摘? 要：對于現(xiàn)代高層建筑，幕墻因其獨特的風格、漂亮的外形而備受推崇。本文結合典型案例分析了高層建筑幕墻火災的特性與危害性，指出了現(xiàn)在幕墻火災防治中存在防火檢測標準亟待更新、有關部門安全監(jiān)管不力、消防安全責任方的監(jiān)管淡漠、技術水平和生產(chǎn)條件落后等幾個方面的問題，提出了應及時修訂和完善新材料的檢測標準、合理采用防火玻璃、加大職能部門對高層建筑幕墻監(jiān)督管理力度、對新型保溫材料和幕墻金屬面板材料的防火標準進行重新評估和審定以及推出對新材料、新技術和新設備的研發(fā)激勵機制幾個方面的防治對策。
關鍵詞：高層建筑；幕墻火災；防治對策

Characteristics and Prevention of Curtain-wall Fire Hazards for High-rise Buildings
WANG Yan1，ZHANG Yafeng2
（1. Hefei Fire Detachment, Hefei, 230001）
（2.? Fire Corps Testing Station of Anhui Province , Hefei, 230031）

Abstract: Having unique styles and beautiful appearances, curtain-walls are widely used for high-rise buildings. This paper analyzed the characteristics and damages of curtain-wall fire hazards, pointed out some problems appeared in the prevention of the hazards, such as the pressing update for fire detection standards, the weak supervisory of sections concerned, the indifferent regulation of fire safety involved parties, the low technology level and undeveloped production conditions. Then some solutions to the problems are proposed, recommending that the inspection standards for new materials should be revised and perfected timely, fire-resistant glass be employed reasonably, the supervision and regulation of functional divisions on curtain-walls be strengthened, the fire prevention standards on advanced thermal insulation materials and curtain-wall metal penal materials be reappraised, and the incentive mechanism for research and development of new materials, technologies and equipment be launched.
Key word: High-rise Buildings, curtain-wall fire hazards, prevention
一、引言
建筑幕墻是指由玻璃、金屬、石材、混凝土等面板作墻面板材與金屬構件組成，懸掛在建筑物主體結構上的，不承擔主體結構荷載與作用的建筑外圍護結構。建筑幕墻除了有技術發(fā)展較成熟的玻璃幕墻、金屬幕墻和石材幕墻外，還有現(xiàn)在發(fā)展得較快的多用于大空間的點式幕墻和新型的氣循幕墻、智能幕墻與光電幕墻[1]。
我國建筑幕墻從1978年開始起步，經(jīng)過近30年發(fā)展，特別是二十世紀初90年代的高速發(fā)展，到二十一世紀初，我國已發(fā)展成世界第一幕墻生產(chǎn)大國和使用大國，二十一世紀我國建筑幕墻又繼續(xù)迅猛發(fā)展[1,3]。在建筑業(yè)來看，建筑幕墻是現(xiàn)代建筑派的主要表現(xiàn)特征，在新世紀的現(xiàn)代化城市建筑中具有不可替代的藝術地位。
幕墻因其獨特的風格、漂亮的外形而備受推崇，已成為城市建筑步入現(xiàn)代化的重要標志之一，近年來在人群密集、大型的公共建筑，重要的高層、超高層建筑物的外墻上有著廣泛的市場應用。隨著我國
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作者簡介：王艷(1979.9—? )，女，安徽碭山人，安徽省合肥市公安消防支隊工程師，研究方向：消防安全監(jiān)督管理。
城市化進程的深入，采用幕墻式的大型建筑必然會越來越多，而近幾年的重大火災事故也警示我們有必要對高層建筑幕墻火災特性與防治對策進行深入的探討研究。
二、高層建筑幕墻火災的特性與危害
1.幕墻火災初期時一般在夾層中燃燒，不容易探測和預防; 現(xiàn)在幕墻內廣泛使用的保溫材料EPS(模塑聚苯板)、XPS(擠塑聚苯板)、PU(硬泡聚氨酯板)等，其防火性能大多為B2可燃級或B1難燃級，且燃燒產(chǎn)物含有大量有毒氣體[2]。國家住建部與公安部聯(lián)合下發(fā)的[2009年]46號文件規(guī)定：對于防火安全要求高的場合，要求采用不燃A級材料。據(jù)此要求，目前只有無機材料可達到A級防火要求（如巖棉），但無機材料的保溫導熱系數(shù)比聚氨酯等有機保溫材料大得多，即保溫性能較差，根本難以達到國家規(guī)定的建筑節(jié)能指標要求。
2.因為玻璃、石材是脆性材料，其抗火性差，溫度達到250度時玻璃即會炸裂。一般幕墻的玻璃、石材、復合金屬板材均不耐火，當受熱或遇火燒時易變形、破碎毀壞而造成幕墻大面積掉落，火焰就從幕墻破碎洞口的外側卷進上層室內[4]。
3.垂直幕墻與建筑物各樓層樓板、房間間墻的縫隙，在提高建筑物的隔熱和保溫性能的同時，也增大了火災危險性。如縫隙未經(jīng)處理或處理不恰當，且消防系統(tǒng)不完善情況下，濃煙也可通過縫隙向上層擴散彌漫，造成人員窒息，而火苗則通過縫隙往上層竄[6]。這些縫隙和幕墻破裂的洞口就成了引火通道，串煙串火，釀成更大的火災。
4.幕墻雖然本身并不燃燒，但很容易達到耐火極限而掉落，這樣就會出現(xiàn)抽風作用，火焰沿外墻上卷延燒，成為火勢蔓延的途徑[7]。玻璃幕墻使用的鋁塑板是火災迅速蔓延的原因。
5.超高建筑中存在的大量豎向管道，由于豎管的煙囪效應，火災蔓延迅速，撲救困難。據(jù)測定，在火災初起階段，火焰、煙氣在水平方向擴散速度為0.3m/s，在猛烈階段，火焰、煙氣擴散速度為3m/s~ 4m/s。特別是高溫煙氣和火焰通過這些途徑能在幾十秒內造成整幢大樓失火。
6.隨著全社會對低碳經(jīng)濟的大力倡導，節(jié)能環(huán)保再次成為倍受矚目的焦點，在建筑業(yè)墻體保溫技術是近年來大力推廣的建筑節(jié)能措施之一，但是目前高層建筑所使用的保溫材料，基本沒有防火功能，一旦點燃迅速蔓延很難施救。
7.室內的大火可將石材幕墻掛石板的不銹鋼板和鋼材軟化而失去強度致使石板剝離從天而降[3]，威脅行人安全。可見，幕墻的防火不當不但嚴重影響建筑物的使用安全性，還嚴重危害人民生命財產(chǎn)安全和其他公眾利益，所以幕墻的防火是一項非常重要的工作，建設主體各方都不可掉以輕心。
三、高層建筑幕墻火災案例及暴露的相關問題
1. 近年來國內外高層建筑幕墻火災案例
1988年洛杉磯第一洲際銀行大樓（62層）起火后，由于幕墻玻璃很快破裂，火焰沿外墻上卷延燒，造成十分慘重損失。2009年2月9日，在建的電視文化中心（TVCC）北配樓大火持續(xù)六小時，火災由燃放煙花引起。建筑物過火面積8490平方米，造成直接經(jīng)濟損失16383萬元?；馂脑蛳等紵亩Y花熔化點燃鈦鋅合金板，焰火燒穿頂面的鋁板后，點著了無阻燃劑的發(fā)泡聚氨酯引起。2009年4月19日，南京中環(huán)國際廣場的50層高樓，大火沿著兩個相臨空調外機井，從9樓蔓延至頂層，燃燒物主要為井壁的保溫層，火災原因系空調安裝工在安裝空調外機時，焊渣掉落至下方可燃物上引起，過火面積約400平方米。 2010年5月31日，南通市新城區(qū)277.96米的中南匯泉國際廣場在進行外部裝修時發(fā)生火災，火災燒毀了大樓西南角外表幕墻的保溫材料，火災原因系電焊工在切割鋼筋時，產(chǎn)生的火花引燃外墻保溫材料引起，火災直接財產(chǎn)損失約為12萬元。沈陽皇朝萬鑫大火2011年2月3日零時30分許，東北第一高的首家白金五星級酒店沈陽皇朝萬鑫酒店發(fā)生火災，大火持續(xù)近10個小時，火災是由燃放煙花引起。 酒店造價約為27億元，除了C座未受太大影響以外，A、B兩座酒店公寓已經(jīng)幾乎全部損失。
2. 高層建筑幕墻火災暴露出我國現(xiàn)階段的消防管理在以下幾個方面存在缺失：
(1) 建筑制品和構件的防火檢測標準和規(guī)范亟待更新：我國目前使用GB 8624—1997《建筑材料燃燒性能分級》的標準，該項標準是基于國外標準DIN 4102-1結合我國實際所制定的[5]。2002 年歐盟標準委員會（EN）制定并頒布了歐盟統(tǒng)一的材料燃燒性能分級標準，即EN 13501-1：2002《建筑制品和構件的火災分級 第1 部分：用對火反應試驗數(shù)據(jù)的分級》，以此統(tǒng)一了建筑制品對火反應燃燒性能分級的程序。該標準實施后，歐盟成員國原各自的材料分級標準（包括DIN 4102-1）廢止。也就是說，GB 8624—1997《建筑材料燃燒性能分級》標準依據(jù)的國外標準已不復存在?，F(xiàn)行的《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中也沒有具體的針對外墻保溫系統(tǒng)的防火設計規(guī)范，對外墻保溫系統(tǒng)也缺乏分級標準和使用范圍限定，一些生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品說明書中也缺少耐火性指標針對這種情況。
鑒于上述，我國應盡快出臺有關建筑制品和構件的防火設計、檢測標準和規(guī)范，以適合新環(huán)境條件下的需要。
(2) 管理上的缺位：雖然保溫材料的生產(chǎn)到使用要經(jīng)過層層把關和驗收，但是大部分檢測機構都只是僅對來樣負責，對于具體工程中使用的和送檢的是不是同一材料就不得而知。在2011年央視3?15晚會上 “易燃板上墻，阻燃板送檢”的真相就說明了這一點。從晚會中可以看出，監(jiān)理一職形同虛設，施工方和保溫材料生產(chǎn)企業(yè)更是緊密配合，做足表面文章，有關部門安全監(jiān)管不力導致不符合國家標準的保溫材料順利蒙混過關，進入工地。
(3) 消防安全責任方的監(jiān)管缺失：在相關法律法規(guī)中，對相關責任人做了規(guī)定，即同一建筑物由兩個以上單位管理或者使用的，應當明確各方的消防安全責任，并確定責任人對共用的疏散通道、安全出口、建筑消防設施和消防車通道進行統(tǒng)一管理。這個“統(tǒng)一管理人”責任重大，即指企業(yè)或住宅的物業(yè)管理公司。統(tǒng)一的消防安全管理制度包括：消防安全例會，消防安全教育、培訓，防火檢查、巡查，安全疏散設施管理，消防值班，消防設施、器材維護管理，火災隱患整改，用火、用電安全管理，易燃易爆危險物品和場所防火防爆，專職和志愿消防隊的組織管理，滅火和應急疏散預案演練，燃氣和電氣設備的檢查和管理，消防安全工作考評和獎懲，消防安全重點部位管理、消防檔案管理和其他必要的消防安全管理內容。但在現(xiàn)實工作中，由于責任人的監(jiān)督管理不到位，消防安全隱患問題由來已久，顯而易見。
(4) 消防安全意識上的淡漠：近年來，建筑工地火災頻發(fā)，這與使用大量尼龍網(wǎng)、聚氨酯泡沫等易燃材料的堆積和暴露在外有關；施工作業(yè)現(xiàn)場消防管理混亂，安全防護措施不落實；電焊工無特種作業(yè)人員資格證，且一味追求工程進度，嚴重違反操作規(guī)程的現(xiàn)象司空見慣。
(5) 歷史遺留問題上的欠賬：部分高層建筑系多產(chǎn)權建筑或無責任主體建筑，存在火災隱患卻無法籌集整改資金；一些高層建筑業(yè)主擅自對幕墻進行改造，致使防火分隔被破壞，短時間內無法整改完畢，埋下諸多隱患。
(6) 技術水平和生產(chǎn)條件上的制約：隨著高層建筑數(shù)量越來越多、高度越來越高、功能越來越多以及新材料、新工藝、新技術的廣泛應用，給火災防控工作帶來了新情況、新問題。雖然國內市場上有一些保溫材料的燃燒性能達到A級（不燃級）標準，但這些材料由于技術水平、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)能力等所制約，且不是短時間內可以解決的，所以，在當前條件下還不能廣泛用于外墻外保溫體系。
(7) 相關研究上的不足：由于幕墻是一種近些年才開始廣泛采用的建筑形式，對于這種結構中的內部保溫材料發(fā)生火災后的燃燒特性和發(fā)展特點還缺乏相關的研究[9]，相關材料的防火標準和管理規(guī)定大多是在發(fā)生重大火災后的行政決定，缺乏大量的實驗數(shù)據(jù)支持和科學的論斷，這種應急制定的標準和管理規(guī)定容易導致基層執(zhí)行困難，難以持久。要改變這種危機式標準制定方式必須建立專業(yè)的為制定消防標準而服務的科研機構或者管理部門在相關建筑形式開始出現(xiàn)時及早委托專業(yè)機構展開相關的課題研究，盡早推出建筑規(guī)范和材料的防火要求。
四、高層建筑幕墻防火的一點意見和建議
1. 不斷修訂和完善新材料的檢測標準。隨著火災科學和消防工程學科領域研究的不斷深入和發(fā)展，對燃燒特性的內涵也從單純的火焰?zhèn)鞑ズ吐?，擴展到包括燃燒熱釋放速率、燃燒熱釋放量、燃燒煙密度以及燃燒物毒性等參數(shù)。有關部門和單位應組織制定消防地方標準和容易引發(fā)火災事故的產(chǎn)品防火性能標準。
2006年我國發(fā)布了GB 8624—2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》，2007年開始實施。由于參照EN 13501-1：2002 對GB 8624—1997 進行的修訂將對我國燃燒性能分級體系進行根本性改變，對新體系的認識、熟悉需要一定的過程；而GB 8624 作為基礎標準被諸多規(guī)范和標準引用，這些規(guī)范和標準的修訂都需要一定的時間，為了有利于新體系的實施，不至于影響產(chǎn)品的研究、生產(chǎn)和監(jiān)督，現(xiàn)在國內除了國家防火建筑材料質量監(jiān)督檢驗中心以及個別檢測機構應用新的分級標準，其余的還是沿用97版的分級標準。由于新標準的檢驗方法更接近實際，也更具代表性，所以全面采用新標準已是迫在眉睫，高科技的發(fā)展催生更多新型材料的誕生，對應新材料的檢測標準也應該不斷修訂和完善。
2. 對幕墻施工、驗收過程嚴格把關。連接緊密的板材由于不容易與空氣接觸，在火焰作用下保持結構性能好，不易燃燒。所以在幕墻及保溫層的施工中，無論何種連接方式，都應對板間連接、卡口、封口等做有效加固，包括焊接、螺釘連接、鉚釘連接等，特別是做好板材與承重、支撐構建的連接。
應擴大鋼結構在幕墻中的應用：鋁的熔點約為700℃，鋅的熔點約為400℃，都遠低于鋼的熔點1450℃。在TVCC火災后，現(xiàn)場可見鈦鋅板和保溫層全部燒失，惟有鋼骨架和鋼板雖然變形扭曲，但依然在位。許多幕墻火災都出現(xiàn)過20分鐘鋁骨架熔化，面板失去支撐而掉下的現(xiàn)象。防火玻璃必須采用鋼骨架，已經(jīng)成為公認的做法。一般玻璃幕墻則仍然以鋁型材為主，但是大型公共建筑的玻璃幕墻和玻璃采光頂已普遍采用鋼結構支承。
要提高防火封堵密封作業(yè)質量：《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB 50045-95 2005版）中對建筑幕墻的設置提出了下列規(guī)定：（1）窗檻墻、窗間墻的填充材料應采用不燃燒材料。當外墻采用耐火極限不低于1小時的不燃燒體時，其墻內填充材料可采用難燃燒材料。（2）無窗檻墻或窗檻墻高度小于0.80m的建筑幕墻，應在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1小時、高度不低于0.80m的不燃燒體群墻或防火玻璃群墻。（3）建筑幕墻于每層樓板、隔墻出的縫隙，應采用防火封堵材料封堵?！督ㄖ阑鸱舛聭眉夹g規(guī)程》（CECS 154：2003）對設計的貫穿防火封堵組件在正常使用或發(fā)生火災時，應保持本身結構的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)脫落、位移和開裂現(xiàn)象。依據(jù)上述規(guī)范和規(guī)定的要求，對于重要公共建筑、電信建筑、精密電子工業(yè)建筑和人員密集、對煙氣比較敏感場所中的防火封堵，宜采用阻煙效果良好的貫穿防火封堵組件。建筑幕墻與樓板、窗間墻或窗檻墻之間的建筑縫隙，應采用具有伸縮能力的防火封堵材料進行封堵，如有機堵料防火封堵漆或防火填縫膠等?！恫Ａ粔こ碳夹g規(guī)范》（JGJ102-2003）中也要求承托板與主體結構、幕墻結構及承托板之間的縫隙宜填充防火密封材料。
3. 合理采用防火玻璃以提高幕墻的防火性[8]。防火玻璃是指：在規(guī)定的耐火試驗中能保持其完整性和隔熱性的特種玻璃。普通建筑外窗作為建筑物外圍結構的開口部位，是火勢躍層向上蔓延的重要通道。
使用防火玻璃時有幾點必須注意：（1）選用防火玻璃前，要先清楚由防火玻璃組成的防火構件的消防具體要求，是防火、隔火還是隔煙，耐火極限要求等。（2）防火玻璃的耐火極限與板塊的大小關系密切，不能簡單地以供應商的資料進行簡單的認定。防火玻璃的耐火極限是根據(jù)GB 15763. 1-2001建筑用安全玻璃防火玻璃標準，測試樣件的最小規(guī)格為1100mm×600mm。防火玻璃屬于剛性脆質材料，其耐火性能很大程度上取決于玻璃尺寸。尺寸越大，耐火性能越低。（3）單片和復合灌注型防火玻璃不能象普通平板玻璃那樣用玻璃刀切割，必須定尺加工，但復合型（干法）防火玻璃可以達到可切割的要求。（4） 選用防火玻璃組成防火構件時，除考慮玻璃的防火耐久性能外，其支承結構和各元素也必須滿足耐火的需要，如采用鋼骨架。
4. 職能部門加大對高層建筑幕墻監(jiān)督管理力度，把好火災防控源頭關。可以依托各級消防安全委員會組織成員單位如：安監(jiān)、規(guī)劃、建設、質量技術監(jiān)督等部門加強對涉及消防安全的審批項目的監(jiān)管。負責行政審批的部門必須依法嚴格審批，并對取得批準的單位和個人實施嚴格監(jiān)督檢查；對未依法取得批準擅自從事有關活動的，負責行政審批的部門發(fā)現(xiàn)或者接到舉報后，應當立即予以查封、取締，并依法給予行政處罰；屬于經(jīng)營單位的，應依法吊銷營業(yè)執(zhí)照。我國部分省市出臺的相關規(guī)定對加大對高層建筑幕墻監(jiān)督管理力度起到了很好的示范作用[*]。
5. 重視工程防火，加大焊工等重點操作人員的消防安全意識培訓教育，落實施工中的防火規(guī)程?！吨腥A人民共和國消防法》明確規(guī)定進行電焊、氣焊等具有火災危險作業(yè)的人員必須持證上崗，并遵守消防安全操作規(guī)程。以合肥市2009年-2011年期間火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例：因生產(chǎn)作業(yè)引發(fā)的火災起數(shù)占2.4%，火災損失占26.8% ，燒損建筑面積占16.2%。雖然火災起數(shù)所占比例不大，但火災損失嚴重。對施工過程中有明火作業(yè)的，應分等級辦理和落實動火審批手續(xù)，有關單位消防管理人員要到現(xiàn)場進行檢查測定，制定動火作業(yè)方案，采取有效的消防安全防范措施。同時，做好建筑焊工、施工操作人員作業(yè)時的防火安全教育工作，要求施工單位對于機械等設備安裝過程中，由于火花引起的火災要引起高度重視。高效預防、應對建筑工地火災，對減少火災數(shù)量和控制財產(chǎn)損失起到事半功倍的作用。
6. 對新型保溫材料和幕墻金屬面板材料的防火標準進行重新評估和審定。中央電視臺新址北配樓的火災給我們帶來了沉痛的教訓。該樓共30層，高159米，建筑面積103648平方米，主體結構為鋼筋混凝土結構，外立面裝修材料南北側為玻璃幕墻，東西立面為鈦鋅板幕墻，幕墻外層表皮保溫材料為擠塑板，內層表皮保溫材料為防火棉，外層表皮防水材料為三元乙丙防水膜?；馂陌l(fā)生當晚燃放的煙火是A類禮炮及禮花彈，制作的主要原料為氯酸鉀、硝酸鋇、鎂等元素組成，其燃燒時溫度可達1700℃以上。燃燒的禮花一旦落在鈦鋅合金板（鈦鋅合金板熔點在418℃左右）上后，很快會將其熔化點燃；火災初步勘察結果顯示，燃燒主要集中在鈦鋅合金板下面的保溫層，大樓所使用新型節(jié)能保溫材料過火極快，火勢沿保溫材料向上下左右多方向迅速蔓延，瞬間從北配樓頂部蔓延到整個大樓。目前這種新型材料在很多建筑中都有使用，我們必須予以高度重視，盡快對這種新型材料的防火標準進行重新評估和審定。
7. 加強室外火災隱患的排查。以往在建筑消防的控制中，關注的主要是室內原因（如電線短路、廚房事故、煤氣泄露等）引燃建筑部件，而近年幾起嚴重的火災實例卻是從外到內的蔓延形成。因此，在重視材料防火特性的同時，應注意外部火災隱患的排除。
8. 加大新建筑形式火災的研究投入。對門窗幕墻、采光頂及屋面的防火試驗研究，走高等院校、科研院所與幕墻企業(yè)相結合聯(lián)合研制的道路，掌握火災發(fā)生的機理及發(fā)展過程，針對火災每個階段的特點，研究可行的預防措施。對幕墻及屋面所用材料應進行深入研究，哪些材料可用，哪些材料慎用，哪些材料禁用，為門窗幕墻企業(yè)提出可行的指導意見。
9. 盡早推出對新材料、新技術和新設備的研發(fā)激勵機制。充分調動社會資源，激勵企業(yè)開發(fā)新的保溫材料、新的火災探測技術和新的火災撲救設備。隨著我國城市化進程的深入，要建立環(huán)保、經(jīng)濟、安全的新城市，這些新材料、新技術和新設備的需求必然會越來越大，及早出臺相關的獎勵政策不但是現(xiàn)實社會發(fā)展的需要，也可以本質上減少社會火災風險，保障消防安全產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

注*：2011年2月25日南京市第十四屆人民代表大會常務委員會批準的《南京市消防條例》第三十二條規(guī)定：“建筑物外墻和屋面保溫材料的燃燒性能和防火構造應當符合國家相關規(guī)定”，同時，“建筑物、構筑物不得使用發(fā)泡聚苯乙烯等可燃泡沫夾芯板”。 一旦違反規(guī)定，單位最高罰金5萬元。

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