1、前言
建築技術的發展,從未松懈過對消防設計的重視。我(wǒ)(wǒ)國之前各個版本的建築設計防火(huǒ)規範,都對建築材料的防火(huǒ)性能、防火(huǒ)分(fēn)區、以及防火(huǒ)牆的設計布局,做出了具體(tǐ)規定。對于防火(huǒ)牆上需要設置通道的部位,也按具體(tǐ)的功能要求,設計有防火(huǒ)門、防火(huǒ)窗、以及防火(huǒ)卷簾等。但是,近年來由于建築高度的不斷增加,導緻高層建築對防火(huǒ)的要求也越來越高,現有的防火(huǒ)技術一(yī)定程度上無法滿足要求。高層建築火(huǒ)災因火(huǒ)勢的卷吸效應,在縱向上發展迅猛,對救援設備和人員(yuán)的要求很高。同時,因建築節能需要而廣泛采用的外(wài)牆外(wài)保溫系統,也對幕牆式建築帶來極大(dà)的火(huǒ)災安全隐患。一(yī)旦外(wài)牆外(wài)保溫材料被點燃,就會在其附存的狹窄空腔内借助抽煙助燃效應,對建築外(wài)圍護結構,包括建築門窗産生(shēng)毀滅性的破壞,進而影響到建築物(wù)室内的安全。爲了解決高層建築發展和節能要求提高帶來的消防安全問題,國家标準GB50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》對建築外(wài)牆上的建築門窗,首次提出了耐火(huǒ)完整性要求。
建築門窗作爲建築物(wù)重要的外(wài)圍護結構,在實現建築物(wù)美觀、環保、節能、安全等諸多方面起到非常重要的作用。可以說,建築物(wù)功能要求不斷提升的過程,就是建築門窗的發展過程。爲了滿足人們對建築物(wù)舒适度、健康度和安全度指标日益提升的需求,建築門窗在提高已有的各項性能要求的基礎上,也在不斷完善和發展新的性能要求。近年來,多起因建築外(wài)門窗不具備防火(huǒ)性能而導緻的災難性火(huǒ)災事故,引起了國家和社會對建築門窗耐火(huǒ)性能的重視。建築外(wài)門、外(wài)窗作爲建築物(wù)内部與外(wài)界大(dà)氣連通的主要通道,其耐火(huǒ)完整性性能的優劣,直接影響着火(huǒ)災發生(shēng)後發展和蔓延的規模。
但是,目前我(wǒ)(wǒ)國在建築外(wài)門外(wài)窗耐火(huǒ)性能方面的政策性文件不是很完善,相關規範标準也不健全,導緻在實際生(shēng)産和經營活動中(zhōng),不同部門對建築門窗耐火(huǒ)完整性要求的理解不盡相同,出現很多的分(fēn)歧。鑒于此,本文針對目前對建築門窗耐火(huǒ)完整性要求争論的熱點問題,分(fēn)别從具備耐火(huǒ)完整性要求的建築門窗的标準規範解釋、與防火(huǒ)門窗的區别、檢測技術和工(gōng)程驗收等方面,進行闡述和梳理,旨在解決目前行業内外(wài)普遍存在的困惑,爲建築門窗行業的正軌運行與有序發展提高參考。
2、标準規範相關條文解析
建築門窗耐火(huǒ)完整性要求,首次由2015年5月1日實施的國家标準GB50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》提出。爲了響應規範的要求,随後實施的國家标準GB/T 31433-2015《建築幕牆、門窗通用技術條件》中(zhōng),規定了建築門窗耐火(huǒ)完整性不應低于0.5 h[2],也自此将耐火(huǒ)完整性作爲建築門窗的一(yī)項基本性能,納入到建築門窗标準體(tǐ)系中(zhōng)。目前正在編制中(zhōng)的國家标準GB/T 8478-20XX《鋁合金門窗》,也将耐火(huǒ)完整性作爲鋁合金門窗的一(yī)個基本性能,提出了具體(tǐ)要求。
公安部消防局法規标準處副處長沈紋,對GB50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》的出台背景、重要意義及主要内容進行了詳細解讀。他指出,新規範目的之一(yī)旨在解決國内超高層建築發展越來越迅猛,高度越來越高,發生(shēng)火(huǒ)災時過度依靠外(wài)部救援的問題,着重加強了建築自身防禦火(huǒ)災技術措施的規定。規範中(zhōng),對建築門窗提出了以下(xià)具體(tǐ)要求[1]:
2.1規範第5.5.32條中(zhōng),要求建築高度大(dà)于54m的住宅建築,在每戶設置的避難間,其内門應采用乙級防火(huǒ)門,其外(wài)窗的耐火(huǒ)完整性不宜低于1.00h。
此條編制的初衷,是設置一(yī)間安全條件更高的房間,并保證其在一(yī)定時間内,處于相對安全的環境中(zhōng),爲逃生(shēng)和救援留出時間。基于這個考慮,設置在房間内牆中(zhōng)的乙級防火(huǒ)門,可以抵擋室内火(huǒ)的侵入,既可以滿足耐火(huǒ)完整性要求,又(yòu)具備一(yī)定的隔熱能力。而室外(wài)側發生(shēng)火(huǒ)災時,需要設置在外(wài)牆上的外(wài)窗具備抵禦室外(wài)火(huǒ)侵入的能力,考慮到人員(yuán)不必留在避難間内,故而隻提出了耐火(huǒ)完整性要求,而未提出隔熱性要求。基于以上分(fēn)析,該處配置的建築外(wài)窗,設計時應該考慮抵抗室外(wài)火(huǒ)的能力。
2.2規範第6.2.5條指出,對于建築外(wài)牆上、下(xià)層外(wài)窗之間設置防火(huǒ)玻璃牆的,其外(wài)窗的耐火(huǒ)完整性在高層建築和多層建築中(zhōng)分(fēn)别不應低于1.00h和0.50h。
目前,建築中(zhōng)采用落地窗,或者上、下(xià)層之間不設置實體(tǐ)牆而用防火(huǒ)玻璃牆的現象比較普遍。即使設置的防火(huǒ)玻璃牆滿足防火(huǒ)要求,如果配套使用的建築外(wài)窗不具備耐火(huǒ)完整性,一(yī)旦發生(shēng)火(huǒ)災,無論室内側還是室外(wài)側,都會導緻火(huǒ)災突破外(wài)窗而在水平和豎直方向上蔓延。因此,此條規定的目的,是爲了防止層間竄火(huǒ),控制火(huǒ)勢的發展和蔓延。該處配置的建築外(wài)窗,耐火(huǒ)完整性設計時,既要考慮室外(wài)火(huǒ)的侵入,也要能夠阻止室内火(huǒ)的突破。
2.3 規範第6.7.7條要求,當建築的外(wài)牆外(wài)保溫系統采用燃燒性能爲B1、B2級的保溫材料時,除了采用B1級保溫材料且建築高度不大(dà)于24m的公共建築或采用B1級保溫材料且建築高度不大(dà)于27m的住宅建築外(wài),建築外(wài)牆上門、窗的耐火(huǒ)完整性不應低于0.50h。
近些年,爲了提高建築物(wù)整體(tǐ)節能水平,建築外(wài)牆外(wài)保溫系統被大(dà)量廣泛地使用。一(yī)旦高層建築工(gōng)程中(zhōng)采用的保溫材料耐火(huǒ)等級不達标,就會爲整個建築的消防安全留下(xià)隐患。高層建築火(huǒ)災的主要特點是煙囪效應強,極易向上迅速蔓延,瞬間形成立體(tǐ)火(huǒ)災,甚至跳躍式發展。同時,在建築外(wài)部風力的作用下(xià),在水平方向上也會瞬間蔓延到其他部位。考慮到建築物(wù)室外(wài)側縱向立體(tǐ)火(huǒ)災的危害性,減少室外(wài)火(huǒ)發展和蔓延造成的損失,建築外(wài)門外(wài)窗應能夠抵擋室外(wài)火(huǒ)的侵入,保證受波及房間的安全。此外(wài),規範中(zhōng)對建築外(wài)門提出0.5 h的完整性要求,也證明該處提及的建築門窗爲普通門窗,因爲我(wǒ)(wǒ)國不允許使用耐火(huǒ)完整性0.5 h的防火(huǒ)門産品。
3、耐火(huǒ)建築門窗與防火(huǒ)門窗的區别
建築外(wài)門窗,作爲建築物(wù)的重要組成部分(fēn),屬于建築外(wài)圍護結構構件。建築物(wù)爲了實現最基本的通風和采光功能,在建築外(wài)牆上設置建築門窗。同時,爲了健康舒适和安全耐久的需要,不斷改善建築門窗的其他性能,比如氣密水密抗風壓性能、反複啓閉性能和節能性能等。目前,爲了滿足整體(tǐ)建築的消防設計目标,又(yòu)提出了耐火(huǒ)完整性要求,對建築外(wài)窗的性能做了一(yī)次擴充和提升。毫無質疑地,耐火(huǒ)完整性要求的提出,應以不降低建築外(wài)窗其他性能指标爲前提。如果說爲了關注安裝在建築外(wài)牆上門窗的耐火(huǒ)完整性,而忽略或降低建築門窗其他性能指标的要求,則不符合新規範的編制初衷。
具備耐火(huǒ)完整性的建築外(wài)門窗,很多人認爲就是沒有隔熱性能要求的防火(huǒ)門窗,這是完全不正确的認識。首先,兩者的主要使用功能不同。非隔熱型防火(huǒ)門窗重點強調的是其防火(huǒ)功能,而對其物(wù)理性能要求很少,或者不做要求。防火(huǒ)窗隻要求氣密性能和抗風壓性能,而防火(huǒ)門基本上沒有要求。具有耐火(huǒ)完整性的建築外(wài)門窗首先應保證的是其物(wù)理力學性能,例如适用性和節能性,而耐火(huǒ)完整性則屬于建築門窗衆多安全性要求其中(zhōng)的一(yī)個指标。其次,兩者的主要制作材料不同。雖然都需要使用防火(huǒ)玻璃,但是防火(huǒ)門窗通常選用熔點高的鋼型材做爲框架,也因此導緻節能性能比較差,不适合做建築外(wài)門窗使用。而建築外(wài)門窗一(yī)般多選用斷熱鋁合金型材和PVC内襯型鋼等節能效果好的材料作爲框架。但因這些型材的熔點較低,故不能用于防火(huǒ)門窗。再有,兩者的啓閉控制方式有所不同。具備開(kāi)啓功能的防火(huǒ)窗,除了正常啓閉操作外(wài),要求額外(wài)配備窗扇啓閉控制裝置,以滿足受火(huǒ)條件下(xià)的自動關閉功能;防火(huǒ)門通常額外(wài)配備防火(huǒ)閉門器或自動閉門裝置。而建築外(wài)窗隻需安裝手動操作的五金啓閉裝置,無須具備受火(huǒ)條件下(xià)門窗扇自動關閉的功能。
以上分(fēn)析可見,即使建築外(wài)門窗需要具備耐火(huǒ)完整性要求,也不應該按非隔熱型防火(huǒ)門窗對待,而應該歸類爲非消防類産品。其耐火(huǒ)完整性性能指标的設計思路、檢測技術和驗收方式,應該和建築門窗應該具備的其他各項物(wù)理力學性能指标相互協調,綜合考慮。
4、檢測技術的解析
目前,我(wǒ)(wǒ)國建築外(wài)門和外(wài)窗耐火(huǒ)完整性檢測技術,按照GB50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》的要求,分(fēn)别采用的是GB/T 7633-2008 《門和卷簾的耐火(huǒ)試驗方法》和GB/T 12513-2006《鑲玻璃構件耐火(huǒ)試驗方法》中(zhōng)規定的檢測條件和判定規則[3][4]。這兩個标準中(zhōng)規定的試驗方法也分(fēn)别是GB 12955-2008《防火(huǒ)門》和GB 16809-2008《防火(huǒ)窗》産品标準中(zhōng)用于衡量防火(huǒ)門、防火(huǒ)窗耐火(huǒ)性能的測試方法[5][6]。雖說防火(huǒ)門窗的耐火(huǒ)性能測試技術發展多年,如今應用到建築外(wài)門外(wài)窗上,有很多規定條款需要論證,其中(zhōng)最關鍵的一(yī)項就是标準升溫曲線的選擇。
我(wǒ)(wǒ)們知(zhī)道,建築火(huǒ)災強度受很多因素控制,比如燃燒材料,通風條件,受火(huǒ)房間大(dà)小(xiǎo)等等。因此,規定統一(yī)的受火(huǒ)條件的實質,是提供一(yī)個能合理代表火(huǒ)災發生(shēng)條件的标準試驗環境,在該試驗環境下(xià),可以比較不同構件的耐火(huǒ)性能,并進行等級劃分(fēn)[7]。标準耐火(huǒ)試驗環境不一(yī)定代表實際火(huǒ)災發生(shēng)的情況,也不一(yī)定表明建築門窗在标準耐火(huǒ)試驗條件下(xià)的耐火(huǒ)性能就是其在真實火(huǒ)災中(zhōng)的耐火(huǒ)性能。
現有的試驗方法标準中(zhōng),包括國内外(wài)标準[8][9][10][11][12],都是依據或參考BS 476-20:1987發展而來,選用室内側火(huǒ)災條件下(xià)的溫度曲線,模拟富氧狀态下(xià)受限空間發生(shēng)的火(huǒ)災環境。因此,依據該溫度曲線進行的試驗,考查的是室内側建築構件的耐火(huǒ)性能。但是,在實際情況下(xià),遭受室外(wài)火(huǒ)侵襲的建築門窗,因室外(wài)火(huǒ)災存在大(dà)量的熱量擴散現象,受火(huǒ)條件不如其在室内側受火(huǒ)條件嚴酷。因此,設計爲室外(wài)側受火(huǒ)的建築門窗耐火(huǒ)性能測試,應該給出較低水平的受火(huǒ)條件,采用室外(wài)火(huǒ)災升溫曲線評價其耐火(huǒ)性能。
室内和室外(wài)火(huǒ)災升溫曲線分(fēn)别由公式1[13]和公式2[14]給出,對應的溫度曲線及對比。
根據兩條不同的升溫曲線的比較可知(zhī),采用室内火(huǒ)和室外(wài)火(huǒ)測試條件下(xià),建築門窗需要承受的溫度差别很大(dà)。在試驗持續到30分(fēn)鍾時,室内火(huǒ)條件下(xià)的溫度達到841℃,高于室外(wài)火(huǒ)條件下(xià)的溫度約160℃;在試驗持續到60分(fēn)鍾時,室外(wài)火(huǒ)溫度已經穩定在680℃,而室内火(huǒ)溫度則達到了945℃,兩者之差約265℃。
由于建築門窗用框架型材的熔點通常較低,在耐火(huǒ)性能測試中(zhōng),升溫曲線的選擇至關重要,也直接影響到耐火(huǒ)完整性測試結果。根據本文之前對國家标準GB 50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》相關條款的分(fēn)析,滿足耐火(huǒ)完整性要求的建築門窗,即有室内側受火(huǒ)條件,也存在室外(wài)側受火(huǒ)條件。因此,在耐火(huǒ)性能測試中(zhōng),應該根據産品實際的設計要求,選擇不同的升溫曲線進行測試,以提供更加科學合理的測試環境,爲建築門窗具備的耐火(huǒ)完整性水平作出客觀的評價。
除了受火(huǒ)條件的選擇外(wài),如何對具有耐火(huǒ)完整性要求的建築門窗整體(tǐ)性能作出綜合的測試評價,也是一(yī)個需要考慮的問題。我(wǒ)(wǒ)們知(zhī)道,普通的建築門窗不做防火(huǒ)性能設計,而隻關注物(wù)理力學性能指标的水平。如今,增加了耐火(huǒ)完整性要求的建築門窗,除非放(fàng)棄現有的各類框架材料,否則不進行框架結構改造,根本無法實現防火(huǒ)要求。而根據目前的研究發現,在對建築門窗結構改造以實現耐火(huǒ)完整性指标的同時,不可避免地會犧牲部分(fēn)的節能性能。因此,建築門窗這兩個重要的性能指标如何協調,也是在建築門窗進行耐火(huǒ)測試技術研究中(zhōng)需要關注的問題。
5、耐火(huǒ)建築門窗的驗收
對具有耐火(huǒ)完整性建築門窗的驗收,是困擾目前衆多門窗企業的一(yī)個環節。即使通過不懈努力開(kāi)發出了滿足國家标準GB 50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》要求的門窗産品,選擇怎樣的檢測機構檢測,以及提供怎樣的驗收證明材料,目前整個行業,包括各個地方政府部門和協會,也都還沒有一(yī)個共識。這樣的局面,導緻各地在實際工(gōng)程驗收中(zhōng),存在非常混亂的局面,嚴重影響了耐火(huǒ)完整性建築門窗的發展和推廣。
公安部消防産品合格評定中(zhōng)心《關于進一(yī)步推動消防産品強制性認證工(gōng)作的通知(zhī)》公消評[2015]31号文件中(zhōng),轉發國家質量監督檢驗檢疫總局、公安部、國家認證認可監督管理委員(yuán)會《關于部分(fēn)消防産品實施強制性産品認證的公告》(2014年第12号公告)中(zhōng),明确規定了實行強制性産品認證的消防産品目錄中(zhōng),包括隔熱型防火(huǒ)門,隔熱型防火(huǒ)窗,隔熱型防火(huǒ)玻璃。在出廠銷售和經營活動中(zhōng)使用時,須獲得公安部消防産品合格評定中(zhōng)心頒發的強制性産品認證證書(shū)。而對于非強制性認證的消防産品,比如非隔熱型防火(huǒ)門窗,則需要由公安部消防産品合格評定中(zhōng)心指定的檢驗機構進行型式認可或強制檢驗。
但是,具有耐火(huǒ)完整性要求的建築門窗,既不屬于隔熱型防火(huǒ)門窗,也不屬于非隔熱型防火(huǒ)門窗。耐火(huǒ)建築門窗隻是屬于具有防火(huǒ)性能要求的建築構件,而不屬于消防産品。依據《建設工(gōng)程消防監督管理規定》(公安部令第106号)第二十一(yī)條規定,消防産品和非消防産品在驗收時,提供的資(zī)料是不同的。對于具有防火(huǒ)性能要求的建築構件,建設單位申請消防驗收時,應提供符合國家标準或者行業标準的證明文件、出廠合格證。其中(zhōng),證明文件爲法定認可的檢驗機構提供的産品型式檢驗報告。
6、總結
本文針對國家标準GB 50016-2014《建築設計防火(huǒ)規範》中(zhōng)關于耐火(huǒ)建築門窗的要求,針對行業内外(wài)關注的一(yī)些問題進行了解釋和分(fēn)析,總結如下(xià):
6.1 設置在避難間的建築外(wài)窗,目的在于承受室外(wài)火(huǒ)的侵襲,而不是用于防止室内火(huǒ)的突破,因此在耐火(huǒ)性能設計和受火(huǒ)條件選擇時,應該考慮室外(wài)側受火(huǒ)的條件。
6.2 設置在無實體(tǐ)牆的上下(xià)層的建築外(wài)窗,是爲了阻止火(huǒ)災通過窗口部位層間竄襲,既包括室内火(huǒ),也包括室外(wài)火(huǒ)。因此,該處設置的建築外(wài)窗,設計時應考慮室内外(wài)雙向耐火(huǒ)性能,并按不同受火(huǒ)面選擇相應的受火(huǒ)條件進行測試。
6.3 對于使用外(wài)牆外(wài)保溫系統的高層建築,當對建築門窗的耐火(huǒ)能力有要求時,應該考慮建築門窗抵抗室外(wài)火(huǒ)侵襲的能力和水平。同時,耐火(huǒ)性能測試中(zhōng),應該選擇室外(wài)火(huǒ)的受火(huǒ)條件。
6.4 建築門窗耐火(huǒ)完整性測試,不應該統一(yī)使用标準火(huǒ)災升溫曲線作爲受火(huǒ)條件,而應根據設計要求選擇不同的火(huǒ)災升溫曲線。
6.5 具備耐火(huǒ)完整性的建築門窗,是在其滿足物(wù)理力學性能要求的前提下(xià),又(yòu)具備标準要求的耐火(huǒ)性能。因此,建築門窗的耐火(huǒ)性能設計思路和測試技術,不能脫離(lí)對其他性能的考慮,尤其是彼此沖突的節能性能,而應該進行門窗整體(tǐ)性能的綜合考慮。
6.6耐火(huǒ)建築門窗,屬于具有防火(huǒ)性能的建築構件,不屬于消防産品。因此,其驗收方式和性能檢驗,應符合具有防火(huǒ)性能要求的建築構件的規定,而不應該依據消防産品的規定。