在木結(jié)構(gòu)建筑中其主要的建筑材料為木材，雖然具有低耗、環(huán)保、舒適、便利等優(yōu)點(diǎn)，但是由于木材可燃性較強(qiáng)，其火災(zāi)隱患也比較突出。因此，文章從木結(jié)構(gòu)建筑的防火要求與安全技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行了分析，為木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全提供參考與借鑒，減少木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)事故發(fā)生的頻率與損失。
1 木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)建筑概述
在我國(guó)傳統(tǒng)的建筑形式中，木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)建筑是非常典型的類型之一。在全球范圍內(nèi)，我國(guó)是運(yùn)用木結(jié)構(gòu)建筑最早的國(guó)家，木結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)已經(jīng)有幾千年的歷史了，時(shí)至今日依舊有大量的木結(jié)構(gòu)建筑被完好地保存，其中有一部分還被列入了重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。對(duì)于中華民族來(lái)講，保留下來(lái)的這些木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)成為了歷史文化遺產(chǎn)中的重要內(nèi)容，其歷史價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值、科學(xué)價(jià)值等都非常高。20世紀(jì)50年代，我國(guó)的木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)建筑有著非常廣泛的運(yùn)用，但是在之后的20年期間，在木材采伐殆盡、木材進(jìn)口較少等因素的影響之下，始終處于停滯發(fā)展的階段。當(dāng)前，由于結(jié)構(gòu)用材的缺乏與鋼筋混凝土建筑的不斷發(fā)展，木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)不斷減少，更多的是歷史上保留下來(lái)的建筑。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始從發(fā)達(dá)國(guó)家引入輕型木結(jié)構(gòu)住宅建筑，并在一些城市中進(jìn)行了建設(shè)與應(yīng)用。但是我國(guó)木結(jié)構(gòu)或磚木機(jī)構(gòu)建筑的相關(guān)規(guī)范與其他國(guó)家存在一定的差異，導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)建筑在發(fā)展的過(guò)程中受到了一定的限制，其中最為關(guān)鍵的問(wèn)題就是建筑防火的設(shè)防要求。
我國(guó)屬于能源消耗大國(guó)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)資源與能源的節(jié)約，逐漸提出了"綠色建筑"的概念。當(dāng)前，我國(guó)建筑在建設(shè)的過(guò)程中采用的大都是磚石、鋼材、混凝土等材料，這與我國(guó)當(dāng)前提倡的低耗、綠色建筑發(fā)展方向并不相符。與這些建筑材料相比，木結(jié)構(gòu)建筑具有低耗、環(huán)保、舒適、便利等優(yōu)點(diǎn)。此外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也不斷提高，在面積、采光、環(huán)保、環(huán)境等方面都提出了新的要求，這也為木結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用與普及奠定了基礎(chǔ)。
2 不同木結(jié)構(gòu)建筑類型的防火機(jī)理
對(duì)于木結(jié)構(gòu)建筑來(lái)講，人們最為關(guān)注的就是其防火問(wèn)題。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)具備了非常完整的體系，其配套的防火規(guī)范要求也已經(jīng)非常的健全與完善。木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)人員只有在設(shè)計(jì)的過(guò)程中嚴(yán)格遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，所建成的木結(jié)構(gòu)建筑就必然能夠滿足相關(guān)的防火安全要求。木結(jié)構(gòu)體系之間存在的差異，導(dǎo)致了其相應(yīng)的防火措施與要求也不相同。木結(jié)構(gòu)建筑的防火機(jī)理主要包括以下三個(gè)方面。
2.1 輕型木結(jié)構(gòu)的防火措施
在輕型木結(jié)構(gòu)中，主要的組成部分包括木材、墻體、樓板、房蓋等，其防火安全性主要取決于其中的墻體、樓板與房蓋等組成部分的耐火性能與燃燒性能，與結(jié)構(gòu)中所用木材的燃燒性能之間并不存在較大的聯(lián)系。在輕型木結(jié)構(gòu)框架中，兩側(cè)的墻體基本上都是選用耐火性能較強(qiáng)的石膏板對(duì)其進(jìn)行覆面處理，同時(shí)在構(gòu)件的龍骨空腔中也大都是采用不可燃的礦物纖維保溫材料對(duì)其進(jìn)行填充，從而提高構(gòu)件的耐火性能、降低構(gòu)件的燃燒性能，使輕型木結(jié)構(gòu)能夠滿足相關(guān)的防火規(guī)范要求。在輕型木結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過(guò)程中，需要依據(jù)構(gòu)件所能夠達(dá)到的耐火極限進(jìn)行保溫隔熱材料、石膏板等材料的選擇。
2.2 重型木結(jié)構(gòu)的防火措施
在重型木結(jié)構(gòu)中，發(fā)揮承重作用的木梁與木柱的截面尺寸都比較大，可以選用的材料包括實(shí)木、膠合木等。在重型木結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過(guò)程中，通過(guò)木梁、木柱的運(yùn)用能夠?qū)⒛窘Y(jié)構(gòu)建筑的美感更加徹底地展現(xiàn)出來(lái)。在重型木結(jié)構(gòu)中采用的木梁、木柱等都是可燃材料，但是在建筑的過(guò)程中可以通過(guò)木構(gòu)件尺寸控制、木樓板組裝方法選擇、消除樓板與屋頂隱蔽空間等措施實(shí)現(xiàn)重型木結(jié)構(gòu)防火性能的提高。通過(guò)大量的耐火試驗(yàn)證明，如果重型木結(jié)構(gòu)構(gòu)建的截面尺寸較大，其耐火性能就比較大，出現(xiàn)這種情況的主要原因是截面尺寸較大的木構(gòu)件在火中時(shí)會(huì)在表明形成炭化層，這種炭化層能夠?qū)δ緲?gòu)件發(fā)揮隔熱、隔氧的作用，降低構(gòu)建內(nèi)部的燃燒速度。因此，在重型木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要依據(jù)耐火極限、設(shè)計(jì)荷載等要求對(duì)木構(gòu)件的截面尺寸進(jìn)行確定。
2.3 木結(jié)構(gòu)組合的防火措施
木結(jié)構(gòu)組合指的是木結(jié)構(gòu)或木構(gòu)件與鋼材、混凝土等結(jié)構(gòu)或構(gòu)件共同形成的結(jié)構(gòu)體系。木結(jié)構(gòu)組合建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑師可以依舊不同的需求選擇木材、鋼材、混凝土等不同的材料，充分發(fā)揮出這些材料在結(jié)構(gòu)中的優(yōu)良個(gè)性，實(shí)現(xiàn)建筑整體性能的有效提高，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的降低。
木結(jié)構(gòu)組合體系主要的組成形式包括兩種，一種是豎向組合建造，另一種是木骨架組合填充墻體與木結(jié)構(gòu)樓板。豎向組合建造指的是建筑的上半部分采用木結(jié)構(gòu)，為可燃材料，下半部分采用混凝土等其他結(jié)構(gòu)，為不可燃材料，兩個(gè)部分之間通過(guò)不可燃的樓板進(jìn)行分割。這種類型的結(jié)構(gòu)主要適用于下部商業(yè)用途、上部住宅、辦公用途的建筑。此外，與豎向組合建造相對(duì)應(yīng)的就是水平組合建造，這種類型的木結(jié)構(gòu)組合體系并不常見(jiàn)。木骨架組合填充墻體指的是在木骨架外部進(jìn)行墻面板的覆蓋，在其中的空隙中填充保溫、隔熱、隔音材料，這種結(jié)構(gòu)的墻體不能夠用于承重墻體，多用于混凝土建筑物中的非承重外墻或者內(nèi)隔墻。
3 木結(jié)構(gòu)建筑的防火技術(shù)
3.1 對(duì)木材進(jìn)行阻燃處理工作
木材屬于可燃物，其燃燒等級(jí)比較低，因此需要相應(yīng)的阻燃處理工作實(shí)現(xiàn)其可燃性能等級(jí)的提升。在對(duì)木材進(jìn)行阻燃處理的過(guò)程中，最為常用的方式就是在木材表面涂阻燃劑，能夠?qū)Ω邷叵履静牡臒岱纸�、熱傳遞、氧化反應(yīng)等進(jìn)行有效的抑制。不同的阻燃劑在阻燃作用方面是具有側(cè)重點(diǎn)的，在對(duì)木材進(jìn)行阻燃處理的過(guò)程中需要選擇兩種以上的阻燃劑進(jìn)行混合之后進(jìn)行使用，促進(jìn)阻燃作用的強(qiáng)化。比較常見(jiàn)的木材阻燃劑主要包括磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硼系阻燃劑等，經(jīng)過(guò)阻燃處理之后的木材在抗火性能方面得到了非常顯著的提升，使其燃燒性能得到了改變，但是這種方式并不能夠?qū)?gòu)件的耐火等級(jí)進(jìn)行改變。
3.2 對(duì)木材進(jìn)行表面防護(hù)工作
木材的表面防護(hù)工作主要是針對(duì)木材成品而言的，主要的方式包括兩個(gè)方面，一方面是在木材的表面涂覆阻燃劑或防火涂料；另一方面是在木材的表面包裹不燃性材料。通過(guò)表面防護(hù)工作實(shí)現(xiàn)對(duì)木材的隔熱、隔氧作用，從而對(duì)木材燃燒進(jìn)行抑制。
木材表面防護(hù)工作是目前為止最為有效的木材防火保護(hù)方式。當(dāng)前較為常見(jiàn)的防火涂料為膨脹型涂料，在受熱之后會(huì)形成炭化層，能夠發(fā)揮著非常良好的隔熱、隔氧作用。在木材表面涂覆膨脹型防火涂料，在遇到小火時(shí)并不燃燒，火勢(shì)較大時(shí)能夠?qū)δ静牡难尤寄芰M(jìn)行優(yōu)秀的阻滯，進(jìn)而降低火焰的傳播速度與火災(zāi)造成的損失，離開(kāi)明火之后能夠自動(dòng)熄滅，防止火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延。但是膨脹型防火涂料的作用僅僅在于阻滯與延緩火勢(shì)，并不能夠?qū)馂?zāi)進(jìn)行完全的阻止與消滅。此外，防火板材也是非常有效的木構(gòu)件防火措施，通過(guò)這些板材能夠防止木結(jié)構(gòu)直接受到火焰的灼燒，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件耐火極限的提高。
3.3 對(duì)木構(gòu)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)
在一般情況下，木材的溫度達(dá)到250℃之后便會(huì)燃燒，在木材著火并且火勢(shì)兇猛的情況之下，木材的炭化速度為0.64 mm/s,炭化所形成的炭化層會(huì)對(duì)木材內(nèi)部產(chǎn)生一種隔離作用，提高木材所能夠承受的溫度，防止木材內(nèi)部在火災(zāi)中遭到損毀。在重型木結(jié)構(gòu)中往往包含了規(guī)格比較大的木梁或者木柱，這些木梁與木柱由于自身的截面尺寸較大，其自身的耐火性能就比較強(qiáng)。出現(xiàn)這種情況的主要原因包括兩個(gè)方面，一個(gè)方面是木材的導(dǎo)熱性能較差；另一方面是木材在燃燒的過(guò)程中會(huì)形成炭化層，通過(guò)隔熱、隔氧作用延緩木材的燃燒速度。因此，在木結(jié)構(gòu)建筑中采用截面尺寸較大的木構(gòu)件將有利于耐火極限的提高。在木結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要依據(jù)設(shè)計(jì)荷載與木材炭化速度等選擇合適的木材種類與木材截面尺寸，通過(guò)木構(gòu)件自身所具有的耐火性能來(lái)滿足木結(jié)構(gòu)建筑的耐火極限要求。
3.4 對(duì)木結(jié)構(gòu)的防火性能進(jìn)行設(shè)計(jì)
在對(duì)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，防火設(shè)計(jì)是非常重要的內(nèi)容之一。在木結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)中，一方面需要對(duì)木結(jié)構(gòu)的用途、層數(shù)、面積等進(jìn)行控制；另一方面需要設(shè)置必要的安全措施，降低火災(zāi)所造成的損失。通過(guò)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)火勢(shì)蔓延進(jìn)行有效的控制，提高木結(jié)構(gòu)建筑的防火能力。
3.4.1 在木結(jié)構(gòu)建筑中設(shè)置防火分區(qū)
在建筑物內(nèi)部的某一個(gè)空間發(fā)生火災(zāi)之后，在熱氣體的對(duì)流與輻射作用之下，火勢(shì)或沿著樓板、門窗等向著其他的空間不斷蔓延，最終導(dǎo)致這個(gè)建筑全面出現(xiàn)火災(zāi)。因此，在木結(jié)構(gòu)建筑中必須設(shè)置防火分區(qū)，將火勢(shì)有效地控制在一定的時(shí)間與區(qū)域中。對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑防火分區(qū)設(shè)置產(chǎn)生影響的因素包括建筑層數(shù)、建筑長(zhǎng)度、建筑面積等，同時(shí)可以通過(guò)防火墻防止火勢(shì)蔓延到相鄰的建筑中。
3.4.2 在木結(jié)構(gòu)建筑之間設(shè)置防火間距
在建筑物中出現(xiàn)火災(zāi)之后，在熱氣體輻射的作用之下可能會(huì)引發(fā)臨近建筑物起火現(xiàn)象，同時(shí)在出現(xiàn)火災(zāi)之后要充分考慮到人員疏散與火災(zāi)救援的需求。因此，建筑物之間必須設(shè)置合理的防火間距。一般情況下，磚木結(jié)構(gòu)建筑之間的防火間距應(yīng)該大于8 m,木結(jié)構(gòu)建筑之間的防火間距應(yīng)該大于12 m.如果是已經(jīng)建成的木結(jié)構(gòu)建筑，應(yīng)該通過(guò)各種有效的防火措施對(duì)其進(jìn)行處理，例如開(kāi)辟防火通道、確保防火通道通暢等，避免在火災(zāi)發(fā)生時(shí)出現(xiàn)"火燒連營(yíng)"的情況。為了避免外部火災(zāi)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑所造成的威脅，在一些有條件的地方可以在木結(jié)構(gòu)建筑周圍開(kāi)挖防火溝，同時(shí)將建筑周圍的雜草、枯葉等可燃物進(jìn)行及時(shí)的處理。
3.4.3 木結(jié)構(gòu)建筑防火的構(gòu)造措施
在木結(jié)構(gòu)建筑中，火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中最為明顯的特征就是容易出現(xiàn)飛火的情況。因此，在木結(jié)構(gòu)建筑的屋頂表面必須采用不可燃材料，在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家造價(jià)對(duì)此做出了相應(yīng)的規(guī)定。如果木結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出高低錯(cuò)落的形態(tài)，那么必須考慮到如果較低部分發(fā)生火災(zāi)時(shí)火焰會(huì)向著較高部分的外墻進(jìn)行蔓延。因此，必須考慮到較低部分房屋結(jié)構(gòu)的耐火極限，一般情況下要求其不低于1 h.
通過(guò)相關(guān)的火災(zāi)試驗(yàn)證明，發(fā)生火災(zāi)的建筑對(duì)周圍建筑的影響主要取決于周圍建筑外墻的耐火極限與外墻門窗洞口的開(kāi)口比例。如果相鄰的建筑物在外墻上并無(wú)門窗洞口，同時(shí)周圍建筑的耐火極限在一個(gè)小時(shí)以上，則兩棟建筑之間的防火間距可以適當(dāng)?shù)販p小，最低限度為4m.部分建筑外墻無(wú)法做到完全沒(méi)有門窗洞口，在這種情況下，外墻的開(kāi)孔不得超過(guò)外墻面積的10%,其耐火極限必須在1 h以上，在外墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中必須采用不可燃的材料。
在木結(jié)構(gòu)建筑中最易引發(fā)火災(zāi)的區(qū)域就是廚房，因此廚房應(yīng)該進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，同時(shí)在廚房中應(yīng)該設(shè)置防火措施，防止火焰或者火星危害，確保木結(jié)構(gòu)能夠與火源完全隔離開(kāi)來(lái)，同時(shí)應(yīng)該在樓板上通過(guò)各種不可燃材料進(jìn)行襯墊，確保火源與樓板之間分離開(kāi)來(lái)。如果房間中設(shè)置有磚煙囪時(shí)，煙囪外表面與木結(jié)構(gòu)之間的凈距離應(yīng)該在120 mm以上，同時(shí)應(yīng)該對(duì)與木結(jié)構(gòu)相鄰的煙囪璧進(jìn)行加厚處理。當(dāng)房屋有采暖管道通過(guò)木構(gòu)件時(shí)，其管壁表面應(yīng)與木構(gòu)件保持不小于50 mm的凈距離，若采暖管道的溫度超過(guò)100℃，此凈距離則應(yīng)適當(dāng)加大或用非燃燒材料隔熱。
3.4.4 設(shè)置自動(dòng)報(bào)警與滅火系統(tǒng)
在發(fā)生火災(zāi)是，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于人們的撤離有著非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)前，在建筑火災(zāi)中確保人身安全最為常用的方式就是在建筑中安裝探測(cè)系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)。在所有有條件的建筑中都應(yīng)該安裝煙感探測(cè)器或者溫感探測(cè)器，確保能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。通過(guò)在建筑物中安裝噴淋系統(tǒng)來(lái)對(duì)日常生活中存在的火災(zāi)隱患進(jìn)行應(yīng)對(duì)與排除。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)之后，噴淋系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)，在燃燒區(qū)域噴灑冷水，在消防員到達(dá)之前對(duì)火勢(shì)進(jìn)行有效的控制。在木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中安裝噴淋系統(tǒng)實(shí)際上是增加了建筑的附加安全程度，可以是木結(jié)構(gòu)建筑具有一定的靈活性。
4 木結(jié)構(gòu)建筑防火安全未來(lái)發(fā)展方向
第一，對(duì)國(guó)內(nèi)外的各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，主要包括美國(guó)、德國(guó)、加拿大、澳大利亞等，同時(shí)對(duì)這些國(guó)家的木結(jié)構(gòu)建筑防火規(guī)定進(jìn)行對(duì)比分析，找出我國(guó)相關(guān)規(guī)定中存在的不足。第二，木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件耐火驗(yàn)證試驗(yàn)工作，對(duì)不同截面尺寸的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行耐火試驗(yàn)，對(duì)其耐火性能進(jìn)行定量分析。第三，木結(jié)構(gòu)組合體系中，需要對(duì)建筑整體的高度與層數(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)比研究與模擬研究之后發(fā)現(xiàn)，同樣是7層的木結(jié)構(gòu)組合建筑與鋼筋混凝土建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性相差不大。第四，對(duì)國(guó)外木結(jié)構(gòu)建筑防火安全技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)要求等進(jìn)行分析與參考，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)符合我國(guó)實(shí)際情況的木結(jié)構(gòu)防火安全要求的制定。第五，對(duì)國(guó)外3層以上的純木結(jié)構(gòu)建筑的防火技術(shù)進(jìn)行研究。
5 結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前，我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑研究處于初始階段，在木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用規(guī)模與數(shù)量、木結(jié)構(gòu)建筑消防技術(shù)等方面都與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。在木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用與推廣的過(guò)程中，最為關(guān)鍵的問(wèn)題就是防火安全問(wèn)題，需要對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)消防安全進(jìn)行研究，促進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑在推廣與應(yīng)用中的安全性。本文對(duì)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑防火要求與安全技術(shù)進(jìn)行了研究，為木結(jié)構(gòu)建筑防火安全奠定了科學(xué)的技術(shù)支持與理論支持。在木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展過(guò)程中，必須重視其消防安全問(wèn)題，通過(guò)建筑消防措施與消防技術(shù)的提高，為其健康、持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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