不同木结构建筑的防火机理与防火技术.doc

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1、不同木结构建筑的防火机理与防火技术 在木结构建筑中其主要的建筑材料为木材，虽然具有低耗、环保、舒适、便利等优点，但是由于木材可燃性较强，其火灾隐患也比较突出。因此，文章从木结构建筑的防火要求与安全技术两个方面进行了分析，为木结构建筑的防火安全提供参考与借鉴，减少木结构建筑火灾事故发生的频率与损失。1 木结构或砖木结构建筑概述在我国传统的建筑形式中，木结构或砖木结构建筑是非常典型的类型之一。在全球范围内，我国是运用木结构建筑最早的国家，木结构建筑在我国已经有几千年的历史了，时至今日依旧有大量的木结构建筑被完好地保存，其中有一部分还被列入了重点保护对象。对于中华民族来讲，保留下来的这些木结构建筑已

2、经成为了历史文化遗产中的重要内容，其历史价值、艺术价值、科学价值等都非常高。20世纪50年代，我国的木结构或砖木结构建筑有着非常广泛的运用，但是在之后的20年期间，在木材采伐殆尽、木材进口较少等因素的影响之下，始终处于停滞发展的阶段。当前，由于结构用材的缺乏与钢筋混凝土建筑的不断发展，木结构或砖木结构建筑的建设不断减少，更多的是历史上保留下来的建筑。从20世纪90年代开始，我国开始从发达国家引入轻型木结构住宅建筑，并在一些城市中进行了建设与应用。但是我国木结构或砖木机构建筑的相关规范与其他国家存在一定的差异，导致木结构建筑在发展的过程中受到了一定的限制，其中最为关键的问题就是建筑防火的设防要求

3、。我国属于能源消耗大国，为了能够实现资源与能源的节约，逐渐提出了绿色建筑的概念。当前，我国建筑在建设的过程中采用的大都是砖石、钢材、混凝土等材料，这与我国当前提倡的低耗、绿色建筑发展方向并不相符。与这些建筑材料相比，木结构建筑具有低耗、环保、舒适、便利等优点。此外，随着社会经济的不断发展，人们对生活质量的要求也不断提高，在面积、采光、环保、环境等方面都提出了新的要求，这也为木结构建筑在我国市场的应用与普及奠定了基础。2 不同木结构建筑类型的防火机理对于木结构建筑来讲，人们最为关注的就是其防火问题。现代木结构建筑已经具备了非常完整的体系，其配套的防火规范要求也已经非常的健全与完善。木结构建筑设计

4、人员只有在设计的过程中严格遵循相关的设计规范，所建成的木结构建筑就必然能够满足相关的防火安全要求。木结构体系之间存在的差异，导致了其相应的防火措施与要求也不相同。木结构建筑的防火机理主要包括以下三个方面。2.1 轻型木结构的防火措施在轻型木结构中，主要的组成部分包括木材、墙体、楼板、房盖等，其防火安全性主要取决于其中的墙体、楼板与房盖等组成部分的耐火性能与燃烧性能，与结构中所用木材的燃烧性能之间并不存在较大的联系。在轻型木结构框架中，两侧的墙体基本上都是选用耐火性能较强的石膏板对其进行覆面处理，同时在构件的龙骨空腔中也大都是采用不可燃的矿物纤维保温材料对其进行填充，从而提高构件的耐火性能、降低

5、构件的燃烧性能，使轻型木结构能够满足相关的防火规范要求。在轻型木结构的实际施工过程中，需要依据构件所能够达到的耐火极限进行保温隔热材料、石膏板等材料的选择。2.2 重型木结构的防火措施在重型木结构中，发挥承重作用的木梁与木柱的截面尺寸都比较大，可以选用的材料包括实木、胶合木等。在重型木结构的实际施工过程中，通过木梁、木柱的运用能够将木结构建筑的美感更加彻底地展现出来。在重型木结构中采用的木梁、木柱等都是可燃材料，但是在建筑的过程中可以通过木构件尺寸控制、木楼板组装方法选择、消除楼板与屋顶隐蔽空间等措施实现重型木结构防火性能的提高。通过大量的耐火试验证明，如果重型木结构构建的截面尺寸较大，其耐火

6、性能就比较大，出现这种情况的主要原因是截面尺寸较大的木构件在火中时会在表明形成炭化层，这种炭化层能够对木构件发挥隔热、隔氧的作用，降低构建内部的燃烧速度。因此，在重型木结构设计的过程中需要依据耐火极限、设计荷载等要求对木构件的截面尺寸进行确定。2.3 木结构组合的防火措施木结构组合指的是木结构或木构件与钢材、混凝土等结构或构件共同形成的结构体系。木结构组合建筑的设计过程中，建筑师可以依旧不同的需求选择木材、钢材、混凝土等不同的材料，充分发挥出这些材料在结构中的优良个性，实现建筑整体性能的有效提高，同时还能够实现建筑成本的降低。木结构组合体系主要的组成形式包括两种，一种是竖向组合建造，另一种是木

7、骨架组合填充墙体与木结构楼板。竖向组合建造指的是建筑的上半部分采用木结构，为可燃材料，下半部分采用混凝土等其他结构，为不可燃材料，两个部分之间通过不可燃的楼板进行分割。这种类型的结构主要适用于下部商业用途、上部住宅、办公用途的建筑。此外，与竖向组合建造相对应的就是水平组合建造，这种类型的木结构组合体系并不常见。木骨架组合填充墙体指的是在木骨架外部进行墙面板的覆盖，在其中的空隙中填充保温、隔热、隔音材料，这种结构的墙体不能够用于承重墙体，多用于混凝土建筑物中的非承重外墙或者内隔墙。 3 木结构建筑的防火技术3.1 对木材进行阻燃处理工作木材属于可燃物，其燃烧等级比较低，因此需要相应的阻燃处理工作

8、实现其可燃性能等级的提升。在对木材进行阻燃处理的过程中，最为常用的方式就是在木材表面涂阻燃剂，能够对高温下木材的热分解、热传递、氧化反应等进行有效的抑制。不同的阻燃剂在阻燃作用方面是具有侧重点的，在对木材进行阻燃处理的过程中需要选择两种以上的阻燃剂进行混合之后进行使用，促进阻燃作用的强化。比较常见的木材阻燃剂主要包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硼系阻燃剂等，经过阻燃处理之后的木材在抗火性能方面得到了非常显着的提升，使其燃烧性能得到了改变，但是这种方式并不能够对构件的耐火等级进行改变。3.2 对木材进行表面防护工作木材的表面防护工作主要是针对木材成品而言的，主要的方式包括两个方面，一方面是在木材的表

9、面涂覆阻燃剂或防火涂料；另一方面是在木材的表面包裹不燃性材料。通过表面防护工作实现对木材的隔热、隔氧作用，从而对木材燃烧进行抑制。木材表面防护工作是目前为止最为有效的木材防火保护方式。当前较为常见的防火涂料为膨胀型涂料，在受热之后会形成炭化层，能够发挥着非常良好的隔热、隔氧作用。在木材表面涂覆膨胀型防火涂料，在遇到小火时并不燃烧，火势较大时能够对木材的延燃能力进行优秀的阻滞，进而降低火焰的传播速度与火灾造成的损失，离开明火之后能够自动熄灭，防止火灾的进一步蔓延。但是膨胀型防火涂料的作用仅仅在于阻滞与延缓火势，并不能够对火灾进行完全的阻止与消灭。此外，防火板材也是非常有效的木构件防火措施，通过这

10、些板材能够防止木结构直接受到火焰的灼烧，实现构件耐火极限的提高。3.3 对木构件的结构进行设计在一般情况下，木材的温度达到250之后便会燃烧，在木材着火并且火势凶猛的情况之下，木材的炭化速度为0.64 mm/s,炭化所形成的炭化层会对木材内部产生一种隔离作用，提高木材所能够承受的温度，防止木材内部在火灾中遭到损毁。在重型木结构中往往包含了规格比较大的木梁或者木柱，这些木梁与木柱由于自身的截面尺寸较大，其自身的耐火性能就比较强。出现这种情况的主要原因包括两个方面，一个方面是木材的导热性能较差；另一方面是木材在燃烧的过程中会形成炭化层，通过隔热、隔氧作用延缓木材的燃烧速度。因此，在木结构建筑中采用

11、截面尺寸较大的木构件将有利于耐火极限的提高。在木结构进行防火设计的过程中，要依据设计荷载与木材炭化速度等选择合适的木材种类与木材截面尺寸，通过木构件自身所具有的耐火性能来满足木结构建筑的耐火极限要求。3.4 对木结构的防火性能进行设计在对木结构进行设计的过程中，防火设计是非常重要的内容之一。在木结构的防火设计中，一方面需要对木结构的用途、层数、面积等进行控制；另一方面需要设置必要的安全措施，降低火灾所造成的损失。通过对木结构建筑进行合理的结构设计对火势蔓延进行有效的控制，提高木结构建筑的防火能力。3.4.1 在木结构建筑中设置防火分区在建筑物内部的某一个空间发生火灾之后，在热气体的对流与辐射作

12、用之下，火势或沿着楼板、门窗等向着其他的空间不断蔓延，最终导致这个建筑全面出现火灾。因此，在木结构建筑中必须设置防火分区，将火势有效地控制在一定的时间与区域中。对木结构建筑防火分区设置产生影响的因素包括建筑层数、建筑长度、建筑面积等，同时可以通过防火墙防止火势蔓延到相邻的建筑中。3.4.2 在木结构建筑之间设置防火间距在建筑物中出现火灾之后，在热气体辐射的作用之下可能会引发临近建筑物起火现象，同时在出现火灾之后要充分考虑到人员疏散与火灾救援的需求。因此，建筑物之间必须设置合理的防火间距。一般情况下，砖木结构建筑之间的防火间距应该大于8 m,木结构建筑之间的防火间距应该大于12 m.如果是已经建

13、成的木结构建筑，应该通过各种有效的防火措施对其进行处理，例如开辟防火通道、确保防火通道通畅等，避免在火灾发生时出现火烧连营的情况。为了避免外部火灾对木结构建筑所造成的威胁，在一些有条件的地方可以在木结构建筑周围开挖防火沟，同时将建筑周围的杂草、枯叶等可燃物进行及时的处理。3.4.3 木结构建筑防火的构造措施在木结构建筑中，火灾发生过程中最为明显的特征就是容易出现飞火的情况。因此，在木结构建筑的屋顶表面必须采用不可燃材料，在美国等发达国家造价对此做出了相应的规定。如果木结构建筑呈现出高低错落的形态，那么必须考虑到如果较低部分发生火灾时火焰会向着较高部分的外墙进行蔓延。因此，必须考虑到较低部分房屋

14、结构的耐火极限，一般情况下要求其不低于1 h.通过相关的火灾试验证明，发生火灾的建筑对周围建筑的影响主要取决于周围建筑外墙的耐火极限与外墙门窗洞口的开口比例。如果相邻的建筑物在外墙上并无门窗洞口，同时周围建筑的耐火极限在一个小时以上，则两栋建筑之间的防火间距可以适当地减小，最低限度为4m.部分建筑外墙无法做到完全没有门窗洞口，在这种情况下，外墙的开孔不得超过外墙面积的10%,其耐火极限必须在1 h以上，在外墙的围护结构中必须采用不可燃的材料。在木结构建筑中最易引发火灾的区域就是厨房，因此厨房应该进行单独设置，同时在厨房中应该设置防火措施，防止火焰或者火星危害，确保木结构能够与火源完全隔离开来，

15、同时应该在楼板上通过各种不可燃材料进行衬垫，确保火源与楼板之间分离开来。如果房间中设置有砖烟囱时，烟囱外表面与木结构之间的净距离应该在120 mm以上，同时应该对与木结构相邻的烟囱璧进行加厚处理。当房屋有采暖管道通过木构件时，其管壁表面应与木构件保持不小于50 mm的净距离，若采暖管道的温度超过100，此净距离则应适当加大或用非燃烧材料隔热。3.4.4 设置自动报警与灭火系统在发生火灾是，自动报警系统对于人们的撤离有着非常关键的作用。当前，在建筑火灾中确保人身安全最为常用的方式就是在建筑中安装探测系统与报警系统。在所有有条件的建筑中都应该安装烟感探测器或者温感探测器，确保能够及时地发现火灾。通

16、过在建筑物中安装喷淋系统来对日常生活中存在的火灾隐患进行应对与排除。当出现火灾之后，喷淋系统会自动触发，在燃烧区域喷洒冷水，在消防员到达之前对火势进行有效的控制。在木结构系统中安装喷淋系统实际上是增加了建筑的附加安全程度，可以是木结构建筑具有一定的灵活性。 4 木结构建筑防火安全未来发展方向第一，对国内外的各种标准进行研究，主要包括美国、德国、加拿大、澳大利亚等，同时对这些国家的木结构建筑防火规定进行对比分析，找出我国相关规定中存在的不足。第二，木结构建筑构件耐火验证试验工作，对不同截面尺寸的木结构构件进行耐火试验，对其耐火性能进行定量分析。第三，木结构组合体系中，需要对建筑整体的高度与层数进行研究，通过对比研究与模拟研究之后发现，同样是7层的木结构组合建筑与钢筋混凝土建筑的火灾危险性