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【木结构房屋】解读木屋的防火性能

一般木结构建筑,是指用木骨架组合墙体建造单户家庭住宅等建筑,也可以建造一些公寓、集体宿舍、宾馆和会议中心等公共建筑。目前,在欧美等国家多数住宅采用木结构建筑形式,木结构建筑体系比较完整,建筑技术也相当地成熟。

目前,我国城镇建筑,大部分工业与民用建筑还是采用砖石、钢材或混凝土等材料建造,这些材料的能耗大,不符合低物耗、低能耗、轻质、高强等建材发展方向。而木结构建筑给人一种宁静、温馨的舒适感觉。与其它结构比较木结构具有施工简捷、工期短、节能减排、抗震等优点。

虽然木屋具有很多优点,但人们对木屋的防火性能颇为担忧。通俗的讲,木屋的防火性能取决别墅中用于构成屋顶、墙壁和地板的建筑材料及其它相关部分的整体装修材料。木屋由于采用了结构上的全封闭和内墙壁的石膏板装修,所以其防火性能和砖石或钢混的住宅的防火性能相同。石膏板不仅能自然调节室内外的湿度,同时也是极好的阻燃材料。据资料介绍19911214日在日本对一栋北美木结构别墅进行了在大地震状况下的火灾破坏试验。试验中模拟发生大地震,摇晃房屋,然后在室内外人为制造火灾。该试验木制别墅表现了极好的防火性。在一屋子失火的情况下,火势要经过45分钟才会蔓延到二层。而传统的房屋在10分钟就会被大火包围。这主要归功于有耐火性能强的石膏板墙板和天花板、别墅内地板和木结构的密封结构状态,阻止了火焰的迅速蔓延。木结构建筑物与其他所有建筑物一样安全。防火安全并不完全取决于单个材料的性能,它更取决于整个系统的耐火性能。虽然接触火焰时木材会着火,但现今木结构别墅中皆放置耐火的石膏板。与其单个部件不同,这一墙体组合耐火能力极强。材料不燃烧并不意味着它在火灾中安然无事,知道这一点很重要.例如,钢在大多数规范中被归类为不可燃材料,但是在建筑物火灾所产生的高温下它会灾难性地丧失其结构完整性。一个钢质主梁的破坏时间可能会远远早于其相应的木制系统。在建筑物中安装烟雾侦测器或喷洒器系统,以预防在我们的生活方式中存在的火灾隐患。

现代木结构建筑作为一个完整成熟的建筑体系,有配套的建筑防火规范规定,设计人员只要按照规范设计,其建筑防火性能与一般的钢筋混凝土无异。现行的中国《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)的第十一章对现代木结构的高度、建筑面积、适用类型、建筑物之间的防火间距、构件的耐火极限、消防设施配置等被动和主动防火技术要求都有非常明确的规定。

现代木结构体系主要分为轻型木结构体系、重型木结构体系、正交胶合木体系和组合体系。应用中,是采用轻型木结构体系还是重型木结构体系,主要由建筑物的规模和使用功能决定,两种体系达到规定的消防安全水平所采取的手段也不同。

轻型木结构的防火机理

轻型木结构建筑的防火安全性能取决于墙体、楼盖和屋顶等整体构件的耐火极限和燃烧性能,由于这些构件采用具有很好耐火性能的石膏板覆面,所以整个构件的耐火极限和燃烧性能可以满足防火规范的要求,而与木材本身是可燃材料关系不大。石膏板的种类、厚度、构件的组成方式决定构件所能达到的耐火极限要求。试验证明,轻型木楼板和墙体构件的耐火时间可达到45分钟到2小时,甚至更长。

图:在燃烧试验中被耐火石膏板覆盖的轻型木骨架墙体

重型木结构的防火机理

重型木结构是采用截面尺寸较大的锯材或复合木材作为承重梁和柱的一种结构体系。重型木结构建筑中木结构构件必须达到一定尺寸。上世纪90代发展起来的正交胶合木体系是用15-45mm层板相互叠层正交组胚后制作的大板作为墙体、楼盖和屋盖的一种结构体系,也是重型木结构的一种。重型木结构是根据大断面木材高温下炭化缓慢和速度较恒定的特点来达到防火性能要求。重木结构采用有效截面法可以计算梁、柱、板构件的耐火极限,以满足防火规范的要求。

现代木结构建筑的综合防火措施

现代木结构建筑的防火应有系统、完善的措施,除了要求木结构构件满足相应的耐火极限要求外,还要考虑以下因素:

1)针对不同使用功能的木结构建筑配置自动喷水灭火系统、火灾报警系统、建筑灭火器、消火栓灭火系统等合理、完备的主动消防措施;

2)满足木结构建筑之间及木结构与其他建筑之间防火间距的要求;

3)建筑物在火灾时的人员安全疏散设施的设置条件及要求;

4)建筑隐蔽空间必须进行防火分隔;

5)管道、电气线路应考虑足够的防火保护措施。

此外,木结构在施工中尚未达到设计要求的防火安全保护,加上施工现场环境复杂,不安全因素多,疏散条件差,应予以特别重视,这一点在今年101日起正式实施的《多高层木结构建筑技术标准》(GB/T51226-2018)有详细的规定。

总结

没有哪种建筑结构能够完全防火,任何建筑材料都可能受火灾影响。有些建筑材料比如钢材可能不会燃烧,但是在遇到典型的建筑火灾时,它们可能失去强度,导致整体结构失效。并且增加了消防救援的难度,因为其结构失效的时间是不可预测的。木结构是任何民用、商用、工业用或公共建筑的极好选择—它对环境的影响很小,安全、耐用、美观。木结构建筑很灵活,在地震等极端情况下,它的性能同其它主要建筑材料一样好或比它们更好。加拿大木结构建筑技术正在世界各地的新兴和发达国家得到采用。

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