央址新厦附楼失火对幕墙的反思
                                       住建部幕墙门窗标准化技术委员会专家组长   龙文志
[简 介]通过对央址新厦附楼火灾和近年幕墙、门窗、采光顶一些火灾的剖析反思，阐明了积极防范幕墙、门窗、采光顶建筑物火灾危险的重要性。结合新的防火规范及经验，从专业角度提出建筑幕墙、门窗、采光顶防火在设计和施工方面的技术处理要点。
[关键词] 建筑幕墙、门窗、采光顶；防火；安全； 责任。
前 言
火创造了人类的文明，推动了社会的进步，但火灾也给人们的生命财产、自然资源带来了极大的危害。熊熊燃烧的大火吞噬了TVCC大楼，这次火灾,危害人身和财产的安全,除了要追究直接责任人，从中暴露出来的问题更值得多方面的反思。虽然我国建筑防火设计规范已基本形成相对独立的较完整的体系，本次火灾事故是连串偶然性的总和，但从近几年大的工程火灾事故频繁，火灾己成为未来十大潜在灾害。我国正處於城市快速發展的時期，在建工程多，高層建築多，要研究新時期防火、消防工作的規律。工程建设防火、消防技术标准的体系和内容要适应现代建筑发展需要根本性变革。
 建筑幕墙一般应用在人群密集的、大型的公共建筑、重要的高层、超高层建筑物的外墙上。幕墙建筑的火灾危险性大，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、复合铝板均不耐火，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。另外，垂直幕墙与建筑物各楼层楼板、房间间墙的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。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。国内外都有TVCC失火这样不少惨痛的例子。此外，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，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， 幕墙门窗作建筑外围护结构，对整体工程防火安全有重要作用，建设主体各方也应多方面的反思。
建筑幕墙门窗是具有不同热性能的玻璃、钢材、铝材及其它材料的复杂组成体，防火技术十分复杂，专业性很强，不少幕墙门窗工程的设计、安装人员缺乏防火的知识，对防火规范不熟悉、不理解。尤其对下面规范执行不力：
1）《建筑设计防火规范》，GB50016-2006，建设部发布第450号公告：由公安部天津消防研究所会同有关单位共同修订的《建筑设计防火规范》，经有关部门会审，批准为强制性国家标准，编号为GB50016-2006，自2006年12月 1日起施行。 
2）《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)建设部关于发布国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)局部修订的公告，于2005年10月1日起正式实施。
3）编写《玻璃幕墙工程技术规范》ＪＧＪ１０２－２００３时，５００４５是２００１版．，ＧＢ５００４５(2005版)规范的3.0.8条就是单独针对幕墙防火进行规定的。对幕墙防火的要求是强制性的，不少幕墙门窗工程的设计、安装人员缺乏防火的知识，不仅对ＪＧＪ１０２－２００３防火规范不理解。更对GB50016-2006、GB50045-95(2005版) 有关内容不知道、不熟悉，这些应得到建筑设计防火审核工作人员的充分注意，全方位吸取教训，杜绝和防范类似火灾，应是当务之急！本文将就建筑幕墙门窗火灾特性与防火作一点探讨和反思，不妥之处恳请指正。
一 央址新厦附楼失火
1.1 2009年2月传统节日元宵节，巨大月亮升起后，北京市京广桥附近的中央电视台新大楼北配楼9日晚21时许发生火灾（图1），这次着火建筑全名是电视文化中心(TVCC，The Television Cultural Center)，位于中央电视台新台址北侧。工程与中央电视台新址同期设计施工，由华东建筑设计研究院有限公司、荷兰大都会建筑师事务所、奥雅纳工程顾问联合设计。该工程总建筑面积103648平方米，高159米，框架剪力墙结构，地上由30层主楼和5层裙楼组成，地下两层。使用功能为电视文化中心、五星级豪华酒店及剧院等，屬於新大樓建築群的一部分，部分樓層由東方文華酒店租用，這家酒店在北京奧運期間曾一度使用，但今年整修並未對外開放。

图1

图2 CCTV主楼距离起火的配楼只有短短的二三百米

图3-1

图3-2

图3-3火势凶猛，胜过911美国世贸大楼的大火
这次火灾共有7人受伤，其中6人为消防员，1人为工地施工人员。目前均没有生命危险。火灾造成文化中心外立面严重受损，大楼西、南、东侧外墙装修材料过火。整体来看，央视新址北配楼具有“表皮过火”的特点，主体结构没有受到严重影响，但具体情况还需要进行深入、细致的排查检测和科学评估。由于大楼并不规则，建设的过程中并没有搭建脚手架，因此修复起来难度比较大，特别是烧毁的外壳部分拆卸起来难度很大，可能会从上到下进行整体拆卸，把烧坏的“外衣”脱下来，再进行局部修复，穿上“新的外衣”。
1．2中央电视台新址北配楼资料
1.2.1发生火灾的大楼是中央电视台新台址工程的重要组成部分——电视文化中心（TVCC）， 位于中央电视台新台址工程地块的西北部，被称为北配楼。

图4 TVCC建筑外形
TVCC包含五星级酒店、1500座剧场和展览设施，建成后建筑最高标高159.0m，建筑标准层高4.0m，为超高层一类综合建筑。该建筑左侧裙房部分为剧场及其附属建筑：如录音棚、音控室、贵宾休息厅等组成，右侧五星级宾馆从五层开始，五层及以下部分为宾馆的功能用房：如展览厅、多功能厅、信号传送机房、会议室等；该大楼最大的建筑特点是由多个功能箱分享建筑外皮下空间。其外形特征如图4图5所示。

图5 TVCC建筑外形
1.2.2中央电视台电视文化中心：主体结构采用混合结构、主楼采用劲型结构；群楼采用劲型结构、钢桁架、钢筋混凝土结构。中央电视台电视文化中心为型钢混凝土框架结构,由于其梁柱交角各异、结构内型钢尺寸较大、梁柱节点钢筋密集等导致施工困难.采用连接板和连接器连接钢筋和型钢,通过焊接、型钢腹板开孔、增加构造钢筋等措施解决箍筋遇型钢问题.采取自密实混凝土和辅助振捣来浇注混凝土,并合理利用技术间歇时间,缩短了工期, 保证了施工安全和施工质量.”
TVCC的主体结构跟VVTV纯钢结构是不一样的，是相对耐火一些的钢骨混凝土结构（也称劲性混凝土）——即建筑的梁、柱的中心是型钢结构，如工字钢，外面绑扎钢筋并浇筑混凝土，从外表上来看和普通钢筋混凝土结构没有什么区别，但由于内部加入了型钢，强度会大大增加。在防火上，由于怕火的型钢外面包裹了厚厚的混凝土（混凝土耐火性较好），也要比纯钢结构外喷防火涂料耐久性要好。
1.2.3 TVCC外里面采用玻璃幕与钛锌合金板屋架幕墙（屋架的结构形式为桁架）相结合；其中南北采用玻璃幕，东西采用钛锌合金屋面幕墙。 设计为似压型钢板的外轮廓造型, 金属幕墙外围护结构, 所选用的金属幕墙材料是由德国莱茵辛克公司(RHEINZINK)生产的钛锌金属 – 即原锌. 该钛锌金属是一种纯天然的环保材料, 它是由高纯度的锌与少量的铜和钛作为添加剂熔炼而成的合金.由于材料的主要成分是锌, 该材料能表现出优秀的稳定性和防腐性能, 同时因其能与空气中的水和空气反应而在表面逐渐形成一层保护膜, 使该材料的寿命达至很长. 该材料在氧化过程中会表现出朦胧的渐变过程, 给人以奇特的感觉. “国际高层建筑奖”将宣布 TVCC入选。图6，

图6
1．3北京央视新楼，配楼已满目疮痍！损失巨大
图7 烧烂了的门窗，从这能想象大火的肆掠！

图8 远看还好，拉近一看已经面目疮痍了。

图9 结构已经烧的乱七八糟，估计重建

图10 大楼的底部到处都是燃烧后留下的烟尘，有两厘米厚。

图11 哎！好端端的一座楼变成这样
二中央电视台电视文化中心失火原因
2．1中央电视台2月１３日通报专家组对火灾现场进行勘察的初步结果，称这次火灾系新中国成立以来建筑物燃烧最快一例，初步勘察结果显示，央视新址北配楼着火后，燃烧主要集中在钛合金下面的保温层，具有表皮过火的特点。大楼保温层使用的材料是国家推荐使用的新型节能保温材料，这种材料燃烧后过火极快，因此瞬间从北配楼顶部蔓延到整个大楼。目前这种新型材料在北京市很多建筑中都有使用，北京大学乒乓球馆着火也是这种情况。北京市将对这种新型材料的防火标准进行重新评估和审定。
2.2中央电视台电视文化中心：主体结构采用混合结构、主楼采用劲型结构；群楼采用劲型结构、钢桁架、钢筋混凝土结构。TVCC结构采用鼓形焊接球节点类四角锥网架形式,由连续的七个区组成,每个区的网架造型各异,体型复杂。结构覆盖整个主体结构的东西向,这在国内同类建筑中是首次。在结构内外侧均采用玻璃幕墙与钛锌合金板屋架幕墙（屋架的结构形式为桁架）相结合；其中南北采用玻璃幕，东西采用钛锌合金屋面幕墙。
火灾就发生点就在钛锌合金幕墙处；大楼的东西屋架由钢桁架组成，其整体性很好；桁架外是轧型钢板，轧型钢板上铺满了岩棉，外表面是钛锌合金板；钛锌合金板为新型屋面、幕墙面等表层装饰材料，德国技术；其熔点应该在418℃左右，在建筑界已经是防火材料了；岩棉：使用在建筑物外表面能够有效的提高其隔音及保温性能，其熔点在690℃以上（岩棉遇火后碳化阻燃，不过在700℃以上碳化后空气流通，氧气充足会迅速转变为燃烧物，导致火势蔓延）。
2．3火灾可能的发生顺序是：1）烟花偶然烧穿建筑外墙—2）保温材料闷烧导致火势沿屋面蔓延—3）内部装修材料二次燃烧—4）连续中庭提供燃烧的空间。
2．2．1礼花弹的燃烧可能是引燃导致火灾的直接原因，发射后的AA类烟花可能在发射后与槽状金属建筑幕墙直接相撞，短时间的高温灼烧将仅几毫米厚的装饰幕墙部烧穿，火种落入内测，引燃内侧保温材料，由于金属幕墙的封闭性，保温材料形成大面积闷烧过火，烧穿防水层进入室内；
TVCC园区燃放烟火是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。在燃放中出现问题，燃烧的礼花一旦落在钛锌合金板上后，很快会将其熔化点燃；此时岩棉在1000℃以上早已变成碳化的燃烧物；楼高空气流通好，火势沿岩棉层迅速发展；此时央视文化中大楼外表面面已是一片火海。

图12
2.3.2引燃室内可燃物，由于事发时上层五星级豪华酒店尚在装修，可燃装饰材料和施工材料，包括地毯、窗帘、纸张等都有扩大火势的嫌疑；
2.3.3 TVCC的外墙与屋顶形成连续的折线面，均以金属幕墙系统连续转折，流畅整洁，但如果从灾后照片来看，越向下延伸的金属幕墙表面越完整。金属幕墙内层保温材料可能是火势延伸的主要帮凶，沿外墙面连续的金属幕墙部分形成竖向火势延伸的通道；
2.3.4 由于火势由上层着火开始，延伸到下层时已有消防扑救人员赶到，但由于措施有限，能够保住的部分仅限楼西侧的演播大厅和北外立面，
2.3.5 从灾后照片来看，外墙玻璃破损有限，不到整个里面的10%。值得注意的是29层空中花园部分玻璃破损较集中，应该是五星级酒店5-26的连续大中庭部分产生“烟囱效应”，烟火热空气沿内部“烟囱”蔓延，从空中花园部分形成较大压力，突破玻璃产生爆炸效果（图13）。