在木結構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，但是由于木材可燃性較強，其火災隱患也比較突出。因此，文章從木結構建筑的防火要求與安全技術兩個方面進行了分析，為木結構建筑的防火安全提供參考與借鑒，減少木結構建筑火災事故發(fā)生的頻率與損失。
1 木結構或磚木結構建筑概述
在我國傳統的建筑形式中，木結構或磚木結構建筑是非常典型的類型之一。在全球范圍內，我國是運用木結構建筑最早的國家，木結構建筑在我國已經有幾千年的歷史了，時至今日依舊有大量的木結構建筑被完好地保存，其中有一部分還被列入了重點保護對象。對于中華民族來講，保留下來的這些木結構建筑已經成為了歷史文化遺產中的重要內容，其歷史價值、藝術價值、科學價值等都非常高。20世紀50年代，我國的木結構或磚木結構建筑有著非常廣泛的運用，但是在之后的20年期間，在木材采伐殆盡、木材進口較少等因素的影響之下，始終處于停滯發(fā)展的階段。當前，由于結構用材的缺乏與鋼筋混凝土建筑的不斷發(fā)展，木結構或磚木結構建筑的建設不斷減少，更多的是歷史上保留下來的建筑。從20世紀90年代開始，我國開始從發(fā)達國家引入輕型木結構住宅建筑，并在一些城市中進行了建設與應用。但是我國木結構或磚木機構建筑的相關規(guī)范與其他國家存在一定的差異，導致木結構建筑在發(fā)展的過程中受到了一定的限制，其中最為關鍵的問題就是建筑防火的設防要求。
我國屬于能源消耗大國，為了能夠實現資源與能源的節(jié)約，逐漸提出了"綠色建筑"的概念。當前，我國建筑在建設的過程中采用的大都是磚石、鋼材、混凝土等材料，這與我國當前提倡的低耗、綠色建筑發(fā)展方向并不相符。與這些建筑材料相比，木結構建筑具有低耗、環(huán)保、舒適、便利等優(yōu)點。此外，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，人們對生活質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，這也為木結構建筑在我國市場的應用與普及奠定了基礎。
2 不同木結構建筑類型的防火機理
對于木結構建筑來講，人們最為關注的就是其防火問題。現代木結構建筑已經具備了非常完整的體系，其配套的防火規(guī)范要求也已經非常的健全與完善。木結構建筑設計人員只有在設計的過程中嚴格遵循相關的設計規(guī)范，所建成的木結構建筑就必然能夠滿足相關的防火安全要求。木結構體系之間存在的差異，導致了其相應的防火措施與要求也不相同。木結構建筑的防火機理主要包括以下三個方面。
2.1 輕型木結構的防火措施
在輕型木結構中，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，與結構中所用木材的燃燒性能之間并不存在較大的聯系。在輕型木結構框架中，兩側的墻體基本上都是選用耐火性能較強的石膏板對其進行覆面處理，同時在構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其進行填充，從而提高構件的耐火性能、降低構件的燃燒性能，使輕型木結構能夠滿足相關的防火規(guī)范要求。在輕型木結構的實際施工過程中，需要依據構件所能夠達到的耐火極限進行保溫隔熱材料、石膏板等材料的選擇。
2.2 重型木結構的防火措施
在重型木結構中，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木、膠合木等。在重型木結構的實際施工過程中，通過木梁、木柱的運用能夠將木結構建筑的美感更加徹底地展現出來。在重型木結構中采用的木梁、木柱等都是可燃材料，但是在建筑的過程中可以通過木構件尺寸控制、木樓板組裝方法選擇、消除樓板與屋頂隱蔽空間等措施實現重型木結構防火性能的提高。通過大量的耐火試驗證明，如果重型木結構構建的截面尺寸較大，其耐火性能就比較大，出現這種情況的主要原因是截面尺寸較大的木構件在火中時會在表明形成炭化層，這種炭化層能夠對木構件發(fā)揮隔熱、隔氧的作用，降低構建內部的燃燒速度。因此，在重型木結構設計的過程中需要依據耐火極限、設計荷載等要求對木構件的截面尺寸進行確定。
2.3 木結構組合的防火措施
木結構組合指的是木結構或木構件與鋼材、混凝土等結構或構件共同形成的結構體系。木結構組合建筑的設計過程中，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)揮出這些材料在結構中的優(yōu)良個性，實現建筑整體性能的有效提高，同時還能夠實現建筑成本的降低。
木結構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構樓板。豎向組合建造指的是建筑的上半部分采用木結構，為可燃材料，下半部分采用混凝土等其他結構，為不可燃材料，兩個部分之間通過不可燃的樓板進行分割。這種類型的結構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應的就是水平組合建造，這種類型的木結構組合體系并不常見。木骨架組合填充墻體指的是在木骨架外部進行墻面板的覆蓋，在其中的空隙中填充保溫、隔熱、隔音材料，這種結構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隔墻。
3 木結構建筑的防火技術
3.1 對木材進行阻燃處理工作
木材屬于可燃物，其燃燒等級比較低，因此需要相應的阻燃處理工作實現其可燃性能等級的提升。在對木材進行阻燃處理的過程中，最為常用的方式就是在木材表面涂阻燃劑，能夠對高溫下木材的熱分解、熱傳遞、氧化反應等進行有效的抑制。不同的阻燃劑在阻燃作用方面是具有側重點的，在對木材進行阻燃處理的過程中需要選擇兩種以上的阻燃劑進行混合之后進行使用，促進阻燃作用的強化。比較常見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，經過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對構件的耐火等級進行改變。
3.2 對木材進行表面防護工作
木材的表面防護工作主要是針對木材成品而言的，主要的方式包括兩個方面，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。通過表面防護工作實現對木材的隔熱、隔氧作用，從而對木材燃燒進行抑制。
木材表面防護工作是目前為止最為有效的木材防火保護方式。當前較為常見的防火涂料為膨脹型涂料，在受熱之后會形成炭化層，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，在遇到小火時并不燃燒，火勢較大時能夠對木材的延燃能力進行優(yōu)秀的阻滯，進而降低火焰的傳播速度與火災造成的損失，離開明火之后能夠自動熄滅，防止火災的進一步蔓延。但是膨脹型防火涂料的作用僅僅在于阻滯與延緩火勢，并不能夠對火災進行完全的阻止與消滅。此外，防火板材也是非常有效的木構件防火措施，通過這些板材能夠防止木結構直接受到火焰的灼燒，實現構件耐火極限的提高。
3.3 對木構件的結構進行設計
在一般情況下，木材的溫度達到250℃之后便會燃燒，在木材著火并且火勢兇猛的情況之下，木材的炭化速度為0.64 mm/s,炭化所形成的炭化層會對木材內部產生一種隔離作用，提高木材所能夠承受的溫度，防止木材內部在火災中遭到損毀。在重型木結構中往往包含了規(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。出現這種情況的主要原因包括兩個方面，一個方面是木材的導熱性能較差；另一方面是木材在燃燒的過程中會形成炭化層，通過隔熱、隔氧作用延緩木材的燃燒速度。因此，在木結構建筑中采用截面尺寸較大的木構件將有利于耐火極限的提高。在木結構進行防火設計的過程中，要依據設計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，通過木構件自身所具有的耐火性能來滿足木結構建筑的耐火極限要求。
3.4 對木結構的防火性能進行設計
在對木結構進行設計的過程中，防火設計是非常重要的內容之一。在木結構的防火設計中，一方面需要對木結構的用途、層數、面積等進行控制；另一方面需要設置必要的安全措施，降低火災所造成的損失。通過對木結構建筑進行合理的結構設計對火勢蔓延進行有效的控制，提高木結構建筑的防火能力。
3.4.1 在木結構建筑中設置防火分區(qū)
在建筑物內部的某一個空間發(fā)生火災之后，在熱氣體的對流與輻射作用之下，火勢或沿著樓板、門窗等向著其他的空間不斷蔓延，最終導致這個建筑全面出現火災。因此，在木結構建筑中必須設置防火分區(qū)，將火勢有效地控制在一定的時間與區(qū)域中。對木結構建筑防火分區(qū)設置產生影響的因素包括建筑層數、建筑長度、建筑面積等，同時可以通過防火墻防止火勢蔓延到相鄰的建筑中。
3.4.2 在木結構建筑之間設置防火間距
在建筑物中出現火災之后，在熱氣體輻射的作用之下可能會引發(fā)臨近建筑物起火現象，同時在出現火災之后要充分考慮到人員疏散與火災救援的需求。因此，建筑物之間必須設置合理的防火間距。一般情況下，磚木結構建筑之間的防火間距應該大于8 m,木結構建筑之間的防火間距應該大于12 m.如果是已經建成的木結構建筑，應該通過各種有效的防火措施對其進行處理，例如開辟防火通道、確保防火通道通暢等，避免在火災發(fā)生時出現"火燒連營"的情況。為了避免外部火災對木結構建筑所造成的威脅，在一些有條件的地方可以在木結構建筑周圍開挖防火溝，同時將建筑周圍的雜草、枯葉等可燃物進行及時的處理。
3.4.3 木結構建筑防火的構造措施
在木結構建筑中，火災發(fā)生過程中最為明顯的特征就是容易出現飛火的情況。因此，在木結構建筑的屋頂表面必須采用不可燃材料，在美國等發(fā)達國家造價對此做出了相應的規(guī)定。如果木結構建筑呈現出高低錯落的形態(tài)，那么必須考慮到如果較低部分發(fā)生火災時火焰會向著較高部分的外墻進行蔓延。因此，必須考慮到較低部分房屋結構的耐火極限，一般情況下要求其不低于1 h.
通過相關的火災試驗證明，發(fā)生火災的建筑對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口比例。如果相鄰的建筑物在外墻上并無門窗洞口，同時周圍建筑的耐火極限在一個小時以上，則兩棟建筑之間的防火間距可以適當地減小，最低限度為4m.部分建筑外墻無法做到完全沒有門窗洞口，在這種情況下，外墻的開孔不得超過外墻面積的10%,其耐火極限必須在1 h以上，在外墻的圍護結構中必須采用不可燃的材料。
在木結構建筑中最易引發(fā)火災的區(qū)域就是廚房，因此廚房應該進行單獨設置，同時在廚房中應該設置防火措施，防止火焰或者火星危害，確保木結構能夠與火源完全隔離開來，同時應該在樓板上通過各種不可燃材料進行襯墊，確�；鹪磁c樓板之間分離開來。如果房間中設置有磚煙囪時，煙囪外表面與木結構之間的凈距離應該在120 mm以上，同時應該對與木結構相鄰的煙囪璧進行加厚處理。當房屋有采暖管道通過木構件時，其管壁表面應與木構件保持不小于50 mm的凈距離，若采暖管道的溫度超過100℃，此凈距離則應適當加大或用非燃燒材料隔熱。
3.4.4 設置自動報警與滅火系統
在發(fā)生火災是，自動報警系統對于人們的撤離有著非常關鍵的作用。當前，在建筑火災中確保人身安全最為常用的方式就是在建筑中安裝探測系統與報警系統。在所有有條件的建筑中都應該安裝煙感探測器或者溫感探測器，確保能夠及時地發(fā)現火災。通過在建筑物中安裝噴淋系統來對日常生活中存在的火災隱患進行應對與排除。當出現火災之后，噴淋系統會自動觸發(fā)，在燃燒區(qū)域噴灑冷水，在消防員到達之前對火勢進行有效的控制。在木結構系統中安裝噴淋系統實際上是增加了建筑的附加安全程度，可以是木結構建筑具有一定的靈活性。
4 木結構建筑防火安全未來發(fā)展方向
第一，對國內外的各種標準進行研究，主要包括美國、德國、加拿大、澳大利亞等，同時對這些國家的木結構建筑防火規(guī)定進行對比分析，找出我國相關規(guī)定中存在的不足。第二，木結構建筑構件耐火驗證試驗工作，對不同截面尺寸的木結構構件進行耐火試驗，對其耐火性能進行定量分析。第三，木結構組合體系中，需要對建筑整體的高度與層數進行研究，通過對比研究與模擬研究之后發(fā)現，同樣是7層的木結構組合建筑與鋼筋混凝土建筑的火災危險性相差不大。第四，對國外木結構建筑防火安全技術、標準要求等進行分析與參考，以此為基礎實現符合我國實際情況的木結構防火安全要求的制定。第五，對國外3層以上的純木結構建筑的防火技術進行研究。
5 結語
當前，我國木結構建筑研究處于初始階段，在木結構建筑應用規(guī)模與數量、木結構建筑消防技術等方面都與發(fā)達國家存在較大的差距。在木結構建筑應用與推廣的過程中，最為關鍵的問題就是防火安全問題，需要對木結構建筑的火災消防安全進行研究，促進木結構建筑在推廣與應用中的安全性。本文對現代木結構建筑防火要求與安全技術進行了研究，為木結構建筑防火安全奠定了科學的技術支持與理論支持。在木結構建筑的發(fā)展過程中，必須重視其消防安全問題，通過建筑消防措施與消防技術的提高，為其健康、持續(xù)發(fā)展奠定基礎。
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