建筑門窗耐火完整性要求解析

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　　1、前言

　　建筑技術(shù)的發(fā)展，從未松懈過對消防設(shè)計的重視。我國之前各個版本的建筑設(shè)計防火規(guī)范，都對建筑材料的防火性能、防火分區(qū)、以及防火墻的設(shè)計布局，做出了具體規(guī)定。對于防火墻上需要設(shè)置通道的部位，也按具體的功能要求，設(shè)計有防火門、防火窗、以及防火卷簾等。但是，近年來由于建筑高度的不斷增加，導(dǎo)致高層建筑（詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供）對防火的要求也越來越高，現(xiàn)有的防火技術(shù)一定程度上無法滿足要求。高層建筑火災(zāi)因火勢的卷吸效應(yīng)，在縱向上發(fā)展迅猛，對救援設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）和人員的要求很高。同時，因建筑節(jié)能需要而廣泛采用的外墻外保溫系統(tǒng)，也對幕墻式建筑帶來極大的火災(zāi)安全隱患。一旦外墻外保溫材料被點燃，就會在其附存的狹窄空腔內(nèi)借助抽煙助燃效應(yīng)，對建筑外圍護結(jié)構(gòu)，包括建筑門窗產(chǎn)生毀滅性的破壞,進而影響到建筑物室內(nèi)的安全。為了解決高層建筑發(fā)展和節(jié)能要求提高帶來的消防安全問題，國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》對建筑外墻上的建筑門窗，首次提出了耐火完整性要求。

　　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。可以說，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(biāo)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。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，引起了國家和社會對建筑門窗耐火性能的重視。建筑外門、外窗作為建筑物內(nèi)部與外界大氣連通的主要通道，其耐火完整性性能的優(yōu)劣，直接影響著火災(zāi)發(fā)生后發(fā)展和蔓延的規(guī)模。

　　但是，目前我國在建筑外門外窗耐火性能方面的政策性文件不是很完善，相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也不健全，導(dǎo)致在實際生產(chǎn)和經(jīng)營活動中，不同部門對建筑門窗耐火完整性要求的理解不盡相同，出現(xiàn)很多的分歧。鑒于此，本文針對目前對建筑門窗耐火完整性要求爭論的熱點問題，分別從具備耐火完整性要求的建筑門窗的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范解釋、與防火門窗的區(qū)別、檢測技術(shù)和工程驗收等方面，進行闡述和梳理，旨在解決目前行業(yè)內(nèi)外普遍存在的困惑，為建筑門窗行業(yè)的正軌運行與有序發(fā)展提高參考。

　　2、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相關(guān)條文解析

　　建筑門窗耐火完整性要求，首次由2015年5月1日實施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》提出。為了響應(yīng)規(guī)范的要求，隨后實施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》中，規(guī)定了建筑門窗耐火完整性不應(yīng)低于0.5 h[2]，也自此將耐火完整性作為建筑門窗的一項基本性能，納入到建筑門窗標(biāo)準(zhǔn)體系中。目前正在編制中的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8478-20XX《鋁合金門窗》，也將耐火完整性作為鋁合金門窗的一個基本性能，提出了具體要求。

　　公安部消防局法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)處副處長沈紋，對GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的出臺背景、重要意義及主要內(nèi)容進行了詳細解讀。他指出，新規(guī)范目的之一旨在解決國內(nèi)超高層建筑發(fā)展越來越迅猛，高度越來越高，發(fā)生火災(zāi)時過度依靠外部救援的問題，著重加強了建筑自身防御火災(zāi)技術(shù)措施的規(guī)定。規(guī)范中，對建筑門窗提出了以下具體要求[1]：

　　2.1規(guī)范第5.5.32條中，要求建筑高度大于54m的住宅建筑，在每戶設(shè)置的避難間，其內(nèi)門應(yīng)采用乙級防火門，其外窗的耐火完整性不宜低于1.00h。

　　此條編制的初衷，是設(shè)置一間安全條件更高的房間，并保證其在一定時間內(nèi)，處于相對安全的環(huán)境中，為逃生和救援留出時間。基于這個考慮，設(shè)置在房間內(nèi)墻中的乙級防火門，可以抵擋室內(nèi)火的侵入，既可以滿足耐火完整性要求，又具備一定的隔熱能力。而室外側(cè)發(fā)生火災(zāi)時，需要設(shè)置在外墻上的外窗具備抵御室外火侵入的能力，考慮到人員不必留在避難間內(nèi)，故而只提出了耐火完整性要求，而未提出隔熱性要求。基于以上分析，該處配置的建筑外窗，設(shè)計時應(yīng)該考慮抵抗室外火的能力。

　　2.2規(guī)范第6.2.5條指出，對于建筑外墻上、下層外窗之間設(shè)置防火玻璃墻的，其外窗的耐火完整性在高層建筑和多層建筑中分別不應(yīng)低于1.00h和0.50h。

　　目前，建筑中采用落地窗，或者上、下層之間不設(shè)置實體墻而用防火玻璃墻的現(xiàn)象比較普遍。即使設(shè)置的防火玻璃墻滿足防火要求，如果配套使用的建筑外窗不具備耐火完整性，一旦發(fā)生火災(zāi)，無論室內(nèi)側(cè)還是室外側(cè)，都會導(dǎo)致火災(zāi)突破外窗而在水平和豎直方向上蔓延。因此，此條規(guī)定的目的，是為了防止層間竄火，控制火勢的發(fā)展和蔓延。該處配置的建筑外窗，耐火完整性設(shè)計時，既要考慮室外火的侵入，也要能夠阻止室內(nèi)火的突破。

　　2.3 規(guī)范第6.7.7條要求，當(dāng)建筑的外墻外保溫系統(tǒng)采用燃燒性能為B1、B2級的保溫材料時，除了采用B1級保溫材料且建筑高度不大于24m的公共建筑或采用B1級保溫材料且建筑高度不大于27m的住宅建筑外，建筑外墻上門、窗的耐火完整性不應(yīng)低于0.50h。

　　近些年，為了提高建筑物整體節(jié)能水平，建筑外墻外保溫系統(tǒng)被大量廣泛地使用。一旦高層建筑工程中采用的保溫材料耐火等級不達標(biāo)，就會為整個建筑的消防安全留下隱患。高層建筑火災(zāi)的主要特點是煙囪效應(yīng)（詞條“煙囪效應(yīng)”由行業(yè)大百科提供）強，極易向上迅速蔓延，瞬間形成立體火災(zāi)，甚至跳躍式發(fā)展。同時，在建筑外部風(fēng)力的作用下，在水平方向上也會瞬間蔓延到其他部位。考慮到建筑物室外側(cè)縱向立體火災(zāi)的危害性，減少室外火發(fā)展和蔓延造成的損失，建筑外門外窗應(yīng)能夠抵擋室外火的侵入，保證受波及房間的安全。此外，規(guī)范中對建筑外門提出0.5 h的完整性要求，也證明該處提及的建筑門窗為普通門窗，因為我國不允許使用耐火完整性0.5 h的防火門產(chǎn)品。

　　3、耐火建筑門窗與防火門窗的區(qū)別

　　建筑外門窗，作為建筑物的重要組成部分，屬于建筑外圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件。建筑物為了實現(xiàn)最基本的通風(fēng)和采光功能，在建筑外墻上設(shè)置建筑門窗。同時，為了健康舒適和安全耐久的需要，不斷改善建筑門窗的其他性能，比如氣密水密抗風(fēng)壓性能、反復(fù)啟閉性能和節(jié)能性能等。目前，為了滿足整體建筑的消防設(shè)計目標(biāo)，又提出了耐火完整性要求，對建筑外窗的性能做了一次擴充和提升。毫無質(zhì)疑地，耐火完整性要求的提出，應(yīng)以不降低建筑外窗其他性能指標(biāo)為前提。如果說為了關(guān)注安裝在建筑外墻上門窗的耐火完整性，而忽略或降低建筑門窗其他性能指標(biāo)的要求，則不符合新規(guī)范的編制初衷。

　　具備耐火完整性的建筑外門窗，很多人認為就是沒有隔熱性能要求的防火門窗，這是完全不正確的認識。首先，兩者的主要使用功能不同。非隔熱型防火門窗重點強調(diào)的是其防火功能，而對其物理性能要求很少，或者不做要求。防火窗只要求氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）能和抗風(fēng)壓性能，而防火門基本上沒有要求。具有耐火完整性的建筑外門窗首先應(yīng)保證的是其物理力學(xué)性能，例如適用性和節(jié)能性，而耐火完整性則屬于建筑門窗眾多安全性要求其中的一個指標(biāo)。其次，兩者的主要制作材料不同。雖然都需要使用防火玻璃，但是防火門窗通常選用熔點高的鋼型材（詞條“鋼型材”由行業(yè)大百科提供）做為框架，也因此導(dǎo)致節(jié)能性能比較差，不適合做建筑外門窗使用。而建筑外門窗一般多選用斷熱鋁合金型材和PVC內(nèi)襯型鋼等節(jié)能效果好的材料作為框架。但因這些型材的熔點較低，故不能用于防火門窗。再有，兩者的啟閉控制方式有所不同。具備開啟功能的防火窗，除了正常啟閉操作外，要求額外配備窗扇啟閉控制裝置，以滿足受火條件下的自動關(guān)閉功能;防火門通常額外配備防火閉門器或自動閉門裝置。而建筑外窗只需安裝手動操作的五金（詞條“五金”由行業(yè)大百科提供）啟閉裝置，無須具備受火條件下門窗扇自動關(guān)閉的功能。

　　以上分析可見，即使建筑外門窗需要具備耐火完整性要求，也不應(yīng)該按非隔熱型防火門窗對待，而應(yīng)該歸類為非消防類產(chǎn)品。其耐火完整性性能指標(biāo)的設(shè)計思路、檢測技術(shù)和驗收方式，應(yīng)該和建筑門窗應(yīng)該具備的其他各項物理力學(xué)性能指標(biāo)相互協(xié)調(diào)，綜合考慮。

　　4、檢測技術(shù)的解析

　　目前，我國建筑外門和外窗耐火完整性檢測技術(shù)，按照GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，分別采用的是GB/T 7633-2008 《門和卷簾的耐火試驗方法》和GB/T 12513-2006《鑲玻璃構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）耐火試驗方法》中規(guī)定的檢測條件和判定規(guī)則[3][4]。這兩個標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗方法也分別是GB 12955-2008《防火門》和GB 16809-2008《防火窗》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中用于衡量防火門、防火窗耐火性能的測試方法[5][6]。雖說防火門窗的耐火性能測試技術(shù)發(fā)展多年，如今應(yīng)用到建筑外門外窗上，有很多規(guī)定條款需要論證，其中最關(guān)鍵的一項就是標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線的選擇。

　　我們知道，建筑火災(zāi)強度受很多因素控制，比如燃燒材料，通風(fēng)條件，受火房間大小等等。因此，規(guī)定統(tǒng)一的受火條件的實質(zhì)，是提供一個能合理代表火災(zāi)發(fā)生條件的標(biāo)準(zhǔn)試驗環(huán)境，在該試驗環(huán)境下，可以比較不同構(gòu)件的耐火性能，并進行等級劃分[7]。標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗環(huán)境不一定代表實際火災(zāi)發(fā)生的情況，也不一定表明建筑門窗在標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗條件下的耐火性能就是其在真實火災(zāi)中的耐火性能。

　　現(xiàn)有的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)中，包括國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)[8][9][10][11][12]，都是依據(jù)或參考BS 476-20:1987發(fā)展而來，選用室內(nèi)側(cè)火災(zāi)條件下的溫度曲線，模擬富氧狀態(tài)下受限空間發(fā)生的火災(zāi)環(huán)境。因此，依據(jù)該溫度曲線進行的試驗，考查的是室內(nèi)側(cè)建筑構(gòu)件的耐火性能。但是，在實際情況下，遭受室外火侵襲的建筑門窗，因室外火災(zāi)存在大量的熱量擴散現(xiàn)象，受火條件不如其在室內(nèi)側(cè)受火條件嚴(yán)酷。因此，設(shè)計為室外側(cè)受火的建筑門窗耐火性能測試，應(yīng)該給出較低水平的受火條件，采用室外火災(zāi)升溫曲線評價其耐火性能。

　　室內(nèi)和室外火災(zāi)升溫曲線分別由公式1[13]和公式2[14]給出，對應(yīng)的溫度曲線及對比見圖1所示。

圖1 室內(nèi)和室外火升溫曲線圖

　　根據(jù)圖1中兩條不同的升溫曲線的比較可知，采用室內(nèi)火和室外火測試條件下，建筑門窗需要承受的溫度差別很大。在試驗持續(xù)到30分鐘時，室內(nèi)火條件下的溫度達到841℃，高于室外火條件下的溫度約160℃;在試驗持續(xù)到60分鐘時，室外火溫度已經(jīng)穩(wěn)定在680℃,而室內(nèi)火溫度則達到了945℃，兩者之差約265℃。

　　由于建筑門窗用框架型材的熔點通常較低，在耐火性能測試中，升溫曲線的選擇至關(guān)重要，也直接影響到耐火完整性測試結(jié)果。根據(jù)本文之前對國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》相關(guān)條款的分析，滿足耐火完整性要求的建筑門窗，即有室內(nèi)側(cè)受火條件，也存在室外側(cè)受火條件。因此，在耐火性能測試中，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品實際的設(shè)計要求，選擇不同的升溫曲線進行測試，以提供更加科學(xué)合理的測試環(huán)境，為建筑門窗具備的耐火完整性水平作出客觀的評價。

　　除了受火條件的選擇外，如何對具有耐火完整性要求的建筑門窗整體性能作出綜合的測試評價，也是一個需要考慮的問題。我們知道，普通的建筑門窗不做防火性能設(shè)計，而只關(guān)注物理力學(xué)性能指標(biāo)的水平。如今，增加了耐火完整性要求的建筑門窗，除非放棄現(xiàn)有的各類框架材料，否則不進行框架結(jié)構(gòu)（詞條“框架結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）改造，根本無法實現(xiàn)防火要求。而根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)，在對建筑門窗結(jié)構(gòu)改造以實現(xiàn)耐火完整性指標(biāo)的同時，不可避免地會犧牲部分的節(jié)能性能。因此，建筑門窗這兩個重要的性能指標(biāo)如何協(xié)調(diào)，也是在建筑門窗進行耐火測試技術(shù)研究中需要關(guān)注的問題。

　　5、耐火建筑門窗的驗收

　　對具有耐火完整性建筑門窗的驗收，是困擾目前眾多門窗企業(yè)的一個環(huán)節(jié)。即使通過不懈努力開發(fā)出了滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求的門窗產(chǎn)品，選擇怎樣的檢測機構(gòu)檢測，以及提供怎樣的驗收證明材料，目前整個行業(yè)，包括各個地方政府部門和協(xié)會，也都還沒有一個共識。這樣的局面，導(dǎo)致各地在實際工程驗收中，存在非常混亂的局面，嚴(yán)重影響了耐火完整性建筑門窗的發(fā)展和推廣。

　　公安部消防產(chǎn)品合格評定中心《關(guān)于進一步推動消防產(chǎn)品強制性認證工作的通知》公消評[2015]31號文件中，轉(zhuǎn)發(fā)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、公安部、國家認證認可監(jiān)督管理委員會《關(guān)于部分消防產(chǎn)品實施強制性產(chǎn)品認證的公告》(2014年第12號公告)中，明確規(guī)定了實行強制性產(chǎn)品認證的消防產(chǎn)品目錄中，包括隔熱型防火門，隔熱型防火窗，隔熱型防火玻璃。在出廠銷售和經(jīng)營活動中使用時，須獲得公安部消防產(chǎn)品合格評定中心頒發(fā)的強制性產(chǎn)品認證證書。而對于非強制性認證的消防產(chǎn)品，比如非隔熱型防火門窗，則需要由公安部消防產(chǎn)品合格評定中心指定的檢驗機構(gòu)進行型式認可或強制檢驗。

　　但是，具有耐火完整性要求的建筑門窗，既不屬于隔熱型防火門窗，也不屬于非隔熱型防火門窗。耐火建筑門窗只是屬于具有防火性能要求的建筑構(gòu)件，而不屬于消防產(chǎn)品。依據(jù)《建設(shè)工程消防監(jiān)督管理規(guī)定》(公安部令第106號)第二十一條規(guī)定，消防產(chǎn)品和非消防產(chǎn)品在驗收時，提供的資料是不同的。對于具有防火性能要求的建筑構(gòu)件，建設(shè)單位申請消防驗收時，應(yīng)提供符合國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的證明文件、出廠合格證。其中，證明文件為法定認可的檢驗機構(gòu)提供的產(chǎn)品型式檢驗報告。

　　6、總結(jié)

　　本文針對國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中關(guān)于耐火建筑門窗的要求，針對行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的一些問題進行了解釋和分析，總結(jié)如下：

　　6.1 設(shè)置在避難間的建筑外窗，目的在于承受室外火的侵襲，而不是用于防止室內(nèi)火的突破，因此在耐火性能設(shè)計和受火條件選擇時，應(yīng)該考慮室外側(cè)受火的條件。

　　6.2 設(shè)置在無實體墻的上下層的建筑外窗，是為了阻止火災(zāi)通過窗口部位層間竄襲，既包括室內(nèi)火，也包括室外火。因此，該處設(shè)置的建筑外窗，設(shè)計時應(yīng)考慮室內(nèi)外雙向耐火性能，并按不同受火面選擇相應(yīng)的受火條件進行測試。

　　6.3 對于使用外墻外保溫系統(tǒng)的高層建筑，當(dāng)對建筑門窗的耐火能力有要求時，應(yīng)該考慮建筑門窗抵抗室外火侵襲的能力和水平。同時，耐火性能測試中，應(yīng)該選擇室外火的受火條件。

　　6.4 建筑門窗耐火完整性測試，不應(yīng)該統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線作為受火條件，而應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求選擇不同的火災(zāi)升溫曲線。

　　6.5 具備耐火完整性的建筑門窗，是在其滿足物理力學(xué)性能要求的前提下，又具備標(biāo)準(zhǔn)要求的耐火性能。因此，建筑門窗的耐火性能設(shè)計思路和測試技術(shù)，不能脫離對其他性能的考慮，尤其是彼此沖突的節(jié)能性能，而應(yīng)該進行門窗整體性能的綜合考慮。

　　6.6耐火建筑門窗，屬于具有防火性能的建筑構(gòu)件，不屬于消防產(chǎn)品。因此，其驗收方式和性能檢驗，應(yīng)符合具有防火性能要求的建筑構(gòu)件的規(guī)定，而不應(yīng)該依據(jù)消防產(chǎn)品的規(guī)定。

　　參考文獻

　　[1]GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》

　　[2]GB/T 31433-2015《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》

　　[3]GB/T 7633-2008 《門和卷簾的耐火試驗方法》

　　[4]GB/T 12513-2006《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗方法》

　　[5]GB 12955-2008《防火門》

　　[6]GB 16809-2008《防火窗》

　　[7]GB/T 9978.3-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法 第3部分：試驗方法和試驗數(shù)據(jù)應(yīng)用注釋》

　　[8]BS EN 1363-1-1999‘Fire resistance tests Part1 General requirements’

　　[9]ISO 834-1-1999‘Fire resistance test Elements of building construction Part 1 General requirements’

　　[10]AS 1530.4-2005‘Methods for fire tests on building materials, components and structures Part 4 Fire-resistance test of elements of construction’

　　[11]ASTM-E119-00‘Standard test methods for fire tests of building construction and materials’

　　[12]GB/T 9978.1-2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法 第1部分：通用要求》

　　[13]BS 476-20:1987‘Fire test on building materials and structures-part 20:Method for determination of the fire resistance of elements of construction-general principles’

　　[14]GB/T 26784-2011《建筑構(gòu)件耐火試驗可供選擇和附加的試驗程序》