摘  要：对于现代高层建筑，幕墙因其独特的风格、漂亮的外形而备受推崇。本文结合典型案例分析了高层建筑幕墙火灾的特性与危害性，指出了现在幕墙火灾防治中存在防火检测标准亟待更新、有关部门安全监管不力、消防安全责任方的监管淡漠、技术水平和生产条件落后等几个方面的问题，提出了应及时修订和完善新材料的检测标准、合理采用防火玻璃、加大职能部门对高层建筑幕墙监督管理力度、对新型保温材料和幕墙金属面板材料的防火标准进行重新评估和审定以及推出对新材料、新技术和新设备的研发激励机制几个方面的防治对策。
关键词：高层建筑；幕墙火灾；防治对策

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
建筑幕墙是指由玻璃、金属、石材、混凝土等面板作墙面板材与金属构件组成，悬挂在建筑物主体结构上的，不承担主体结构荷载与作用的建筑外围护结构。建筑幕墙除了有技术发展较成熟的玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙外，还有现在发展得较快的多用于大空间的点式幕墙和新型的气循幕墙、智能幕墙与光电幕墙[1]。
我国建筑幕墙从1978年开始起步，经过近30年发展，特别是二十世纪初90年代的高速发展，到二十一世纪初，我国已发展成世界第一幕墙生产大国和使用大国，二十一世纪我国建筑幕墙又继续迅猛发展[1,3]。在建筑业来看，建筑幕墙是现代建筑派的主要表现特征，在新世纪的现代化城市建筑中具有不可替代的艺术地位。
幕墙因其独特的风格、漂亮的外形而备受推崇，已成为城市建筑步入现代化的重要标志之一，近年来在人群密集、大型的公共建筑，重要的高层、超高层建筑物的外墙上有着广泛的市场应用。随着我国
                         
作者简介：王艳(1979.9—  )，女，安徽砀山人，安徽省合肥市公安消防支队工程师，研究方向：消防安全监督管理。
城市化进程的深入，采用幕墙式的大型建筑必然会越来越多，而近几年的重大火灾事故也警示我们有必要对高层建筑幕墙火灾特性与防治对策进行深入的探讨研究。
二、高层建筑幕墙火灾的特性与危害
1.幕墙火灾初期时一般在夹层中燃烧，不容易探测和预防; 现在幕墙内广泛使用的保温材料EPS(模塑聚苯板)、XPS(挤塑聚苯板)、PU(硬泡聚氨酯板)等，其防火性能大多为B2可燃级或B1难燃级，且燃烧产物含有大量有毒气体[2]。国家住建部与公安部联合下发的[2009年]46号文件规定：对于防火安全要求高的场合，要求采用不燃A级材料。据此要求，目前只有无机材料可达到A级防火要求（如岩棉），但无机材料的保温导热系数比聚氨酯等有机保温材料大得多，即保温性能较差，根本难以达到国家规定的建筑节能指标要求。
2.因为玻璃、石材是脆性材料，其抗火性差，温度达到250度时玻璃即会炸裂。一般幕墙的玻璃、石材、复合金属板材均不耐火，当受热或遇火烧时易变形、破碎毁坏而造成幕墙大面积掉落，火焰就从幕墙破碎洞口的外侧卷进上层室内[4]。
3.垂直幕墙与建筑物各楼层楼板、房间间墙的缝隙，在提高建筑物的隔热和保温性能的同时，也增大了火灾危险性。如缝隙未经处理或处理不恰当，且消防系统不完善情况下，浓烟也可通过缝隙向上层扩散弥漫，造成人员窒息，而火苗则通过缝隙往上层窜[6]。这些缝隙和幕墙破裂的洞口就成了引火通道，串烟串火，酿成更大的火灾。
4.幕墙虽然本身并不燃烧，但很容易达到耐火极限而掉落，这样就会出现抽风作用，火焰沿外墙上卷延烧，成为火势蔓延的途径[7]。玻璃幕墙使用的铝塑板是火灾迅速蔓延的原因。
5.超高建筑中存在的大量竖向管道，由于竖管的烟囱效应，火灾蔓延迅速，扑救困难。据测定，在火灾初起阶段，火焰、烟气在水平方向扩散速度为0.3m/s，在猛烈阶段，火焰、烟气扩散速度为3m/s~ 4m/s。特别是高温烟气和火焰通过这些途径能在几十秒内造成整幢大楼失火。
6.随着全社会对低碳经济的大力倡导，节能环保再次成为倍受瞩目的焦点，在建筑业墙体保温技术是近年来大力推广的建筑节能措施之一，但是目前高层建筑所使用的保温材料，基本没有防火功能，一旦点燃迅速蔓延很难施救。
7.室内的大火可将石材幕墙挂石板的不锈钢板和钢材软化而失去强度致使石板剥离从天而降[3]，威胁行人安全。可见，幕墙的防火不当不但严重影响建筑物的使用安全性，还严重危害人民生命财产安全和其他公众利益，所以幕墙的防火是一项非常重要的工作，建设主体各方都不可掉以轻心。
三、高层建筑幕墙火灾案例及暴露的相关问题
1. 近年来国内外高层建筑幕墙火灾案例
1988年洛杉矶第一洲际银行大楼（62层）起火后，由于幕墙玻璃很快破裂，火焰沿外墙上卷延烧，造成十分惨重损失。2009年2月9日，在建的电视文化中心（TVCC）北配楼大火持续六小时，火灾由燃放烟花引起。建筑物过火面积8490平方米，造成直接经济损失16383万元。火灾原因系燃烧的礼花熔化点燃钛锌合金板，焰火烧穿顶面的铝板后，点着了无阻燃剂的发泡聚氨酯引起。2009年4月19日，南京中环国际广场的50层高楼，大火沿着两个相临空调外机井，从9楼蔓延至顶层，燃烧物主要为井壁的保温层，火灾原因系空调安装工在安装空调外机时，焊渣掉落至下方可燃物上引起，过火面积约400平方米。 2010年5月31日，南通市新城区277.96米的中南汇泉国际广场在进行外部装修时发生火灾，火灾烧毁了大楼西南角外表幕墙的保温材料，火灾原因系电焊工在切割钢筋时，产生的火花引燃外墙保温材料引起，火灾直接财产损失约为12万元。沈阳皇朝万鑫大火2011年2月3日零时30分许，东北第一高的首家白金五星级酒店沈阳皇朝万鑫酒店发生火灾，大火持续近10个小时，火灾是由燃放烟花引起。 酒店造价约为27亿元，除了C座未受太大影响以外，A、B两座酒店公寓已经几乎全部损失。
2. 高层建筑幕墙火灾暴露出我国现阶段的消防管理在以下几个方面存在缺失：
(1) 建筑制品和构件的防火检测标准和规范亟待更新：我国目前使用GB 8624—1997《建筑材料燃烧性能分级》的标准，该项标准是基于国外标准DIN 4102-1结合我国实际所制定的[5]。2002 年欧盟标准委员会（EN）制定并颁布了欧盟统一的材料燃烧性能分级标准，即EN 13501-1：2002《建筑制品和构件的火灾分级 第1 部分：用对火反应试验数据的分级》，以此统一了建筑制品对火反应燃烧性能分级的程序。该标准实施后，欧盟成员国原各自的材料分级标准（包括DIN 4102-1）废止。也就是说，GB 8624—1997《建筑材料燃烧性能分级》标准依据的国外标准已不复存在。现行的《高层民用建筑设计防火规范》中也没有具体的针对外墙保温系统的防火设计规范，对外墙保温系统也缺乏分级标准和使用范围限定，一些生产企业的产品说明书中也缺少耐火性指标针对这种情况。
鉴于上述，我国应尽快出台有关建筑制品和构件的防火设计、检测标准和规范，以适合新环境条件下的需要。
(2) 管理上的缺位：虽然保温材料的生产到使用要经过层层把关和验收，但是大部分检测机构都只是仅对来样负责，对于具体工程中使用的和送检的是不是同一材料就不得而知。在2011年央视3•15晚会上 “易燃板上墙，阻燃板送检”的真相就说明了这一点。从晚会中可以看出，监理一职形同虚设，施工方和保温材料生产企业更是紧密配合，做足表面文章，有关部门安全监管不力导致不符合国家标准的保温材料顺利蒙混过关，进入工地。
(3) 消防安全责任方的监管缺失：在相关法律法规中，对相关责任人做了规定，即同一建筑物由两个以上单位管理或者使用的，应当明确各方的消防安全责任，并确定责任人对共用的疏散通道、安全出口、建筑消防设施和消防车通道进行统一管理。这个“统一管理人”责任重大，即指企业或住宅的物业管理公司。统一的消防安全管理制度包括：消防安全例会，消防安全教育、培训，防火检查、巡查，安全疏散设施管理，消防值班，消防设施、器材维护管理，火灾隐患整改，用火、用电安全管理，易燃易爆危险物品和场所防火防爆，专职和志愿消防队的组织管理，灭火和应急疏散预案演练，燃气和电气设备的检查和管理，消防安全工作考评和奖惩，消防安全重点部位管理、消防档案管理和其他必要的消防安全管理内容。但在现实工作中，由于责任人的监督管理不到位，消防安全隐患问题由来已久，显而易见。
(4) 消防安全意识上的淡漠：近年来，建筑工地火灾频发，这与使用大量尼龙网、聚氨酯泡沫等易燃材料的堆积和暴露在外有关；施工作业现场消防管理混乱，安全防护措施不落实；电焊工无特种作业人员资格证，且一味追求工程进度，严重违反操作规程的现象司空见惯。
(5) 历史遗留问题上的欠账：部分高层建筑系多产权建筑或无责任主体建筑，存在火灾隐患却无法筹集整改资金；一些高层建筑业主擅自对幕墙进行改造，致使防火分隔被破坏，短时间内无法整改完毕，埋下诸多隐患。
(6) 技术水平和生产条件上的制约：随着高层建筑数量越来越多、高度越来越高、功能越来越多以及新材料、新工艺、新技术的广泛应用，给火灾防控工作带来了新情况、新问题。虽然国内市场上有一些保温材料的燃烧性能达到A级（不燃级）标准，但这些材料由于技术水平、生产条件、生产能力等所制约，且不是短时间内可以解决的，所以，在当前条件下还不能广泛用于外墙外保温体系。
(7) 相关研究上的不足：由于幕墙是一种近些年才开始广泛采用的建筑形式，对于这种结构中的内部保温材料发生火灾后的燃烧特性和发展特点还缺乏相关的研究[9]，相关材料的防火标准和管理规定大多是在发生重大火灾后的行政决定，缺乏大量的实验数据支持和科学的论断，这种应急制定的标准和管理规定容易导致基层执行困难，难以持久。要改变这种危机式标准制定方式必须建立专业的为制定消防标准而服务的科研机构或者管理部门在相关建筑形式开始出现时及早委托专业机构展开相关的课题研究，尽早推出建筑规范和材料的防火要求。
四、高层建筑幕墙防火的一点意见和建议
1. 不断修订和完善新材料的检测标准。随着火灾科学和消防工程学科领域研究的不断深入和发展，对燃烧特性的内涵也从单纯的火焰传播和蔓延，扩展到包括燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度以及燃烧物毒性等参数。有关部门和单位应组织制定消防地方标准和容易引发火灾事故的产品防火性能标准。
2006年我国发布了GB 8624—2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》，2007年开始实施。由于参照EN 13501-1：2002 对GB 8624—1997 进行的修订将对我国燃烧性能分级体系进行根本性改变，对新体系的认识、熟悉需要一定的过程；而GB 8624 作为基础标准被诸多规范和标准引用，这些规范和标准的修订都需要一定的时间，为了有利于新体系的实施，不至于影响产品的研究、生产和监督，现在国内除了国家防火建筑材料质量监督检验中心以及个别检测机构应用新的分级标准，其余的还是沿用97版的分级标准。由于新标准的检验方法更接近实际，也更具代表性，所以全面采用新标准已是迫在眉睫，高科技的发展催生更多新型材料的诞生，对应新材料的检测标准也应该不断修订和完善。
2. 对幕墙施工、验收过程严格把关。连接紧密的板材由于不容易与空气接触，在火焰作用下保持结构性能好，不易燃烧。所以在幕墙及保温层的施工中，无论何种连接方式，都应对板间连接、卡口、封口等做有效加固，包括焊接、螺钉连接、铆钉连接等，特别是做好板材与承重、支撑构建的连接。
应扩大钢结构在幕墙中的应用：铝的熔点约为700℃，锌的熔点约为400℃，都远低于钢的熔点1450℃。在TVCC火灾后，现场可见钛锌板和保温层全部烧失，惟有钢骨架和钢板虽然变形扭曲，但依然在位。许多幕墙火灾都出现过20分钟铝骨架熔化，面板失去支撑而掉下的现象。防火玻璃必须采用钢骨架，已经成为公认的做法。一般玻璃幕墙则仍然以铝型材为主，但是大型公共建筑的玻璃幕墙和玻璃采光顶已普遍采用钢结构支承。
要提高防火封堵密封作业质量：《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95 2005版）中对建筑幕墙的设置提出了下列规定：（1）窗槛墙、窗间墙的填充材料应采用不燃烧材料。当外墙采用耐火极限不低于1小时的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。（2）无窗槛墙或窗槛墙高度小于0.80m的建筑幕墙，应在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1小时、高度不低于0.80m的不燃烧体群墙或防火玻璃群墙。（3）建筑幕墙于每层楼板、隔墙出的缝隙，应采用防火封堵材料封堵。《建筑防火封堵应用技术规程》（CECS 154：2003）对设计的贯穿防火封堵组件在正常使用或发生火灾时，应保持本身结构的稳定性，不出现脱落、位移和开裂现象。依据上述规范和规定的要求，对于重要公共建筑、电信建筑、精密电子工业建筑和人员密集、对烟气比较敏感场所中的防火封堵，宜采用阻烟效果良好的贯穿防火封堵组件。建筑幕墙与楼板、窗间墙或窗槛墙之间的建筑缝隙，应采用具有伸缩能力的防火封堵材料进行封堵，如有机堵料防火封堵漆或防火填缝胶等。《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）中也要求承托板与主体结构、幕墙结构及承托板之间的缝隙宜填充防火密封材料。
3. 合理采用防火玻璃以提高幕墙的防火性[8]。防火玻璃是指：在规定的耐火试验中能保持其完整性和隔热性的特种玻璃。普通建筑外窗作为建筑物外围结构的开口部位，是火势跃层向上蔓延的重要通道。
使用防火玻璃时有几点必须注意：（1）选用防火玻璃前，要先清楚由防火玻璃组成的防火构件的消防具体要求，是防火、隔火还是隔烟，耐火极限要求等。（2）防火玻璃的耐火极限与板块的大小关系密切，不能简单地以供应商的资料进行简单的认定。防火玻璃的耐火极限是根据GB 15763. 1-2001建筑用安全玻璃防火玻璃标准，测试样件的最小规格为1100mm×600mm。防火玻璃属于刚性脆质材料，其耐火性能很大程度上取决于玻璃尺寸。尺寸越大，耐火性能越低。（3）单片和复合灌注型防火玻璃不能象普通平板玻璃那样用玻璃刀切割，必须定尺加工，但复合型（干法）防火玻璃可以达到可切割的要求。（4） 选用防火玻璃组成防火构件时，除考虑玻璃的防火耐久性能外，其支承结构和各元素也必须满足耐火的需要，如采用钢骨架。
4. 职能部门加大对高层建筑幕墙监督管理力度，把好火灾防控源头关。可以依托各级消防安全委员会组织成员单位如：安监、规划、建设、质量技术监督等部门加强对涉及消防安全的审批项目的监管。负责行政审批的部门必须依法严格审批，并对取得批准的单位和个人实施严格监督检查；对未依法取得批准擅自从事有关活动的，负责行政审批的部门发现或者接到举报后，应当立即予以查封、取缔，并依法给予行政处罚；属于经营单位的，应依法吊销营业执照。我国部分省市出台的相关规定对加大对高层建筑幕墙监督管理力度起到了很好的示范作用[*]。
5. 重视工程防火，加大焊工等重点操作人员的消防安全意识培训教育，落实施工中的防火规程。《中华人民共和国消防法》明确规定进行电焊、气焊等具有火灾危险作业的人员必须持证上岗，并遵守消防安全操作规程。以合肥市2009年-2011年期间火灾统计数据为例：因生产作业引发的火灾起数占2.4%，火灾损失占26.8% ，烧损建筑面积占16.2%。虽然火灾起数所占比例不大，但火灾损失严重。对施工过程中有明火作业的，应分等级办理和落实动火审批手续，有关单位消防管理人员要到现场进行检查测定，制定动火作业方案，采取有效的消防安全防范措施。同时，做好建筑焊工、施工操作人员作业时的防火安全教育工作，要求施工单位对于机械等设备安装过程中，由于火花引起的火灾要引起高度重视。高效预防、应对建筑工地火灾，对减少火灾数量和控制财产损失起到事半功倍的作用。
6. 对新型保温材料和幕墙金属面板材料的防火标准进行重新评估和审定。中央电视台新址北配楼的火灾给我们带来了沉痛的教训。该楼共30层，高159米，建筑面积103648平方米，主体结构为钢筋混凝土结构，外立面装修材料南北侧为玻璃幕墙，东西立面为钛锌板幕墙，幕墙外层表皮保温材料为挤塑板，内层表皮保温材料为防火棉，外层表皮防水材料为三元乙丙防水膜。火灾发生当晚燃放的烟火是A类礼炮及礼花弹，制作的主要原料为氯酸钾、硝酸钡、镁等元素组成，其燃烧时温度可达1700℃以上。燃烧的礼花一旦落在钛锌合金板（钛锌合金板熔点在418℃左右）上后，很快会将其熔化点燃；火灾初步勘察结果显示，燃烧主要集中在钛锌合金板下面的保温层，大楼所使用新型节能保温材料过火极快，火势沿保温材料向上下左右多方向迅速蔓延，瞬间从北配楼顶部蔓延到整个大楼。目前这种新型材料在很多建筑中都有使用，我们必须予以高度重视，尽快对这种新型材料的防火标准进行重新评估和审定。
7. 加强室外火灾隐患的排查。以往在建筑消防的控制中，关注的主要是室内原因（如电线短路、厨房事故、煤气泄露等）引燃建筑部件，而近年几起严重的火灾实例却是从外到内的蔓延形成。因此，在重视材料防火特性的同时，应注意外部火灾隐患的排除。
8. 加大新建筑形式火灾的研究投入。对门窗幕墙、采光顶及屋面的防火试验研究，走高等院校、科研院所与幕墙企业相结合联合研制的道路，掌握火灾发生的机理及发展过程，针对火灾每个阶段的特点，研究可行的预防措施。对幕墙及屋面所用材料应进行深入研究，哪些材料可用，哪些材料慎用，哪些材料禁用，为门窗幕墙企业提出可行的指导意见。
9. 尽早推出对新材料、新技术和新设备的研发激励机制。充分调动社会资源，激励企业开发新的保温材料、新的火灾探测技术和新的火灾扑救设备。随着我国城市化进程的深入，要建立环保、经济、安全的新城市，这些新材料、新技术和新设备的需求必然会越来越大，及早出台相关的奖励政策不但是现实社会发展的需要，也可以本质上减少社会火灾风险，保障消防安全产业的良性发展。

注*：2011年2月25日南京市第十四届人民代表大会常务委员会批准的《南京市消防条例》第三十二条规定：“建筑物外墙和屋面保温材料的燃烧性能和防火构造应当符合国家相关规定”，同时，“建筑物、构筑物不得使用发泡聚苯乙烯等可燃泡沫夹芯板”。 一旦违反规定，单位最高罚金5万元。

参考文献：
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