的關(guān)注。另外建筑頂部照明亮度較高，上射光較多，容易破壞夜空環(huán)境，影響天文觀測。由于超高層建筑照明的特殊性，照明設(shè)計師們應(yīng)當結(jié)合自身建筑的結(jié)構(gòu)特點采用合理、節(jié)能的照明方式，表現(xiàn)出建筑特征和美感，在達到較好的照明效果的同時兼顧整體協(xié)調(diào)美觀。

京基濱河時代項目建筑照明分為裙房及入口雨篷照明、標準區(qū)照明、高區(qū)照明、頂部照明(圖8)。首先，底部利用雨篷和大堂的照明，設(shè)置暖光系列與周邊裙房商業(yè)呼應(yīng)，共同渲染繁華氛圍。其次，標準區(qū)與高區(qū)在每個豎挺底部設(shè)置LED 光源，形成漸變效果，強調(diào)竹節(jié)造型。同時通過電腦控制燈光明暗和顏色，可以自由組成圖案，形成節(jié)日期間的燈光效果。最后，頂部設(shè)置向上的泛光，顯得建筑更加高聳、挺拔;外圍冷光和空中吧的室內(nèi)暖光交織在一起，形成夢幻效果。

京基濱河時代項目照明分為五個層次：1)外圍射燈照明;2)表現(xiàn)竹節(jié)階梯式形體，用漸變的光源突出形體的節(jié)奏感;3)表現(xiàn)豎挺的秩序與細節(jié)，通過定性光源對豎挺的側(cè)面打光，產(chǎn)生立體感;4)表現(xiàn)建筑的活力，室內(nèi)辦公的零星燈光為夜間照明增添生命力;5)特殊局部燈光分析，在建筑的頂部與入口處進行燈光的特殊處理(圖9)。

參考文章2

型材、玻璃、硅膠、五金、膠條……耐火窗材料的設(shè)計與選擇

中國幕墻網(wǎng) 幕墻頭條 今天

建筑門窗作為建筑物重要的外圍護結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)建筑物美觀、環(huán)保、節(jié)能、安全等諸多方面起到非常重要的作用。比如前些年在建筑節(jié)能和綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展要求推動下，建筑門窗的節(jié)能功能被人們廣泛重視，并制定和頒布了一系列節(jié)能門窗的標準，用于指導(dǎo)節(jié)能門窗的設(shè)計生產(chǎn)?？梢哉f，建筑物功能要求不斷提升的過程，就是建筑門窗的發(fā)展過程。為了滿足人們對建筑物舒適度、健康度和安全度指標日益提升的需求，建筑門窗在提高已有的各項性能要求的基礎(chǔ)上，也在不斷完善和發(fā)展新的性能要求。

節(jié)能門窗不具備耐火性能，是目前高層建筑防火技術(shù)研究中必須面對的一個現(xiàn)實。近年來，多起因建筑外門窗不具備防火性能而導(dǎo)致的災(zāi)難性火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，例如2010 年11 月15 日上海靜安區(qū)膠州路居民樓火災(zāi)，2011 年 2 月 3 日沈陽皇朝萬鑫酒店火災(zāi)，2014 年4 月 21 日大連星海廣場公寓火災(zāi)，以及 2017 年 6 月14 日倫敦格倫費爾塔公寓大樓火災(zāi)等。為此，公安部組織編制了 GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，對特殊使用部位的建筑外門窗的耐火完整性提出了具體要求。由于傳統(tǒng)意義上的防火門和防火窗不具備建筑外門窗的相關(guān)物理性能，尤其是保溫性能，因此不能作為建筑外圍護結(jié)構(gòu)的功能使用。

節(jié)能門窗分類

通常而言，建筑外門窗由玻璃面板、框架型材、五金配件、密封膠條，以及其他輔助配件等組成，如圖1 所示。在節(jié)能門窗的工程設(shè)計過程中，依據(jù)不同地區(qū)不同使用部位，首先對組成門窗的各個材料元素進行選取，以實現(xiàn)所需要的功能和性能指標。對于耐火節(jié)能門窗而言，由于普通節(jié)能窗用材料，部分不能滿足耐火完整性的要求，所以其組成材料也相應(yīng)有所同。表1 中列出了按使用的框架型材種類區(qū)分，目前可以用于耐火節(jié)能門窗的類型。

耐火節(jié)能門窗用材料

2.1 型材

2.1.1 鋁合金型材

鋁合金型材如圖 2 所示。鋁合金為熱的良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)為160 W/(m

·K)，屬于構(gòu)成門窗型材材料中導(dǎo)熱系數(shù)最高的，且導(dǎo)熱率隨溫度的升高而上升。工業(yè)用鋁合金的熔點約620～650 ℃，在火災(zāi)中火場溫度通常遠高于鋁的熔點。但是鋁合金型材一般在300 ℃ 左右即失去承載能力，并發(fā)生不可接受的變形而無法使用。從已有火災(zāi)案例來看，建筑門窗鋁合金型材的破壞多為在高溫下嚴重變形而無法使用，完全燒熔的現(xiàn)象相對少見。

2.1.2 塑料型材

塑料型材如圖3 所示。塑料型材包括PVC-U、玻璃纖維增強材料，以及聚氨脂PU 等，導(dǎo)熱系數(shù)非常低，在0.12～0.16 W/(m·K)之間。而且雖然材料自身的熔點低，比如PVC 型材的熔點為170 ℃左右，但是通過工藝改進可以實現(xiàn)阻燃，這些材料在溫度不斷上升過程中，表面燃燒后形成了一定的碳化層，起到一定的隔熱效果。

2.1.3 木型材

木質(zhì)型材如圖4 所示。木質(zhì)型材因種類和產(chǎn)地不同，其組成有很大差別但導(dǎo)熱系數(shù)也非常低，在0.14 W/(m·K)左右。木質(zhì)型材低導(dǎo)熱率使其成為節(jié)能窗，尤其受被動房用窗的青睞。同時，木質(zhì)型材燃燒過程中，表面形成的碳化層導(dǎo)熱率比基材更低，因此具有非常好的耐火完整性，甚至比鋼結(jié)構(gòu)更耐燃燒。

2.1.4 增強型鋼

增強型鋼如圖5 所示。增強型鋼通常為碳素鋼，屬于建筑不燃材料，導(dǎo)熱系數(shù)為13.8 W/(m·K)，熔點在1500 ℃左右。在耐火節(jié)能門窗中，通常作為塑料類門窗型材用內(nèi)襯材料，以增強塑料類門窗的整體結(jié)構(gòu)強度。鋼材在溫度升高時，其導(dǎo)熱率下降至750 ℃時，基本恒定而不再發(fā)生變化

2.2 玻璃

玻璃為熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)在0.9～1.13 W/(m·K)之間，是建筑窗所占面積比重最多的材料。玻璃面板耐火性能的好壞，直接關(guān)系到門窗整體耐火完整性的好壞。為了保證建筑門窗達到耐火完整性的要求，GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》提出：對有耐火完整性要求的外門窗，所用玻璃最少有一層應(yīng)符合 GB 15763.1-2009《建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃》的規(guī)定。耐火門窗用防火玻璃，按照構(gòu)造型式不同，分為單片和復(fù)合兩類防火玻璃。

2.2.1單片防火玻璃

單片防火玻璃，按其在耐火試驗中表現(xiàn)耐火原理不同，分為低膨脹率防玻璃、高強度銫鉀防火玻璃、鈉鈣硅系列防火玻璃。而微晶防火玻璃雖然防火性能優(yōu)越，但是價格昂貴，不適用于在建筑外門窗上推廣使用。

1)低膨脹率防火玻璃。低膨脹率防火玻璃制品在25～300 ℃ 溫度范圍內(nèi)，其熱膨脹系數(shù)比普通玻璃低 2～3 倍，約為 4×10-6/℃，里特軟化點可以達到820 ℃

以上。由于低膨脹率和高軟化點的特性，使得其在受熱后較長時間都不會發(fā)生軟化變形，避免了因膨脹后與門窗邊框的擠壓作用，可有效地延長耐火時間，提高耐火完整性。

2)高強度銫鉀防火玻璃。高強度銫鉀防火玻璃是由普通浮法玻璃經(jīng)特殊化學(xué)工藝處理后形成。因其表面形成了高強的壓應(yīng)力，所以極大地提高了抗沖擊性能，強度是普通玻璃的6～12 倍，可以很好地滿足門窗在火災(zāi)條件下的面板耐火完整性要求。處理后的玻璃導(dǎo)熱系數(shù)比普通玻璃高，約為 1.13 W/m·K，受熱膨脹率與普通玻璃相近，約為8.5×10-6～9.5×10-6/℃。

3)鈉鈣硅系列防火玻璃。鈉鈣硅系列防火玻璃是在普通浮法玻璃成分基礎(chǔ)上，通過調(diào)整成分組成，提高了玻璃面板的硬度和密度，增加了結(jié)構(gòu)的微觀緊密程度，進而導(dǎo)致受熱后膨脹系數(shù)下降，軟化點增高，可以達到 780 ℃左右。

　2.2.2復(fù)合防火玻璃

分為夾層復(fù)合防火玻璃和夾絲網(wǎng)復(fù)合防火玻璃。

1)夾層復(fù)合防火玻璃。夾層復(fù)合防火玻璃，按其構(gòu)造形式不同，可分為灌注型和夾層型。夾層型復(fù)合防火玻璃是一種建筑用安全玻璃，是兩層平板玻璃用膨脹阻燃膠黏結(jié)在一起，在一定溫度和壓力下，即使受到?jīng)_擊，玻璃碎了仍然連成一體。正常使用情況下，夾層型復(fù)合防火玻璃具有很好的透光和裝飾性。一旦受火后，其向火面的玻璃面板會首先遇高溫后炸裂，中間的

膨脹阻燃膠會迅速硬結(jié)并形成白色不透明板，大量吸收燃燒產(chǎn)生的熱量。灌注型復(fù)合防火玻璃是首先將兩片單層平板玻璃四周先用邊框條密封好，然后由灌注口灌入防火液，經(jīng)膠結(jié)、封口制成。

2)夾絲網(wǎng)復(fù)合防火玻璃。夾絲網(wǎng)復(fù)合防火玻璃是在夾層型復(fù)合防火玻璃生產(chǎn)過程中，將金屬絲網(wǎng)加入兩層玻璃中間的阻燃膠中。加入金屬絲網(wǎng)后，不僅可以提高防火玻璃的整體抗沖擊強度，還對玻璃的透光性不產(chǎn)生影響。

2.3 密封膠條

密封膠條如圖6 所示。建筑門窗用密封膠條，主要成分為三元乙丙橡膠，其導(dǎo)熱系數(shù)低，為0.24 W/m·K。當用于耐火節(jié)能門窗時，應(yīng)選用防火隔熱和防火膨脹膠條產(chǎn)品，起到火災(zāi)時密封、隔熱與阻礙火災(zāi)蔓延的功效。在耐火節(jié)能門窗上，主要用在防火玻璃四周與型材之間的防火膨脹密封，以及開啟窗扇密封部位的防火隔熱密封。通常防火膠條產(chǎn)品帶有自粘結(jié)膠帶，可以直接粘貼到防火玻璃四周或型材的適當位置。受火膨脹時，可膨脹到原來的 15～50 倍，形成一種良好的隔熱層，可以全方位填充周圍的縫隙和空洞，從而形成極為有效的防火防煙屏障。

2.4 防火五金

建筑門窗五金配件，起到固定和支撐開啟窗扇的作用。對于承重類五金配件，如合頁或者滑撐等，為了保證開啟窗扇在受火狀態(tài)下不脫落，通常采用耐火性能好的鋼質(zhì)材料五金產(chǎn)品。而對于起到鎖閉密封作用的五金類產(chǎn)品，如傳動鎖閉器、執(zhí)手等，也應(yīng)采用鋼質(zhì)或具有耐火功能的產(chǎn)品，以降低因受火后性能失效導(dǎo)致密封性能。降低，影響到整窗的耐火完整性能。

2.5 輔助配件

在耐火節(jié)能門窗的材料設(shè)計中，除了主要的構(gòu)成材料外，一些必要的輔助配件的合理使用，也是耐火性能滿足要求的關(guān)鍵因素。

2.5.1玻璃面板卡件

在耐火窗產(chǎn)品設(shè)計中，玻璃面板卡件是必不可少的一個輔助配件。由于型材在高溫條件下，其受火面會發(fā)生變形、熔化等現(xiàn)象，從而失去部分或全部的支撐作用。在這種情況下，即使防火玻璃自身可以滿足耐火性能的要求，也會因為失去型材的支撐而整體坍塌脫落。為了防止這種情況發(fā)生，必須在耐火節(jié)能門窗的玻璃面板和框架型材之間，配置卡件。目前，根據(jù)所夾持玻璃面板的類型不同，實踐中有多種型式的卡件，如圖7 所示。

玻璃 面板卡 件通常為不銹 鋼 材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)為 13.8 W/(m·K)，熔點大約為1500 ℃，不會發(fā)生熔解和變形問題，可以滿足高溫下支撐強度的要求。在塑料類門窗中，由于受火后型材不再具有支撐強度，因此卡件須與內(nèi)部襯鋼可靠連接。在鋁合金斷熱門窗中，由于受火后隔熱條靠近火災(zāi)一側(cè)的鋁合金型材受熱熔化，無法承擔支撐玻璃面板的作用，因此卡件須與隔熱條遠離火災(zāi)一側(cè)的鋁合金型材可靠連接，以提高耐火性能。

2.5.2 玻璃墊片

防火玻璃用墊片應(yīng)用如圖8 所示。其導(dǎo)熱系數(shù)低， 一般≤0.30 W/(m·K)，熱變形低，具有耐高溫、耐腐蝕、易于加工等特點。其常規(guī)厚度通常為5 mm 和10 mm，是一種抗壓強度高、硬度適中的不燃防火板材，在高溫條件下，不會變軟或粉化，不會造成對玻璃棱邊的損傷，保證耐火窗整體的高溫穩(wěn)定性。玻璃墊片主要墊在防火玻璃下方的承重位置，常溫下和受火時防止玻璃棱邊與型材接觸，降低玻璃爆裂的風險。

2.5.3 防火板條

防火板條應(yīng)用如圖9 所示。防火板條為A 級不燃性產(chǎn)品，導(dǎo)熱系數(shù)低，約為0.12 W/(m·K)，且受火膨脹后導(dǎo)熱系數(shù)降低。遇火時，其膨脹并形成一層硬質(zhì)的硅酸鹽泡沫隔熱層，同時兼具吸熱冷卻、膨脹密封和隔熱的作用。遇火膨脹溫度為150～200 ℃，可膨脹到原來的10～40 倍，全方位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。防火板條主要應(yīng)用于耐火節(jié)能門窗的防火薄弱部位，比如型材內(nèi)部的小空腔、開啟扇的四周、五金配件周圍等部位。

2.5.4 防火灌注料

吸熱型防火灌注料，是一種用水固化的無毒的環(huán)境友好型、吸熱性防火灌注料，高溫下具有吸熱冷卻和隔熱屏障的功效。固化后，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.10 W/(m·K)， 且固化后能夠提高型材結(jié)構(gòu)的整體機械強度，便于型材的加工及裝配。用于型材空腔的灌注填充，遇火時通過大量吸熱和隔熱作用延緩可熔化型材的熔化速度，降低系統(tǒng)背火面的溫度，阻隔熱量的傳遞。

2.5.5 防火棉條

防火棉條應(yīng)用如圖10 所示。其基質(zhì)材料為陶瓷纖維，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.12 W/(m·K)，具有優(yōu)異的隔熱性能。應(yīng)用于防火玻璃兩側(cè)邊緣，與框材或玻璃壓條接觸部位，具有柔軟可壓縮的特點，可保護防火玻璃邊角，不受機械擠壓而破碎，同時有效阻隔熱量通過玻璃與材縫隙從向火面向背火面?zhèn)鬟f。同時，為了防止玻璃卡件與玻璃表面的硬性接觸，在卡件與玻璃之間也需設(shè)置防火棉條，有效緩沖玻璃高溫膨脹后和型材或金屬接觸而產(chǎn)生的應(yīng)力，防止防火玻璃爆裂。

2.5.6 防火硅酮膠

防火硅酮膠導(dǎo)熱系數(shù)為0.19 W/(m·K)，是一種高性能，富有彈性的單組分中性硅酮膠。在耐火窗產(chǎn)品設(shè)計中，主要應(yīng)用在防火玻璃與防火棉條的接觸部位，以及防火玻璃與型材或壓條之間的縫隙部位，常溫下用于保障耐火節(jié)能門窗的氣密性能和水密性能，同時在火災(zāi)發(fā)生時，不會因熱輻射產(chǎn)生的高溫而發(fā)生自燃。

結(jié)語

材料的選擇，是建筑節(jié)能門窗實現(xiàn)耐火完整性要求的必要設(shè)計環(huán)節(jié)。為了保證建筑門窗的節(jié)能要求，選擇傳熱系數(shù)相對較低的塑料、木質(zhì)或斷熱鋁合金型材等作為框架型材，仍然是現(xiàn)階段耐火節(jié)能門窗的最好選擇。因此，為了彌補框架型材在耐火性能上的不足，需要對門窗關(guān)鍵的構(gòu)造節(jié)點部位，采用特殊材料。比如，在型材空腔部位，填充防火灌注膠，填塞防火板條等;在框扇開啟的密封部位，采用防火阻燃膠條;玻璃面板與型材接觸部位，放置防火棉條，并施以防火硅酮膠固定密封。安裝在型材上的五金配件，尤其是起到承重功能的配件，宜采用防火五金產(chǎn)品，以提高整窗耐火性能。

玻璃面板的耐火性能好壞，直接關(guān)系到整體門窗的耐火完整性水平。由于普通鋼化玻璃受熱后短時間內(nèi)就會發(fā)生爆裂，因此，不能作為耐火門窗用面板使用。耐火門窗在面板的選擇時，應(yīng)根據(jù)型材構(gòu)造和具體需求，考慮單片或復(fù)合防火玻璃。而且，玻璃面板與型材的接觸部位，應(yīng)設(shè)置防火墊片，以保證玻璃受火膨脹后與框架型材的柔性接觸。為了保證玻璃面板不發(fā)生整體脫落，玻璃面板與框架之間應(yīng)進行可靠的固定連接，通常采用玻璃面板卡件作為連接部件。

當然，節(jié)能門窗耐火完整性的提高，還必須依賴對節(jié)點構(gòu)造的改造設(shè)計。但是，科學(xué)地進行材料的設(shè)計選擇，并合理應(yīng)用于關(guān)鍵的構(gòu)造部位，是保證耐火完整性指標實現(xiàn)的前提。因此，在設(shè)計耐火節(jié)能門窗時，必須根據(jù)實際使用的門窗類別，充分考慮各類材料的選擇及其合理應(yīng)用范圍，才能為后續(xù)的構(gòu)造設(shè)計提供可靠的保證，進而實現(xiàn)整體耐火完整性的技術(shù)指標要求。

參考文獻

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