木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計與防火對策分析

王雪松

摘要：為了更好地研究木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計及防火對策，采用文獻(xiàn)法等進(jìn)行研究，得出采取適當(dāng)?shù)淖枞继幚怼⒆龊媒ㄖ静牡谋砻姹Ｗo(hù)、做好木構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及做好建筑物的防火設(shè)計等防火對策。這些做法有助于避免火災(zāi)的發(fā)生，有利于更好地保護(hù)木結(jié)構(gòu)建筑的安全。

關(guān)鍵詞：木結(jié)構(gòu)建筑；防火設(shè)計；防火技術(shù)措施

中圖分類號：TU998.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）11-0106-03

木結(jié)構(gòu)建筑有著悠久的歷史，其單純由木材或主要由木材承受荷載，通過各種金屬連接件或榫卯手段進(jìn)行連接和固定。這種結(jié)構(gòu)因?yàn)槭怯商烊徊牧纤M成，受材料本身?xiàng)l件的限制，火災(zāi)風(fēng)險性較大，因此相關(guān)人員要認(rèn)真落實(shí)好木結(jié)構(gòu)建筑的防火工作。

1 木結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)

木結(jié)構(gòu)建筑具備諸多優(yōu)點(diǎn)，比如有著較好的彈性。在地震中，即便很多文物建筑墻體被損壞，但主體結(jié)構(gòu)沒有倒塌，這就說明其有著較好的彈性。其他優(yōu)勢還有防震能力較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)較輕、可使用面積較大、外觀設(shè)計多元化等。在室內(nèi)保溫方面，木結(jié)構(gòu)建筑有著顯著的節(jié)能優(yōu)勢。現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，給木結(jié)構(gòu)建筑增加多項(xiàng)功能要求，例如防潮和防火。要確保建筑手段科學(xué)，并使用可行的維護(hù)方法，給予有效的維護(hù)，木結(jié)構(gòu)屬于可靠、使用年限較長的結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)建筑的壽命能達(dá)到幾十年到上百年[1]。一般來講，木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)隱患比較多，且出現(xiàn)火災(zāi)的情況下不易開展撲救。尤其是歷史建筑，常因火災(zāi)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)文化損失。

2 木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計常見問題

近些年，木結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域有了很大的發(fā)展，新型木結(jié)構(gòu)建筑相較于其他建筑有很大區(qū)別，與以前的木結(jié)構(gòu)建筑體系也有差異，其防火設(shè)計長期以來受到大眾的關(guān)注。下面，基于木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計不足之處，從專業(yè)層面進(jìn)行探究，以供參考。

2.1? 耐火等級劃分

建筑耐火等級可分成四級，對耐火性能開展分級，便于設(shè)計者結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的防火性能明確其他防火要求。相關(guān)人員還能按照要求對耐火級別的規(guī)定，對消防規(guī)劃開展審核。對于木結(jié)構(gòu)建筑來講，其有著一定的獨(dú)特性，屬于不可或缺的建筑，耐火級別一般是3級至4級。所以，開展針對木建筑的消防規(guī)劃以及審核時，要避免硬套相關(guān)規(guī)范來對等級進(jìn)行分類。

2.2? 燃燒性能、耐火極限設(shè)計問題

確定構(gòu)件燃燒性能及耐火極限，屬于設(shè)計的核心內(nèi)容，也是確保建筑安全的有效手段。根據(jù)要求開展耐火實(shí)驗(yàn)時，確保墻體等均具備一定的耐火性。所獲得的數(shù)據(jù)信息為明確燃燒性能以及耐火極限提供了依據(jù)。針對建筑構(gòu)件，以下是其耐火極限的有關(guān)規(guī)定：對于防火墻，其沒有表現(xiàn)出不燃性，耐火極限3h；對于承重墻，其表現(xiàn)出難燃性，耐火時長1h；電梯井的墻，其表現(xiàn)出不燃性，耐火時長1h；對于外墻以及隔墻，其表現(xiàn)出難燃性，耐火時長0.75h；對于房間隔墻，其表現(xiàn)出難燃性，耐火時長0.5h；對于承重柱構(gòu)件，其表現(xiàn)出可燃性，耐火時長1h；對于梁構(gòu)件，其表現(xiàn)出可燃性，耐火時長1h；對于樓板構(gòu)件，其表現(xiàn)出難燃性，耐火時長0.75h；對于屋頂承重構(gòu)件，表現(xiàn)可燃性，耐火極限0.5h；對于疏散樓梯，表現(xiàn)出難燃性，耐火極限0.5h；對于木結(jié)構(gòu)建筑吊頂構(gòu)件，表現(xiàn)出難燃性，耐火極限0.15h。當(dāng)設(shè)置燃燒性及耐火時長時，可參考構(gòu)造方式來開展操作。若構(gòu)造達(dá)到了要求，則可看成滿足構(gòu)件需實(shí)現(xiàn)的耐火極限要求。梁與柱需要滿足難燃性要求，所以審核時常常要求開展防火處理，以滿足要求。通常使用外包覆石膏板，將木梁與木柱徹底包裹，影響美觀。關(guān)于膠合木梁、木柱，開展實(shí)體實(shí)驗(yàn)，并且開展比較探究，得知前者存在較高的耐火水平。當(dāng)燃燒時，表面會產(chǎn)生炭化層，能降低燒蝕速率，同時炭化速率基本上維持恒定。設(shè)置時可結(jié)合炭化速度、設(shè)計荷載等來明確截面尺寸。預(yù)置了容易被燒蝕的部分，承載力就能夠達(dá)到設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。

2.3? 防火分區(qū)劃分問題

防火分區(qū)是使用防火墻、防火分隔設(shè)施等分隔而成，可以避免火災(zāi)朝著其他部分蔓延，目的是出現(xiàn)火災(zāi)時，使火勢處于可控范圍。所以，當(dāng)開展建筑設(shè)計時，要科學(xué)劃分防火分區(qū)，進(jìn)而有助于救援工作開展，降低損失。針對木結(jié)構(gòu)建筑，要求其層數(shù)不超過三層，同時明確防火墻之間的建筑長度及面積，進(jìn)而確定防火分區(qū)劃分。以下是具體的規(guī)定要求：對于一層，防火墻間的建筑長度可設(shè)為100m，每一層最大面積為1.8×103m2；對于建筑二層，允許建筑長度是80m，每一層最大面積是900m3；對于建筑三層，允許建筑長度是60m，每一層最大面積是600m2。對于允許面積，一般指處于防火墻間的面積[2]。比如，某一建筑若僅建一層，那么面積可達(dá)到1800m2；若建三層，那么樓層建筑面積要低于600m2，面積之和要低于1800m2。當(dāng)然，若設(shè)置了噴水滅火系統(tǒng)，那么建筑面積能翻倍。當(dāng)開展設(shè)計時，要注意“每層”二字。比如，某一建筑最高二層，設(shè)置噴淋系統(tǒng)后為1700m2。按照規(guī)定，此設(shè)計能達(dá)到要求。但若為實(shí)現(xiàn)開敞效果，此建筑設(shè)計中庭，那么不能達(dá)到要求。當(dāng)計量建筑面積時，要把兩層面積疊加。

3 致使木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生火災(zāi)的主要因素

3.1? 木結(jié)構(gòu)建筑耐火等級不高

按照相關(guān)要求，針對木結(jié)構(gòu)建筑，其耐火級介于3級至4級。木材在一定時間的干燥下，發(fā)展成全干材，其中含水量十分少，很容易出現(xiàn)燃燒，尤其是枯朽木材，遇到火星起火概率很高，煙、熱不易得到釋放，可能致使轟燃。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時，構(gòu)件表面積較大，存在不少的縫隙，并且一般通風(fēng)條件都很好，一些建筑處于山地間，出現(xiàn)火災(zāi)之后蔓延很快，可能出現(xiàn)立體燃燒。并且建筑中存在不少易燃物，火災(zāi)荷載遠(yuǎn)超火災(zāi)負(fù)荷量，危險性很大。

3.2? 布局密集，防火間距不足

一些木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)隨意性較大，缺少整體規(guī)劃，很多是連片建設(shè)，防火間距達(dá)不到要求，同時很多基于單體建筑形成庭院。在其規(guī)劃中，很多使用四合院的形式，導(dǎo)致了布局密集，缺乏一定的安全距離，若某一處發(fā)生火災(zāi)未第一時間控制，則將會發(fā)生大面積燃燒[3]。另外，一些建筑跨度較大，層數(shù)較多，如果出現(xiàn)火災(zāi)，則可能產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。

4 木結(jié)構(gòu)建筑防火對策

木材發(fā)生燃燒的概率很高，對于建筑使用者而言，可能面對著火災(zāi)的威脅。根據(jù)相關(guān)要求，結(jié)合阻燃能力和耐火時長，把建材燃燒性劃分為以下級別：第一是不燃性、第二是難燃性、第三是可燃性、第四是易燃性。一般而言，常規(guī)木材是B2級，木建筑一般處在3級至4級。相關(guān)研究顯示，決定耐火時長的要素包括：保護(hù)層厚度大小、截面尺寸和建材的燃燒性能等。建筑的防火安全性能和諸多因素有關(guān)，比如人們的防范意識、防火舉措等。故而，木結(jié)構(gòu)防火設(shè)置尤為關(guān)鍵，合理防火距離、安全渠道、噴淋系統(tǒng)的布設(shè)等均屬于避免災(zāi)害形成的有效對策。

4.1? 恰當(dāng)?shù)淖枞继幚?/p>

阻燃級別級不高，采取可行的阻燃手段能增加阻燃級別。阻燃渠道一般包括：抑制熱分解以及熱傳遞等。阻燃劑常常發(fā)揮各種阻燃作用，同時存在側(cè)重。故而，通常起碼選取兩種組成實(shí)施復(fù)合，彼此補(bǔ)充，起到協(xié)同效果。現(xiàn)如今可供選用的阻燃劑有許多，如磷系阻燃劑。在有效處理木材的前提下，很大程度上能夠增強(qiáng)抗火能力，延長構(gòu)件耐火時限，獲取良好的阻燃效果。

4.2? 建筑木材表面保護(hù)

表面防護(hù)是在木材上涂抹防火涂料，借助保護(hù)層實(shí)現(xiàn)隔熱、隔氧，這是一種可行的方式。在幾千年前，人們就采取了涂泥土的方式進(jìn)行防火，后來通過漆布包纏之后，涂上難燃性物質(zhì)防火。19世紀(jì)60年代，開發(fā)了非膨脹型涂料，通過產(chǎn)生絕氧隔熱膜來防護(hù)。在20世紀(jì)七八十年代，誕生了膨脹型涂料。在一定的受熱條件下，能產(chǎn)生炭化層結(jié)構(gòu)，具有較佳的隔熱隔氧功效。把其涂于適當(dāng)位置，小火不燃；火勢不大時，能夠有效阻止燃燒，由此降低蔓延速率；能自己熄滅，能增強(qiáng)耐火性能，避免災(zāi)害短時間內(nèi)蔓延。除此之外，通過包覆防火板材，也能夠避免火焰灼燒構(gòu)件，進(jìn)而提升其耐火極限。根據(jù)相關(guān)報道，當(dāng)建設(shè)木建筑時，安裝防火石膏板，能夠讓墻體耐火極限達(dá)到2 h。

4.3? 木構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)置

一般而言，當(dāng)超過250℃時木材出現(xiàn)燃燒的概率很高。著火時，能以0.64mm/min的速率炭化[4]。炭化層把木材隔開、增加可以承擔(dān)的溫度，以免內(nèi)燃。故而，一場持續(xù)0.5h的火災(zāi)中，僅有19mm因炭化而破損，剩下截面沒有受到影響。一般在大型木結(jié)構(gòu)中，存在很大的梁或柱，自身存在很強(qiáng)的耐火能力。由于木材導(dǎo)熱水平不高，通過炭化層能有效隔絕氣體以及熱量，由此延緩燃燒速率。換句話來講，在選擇大截面構(gòu)件時，如果尺寸滿足規(guī)定便能夠獲取更好的耐火極限。通常而言，截面越大，那么防火水準(zhǔn)越高。在防火設(shè)置方面，一般按照設(shè)置荷載的規(guī)范，按照木材炭化快慢，掌握構(gòu)件尺寸?；谝?guī)定最小尺寸，借助構(gòu)件耐火能力來達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)。

4.4? 木結(jié)構(gòu)防火設(shè)置

針對木結(jié)構(gòu)防火設(shè)置，要根據(jù)相關(guān)規(guī)定開展?；诠芸啬窘Y(jié)構(gòu)的使用層數(shù)、面積等，且設(shè)計可行的安全舉措來預(yù)測火災(zāi)的出現(xiàn)，或針對已出現(xiàn)火災(zāi)的區(qū)域，管控火災(zāi)的蔓延，降低損失，確保人員安全疏散。當(dāng)開展防火設(shè)置時，為達(dá)到安全等級以及降低風(fēng)險，要全面分析建筑的使用功能、逃生的難易情況、控制火災(zāi)的舉措等?；诳茖W(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)置以及制定措施來控制蔓延，讓建筑達(dá)到防火要求是最關(guān)鍵的。

4.4.1? 防火間距設(shè)置

著火后，在熱輻射影響下，可能致使附近建筑起火，與此同時，鑒于疏散以及救援的需要，必須規(guī)劃一定的防火距離。對于石木建筑，防火距離不能低于8m，對于木建筑，防火間距應(yīng)當(dāng)大于12m。對于村寨，應(yīng)當(dāng)主動開辟防火通道，科學(xué)遷出上方建筑，以免發(fā)生火燒連營的情況。若條件允許，可建設(shè)防火溝將其當(dāng)作隔離帶，且立即去除可燃物。

4.4.2? 合理的構(gòu)造措施

木建筑出現(xiàn)火災(zāi)的顯著特征為可能形成飛火，因此針對建筑表層材料，要選擇使用不可燃材料。建筑高低錯落，較低房屋出現(xiàn)災(zāi)害時，將朝著外墻拓展，所以對于屋蓋結(jié)構(gòu)，其耐火時長應(yīng)超過1h。若外墻沒有洞口，同時可以達(dá)到1h的耐火時長，那么防火距離可以縮小至4m。鑒于不開窗較為困難，允許外墻開孔低于10%時，防火間距可以降低到6m，但確保耐火時長大于1h，并且對于圍護(hù)建材應(yīng)當(dāng)盡可能考慮難燃材料。無論是開口數(shù)量還是尺寸，均需要進(jìn)行限制。

廚房盡可能單獨(dú)設(shè)計，在存在火源的建筑中，需要設(shè)計防火設(shè)施，比如防火幕，讓木結(jié)構(gòu)和火源分隔，將適當(dāng)材料當(dāng)作襯墊，隔離火源和樓板。在建筑中存在磚煙囪時，壁厚要增加到240mm，外表面和構(gòu)件的間距，要超過120mm，金屬煙囪要超過240mm[5]。煙囪越過吊頂時，在附近500mm范圍內(nèi)，不能將可燃材料視為保溫層。存在采暖管道經(jīng)過構(gòu)件時，其表面和木構(gòu)件的凈距離要超過50mm，或者通過非燃燒材料進(jìn)行隔熱。除此之外，建筑物出口尺寸以及位置，要達(dá)到安全離開建筑的要求而設(shè)計。

4.4.3? 布設(shè)探測器和噴淋系統(tǒng)

探測、警報系統(tǒng)對人員及時撤離建筑是非常關(guān)鍵的，設(shè)置探測器且讓其維持良好的運(yùn)行狀態(tài)是如今在建筑火災(zāi)中確認(rèn)安全最可行的方式。若有條件，建議布設(shè)煙感探測器，便于及時找到火災(zāi)隱患。在建筑內(nèi)設(shè)置噴淋系統(tǒng)，進(jìn)而應(yīng)對生活中出現(xiàn)的火災(zāi)隱患。一旦出現(xiàn)火災(zāi)，系統(tǒng)被智能觸發(fā)且噴灑冷水。該系統(tǒng)能夠在消防人員到達(dá)之前控制火勢，有助于撲救工作的開展。

5 結(jié)語

相關(guān)部門要從完善防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)相關(guān)人員的設(shè)計水平、增強(qiáng)木材防火能力、不斷構(gòu)建和健全防火裝置等層面著手，認(rèn)真做好木結(jié)構(gòu)建筑防火工作，主動采取舉措增強(qiáng)大眾的防火意識，邀請專業(yè)人士開展講座，推動木結(jié)構(gòu)建筑防火工作落實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎杞昌.探析木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計中的常見問題[J].居舍，2022（36）：91.

[2]石金柱.大型民用木結(jié)構(gòu)組合建筑防火設(shè)計探討[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2021（5）：14-16.

[3]孫欣瑜，李婷，陳偲.木結(jié)構(gòu)建筑梁柱防火性能分析研究[J].木工機(jī)床，2021（1）：12-14.

[4]邱培芳.木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計中常見問題探討[J].建設(shè)科技，2020（3）：42-43.

[5]邢君.木結(jié)構(gòu)建筑防火技術(shù)研究[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2020（12）：10-12.

Analysis of fire prevention design and fire prevention countermeasures for wood structure buildings

Wang Xuesong

（Zheng'an County Fire and Rescue Section of Zunyi， Guizhou Zunyi 563000）

AbstraCt： In order to better study the fire protection design and fire prevention countermeasures of wood structure buildings， the literature method is used to conduct research. And it is concluded that appropriate flame retardant treatment， surface protection of building wood， structural design of wooden components， and fire prevention design of buildings are taken. These practices help to avoid fires and better protect the safety of wood structure buildings.

Keywords： wood structure building; fire protection design; fire protection technical measure