論木結構建筑的電氣防火設計

文/申峰 楊志剛，.身份證號：4009850008； .身份證號：40598503658

論木結構建筑的電氣防火設計

文/申峰1楊志剛2，1.身份證號：410102198502210018； 2.身份證號：410521198503116518

木結構建筑在我國具有悠久的歷史，至今在我國的農村地區，特別是少數民族聚居區仍占有較大的份額，但通常都存在較大的火災隱患。本文主要對木結構建筑的電氣防火設計進行了簡要的分析。

木結構；建筑；電氣防火

1 木結構建筑的特點

木結構建筑是指以木材為主建造的建筑。我國傳統的木結構具有框架結構的優越性，如“墻倒屋不塌”，柔性的連接方式使其具有較好的彈性和一定程度的自我恢復能力。據報道，在“5·12”汶川大地震中，雖然許多文物建筑的墻體均受到不同程度的損壞，但其主體結構仍未倒塌，就是這種柔性框架結構抗震能力優異的最好詮釋。使用木材建造房屋，具有如下諸多優點：結構輕、抗沉降、施工工期短、防震性能高、更多的使用面積、耐久性長、隔音性能佳、防潮性能好、舒適性能優、外觀設計多樣化。木結構房屋在室內保溫上擁有絕對的節能優勢。木材的纖維結構及墻體內填充的保溫材料使木結構的保溫、隔熱性能比混凝土及輕鋼結構優越很多。有資料顯示，木材的隔熱值比標準混凝土高16倍，而鋼的冷熱傳導速率是木材的400倍，比磚混結構房屋節能約75%。因此，現代木結構房屋是能源節約型、環境友好型、生態文明型、安全、健康、舒適、綠色、人性化的建筑物。現代科技更使得木結構房屋完全具有防白蟻、防潮濕、防地震、防火等各項功能要求。只要建筑方法正確，再輔之以適當的維護手段，在使用和維護得當的前提下，木結構中的木材是穩定、壽命長、耐久性強的主結構材料，木結構房屋的壽命可以達到五十年甚至上百年。通常的木結構建筑都存在很大的火災隱患，一旦發生火災，很難撲救。特別是古建筑火災，損失之大往往是難以估計的。為此，本文擬從對木結構建筑的防火保護和對木結構火災的撲救兩方面入手論述木結構建筑的防火技術要點，以期減少該類火災事故發生的頻率和損失。

2 木建的電氣火災監控系統

2.1 電氣火災監控系統

該系統主要由電氣火災監控器、剩余電流式/測溫式電氣火災監控探測器組成。探測器通過監測線路上的漏電電流和溫度，來預防由短路、過載等產生的火災隱患。

2.2 系統形式的確定

木結構建筑的電氣火災監控系統設計可依據GB50016-2014第10.2.7條劃定的建筑范圍，為非消防負荷設置電氣火災監控系統。

系統形式可根據木建的規模、FAS形式及后期管理方式，選擇獨立式/非獨立式探測方案。一般木建的建筑規模較小，很少設有消防控制室，如果電氣火災探測器設置數量不超過8個時，可采用獨立式探測器，并直接接人FAS系統或值班室顯示裝置即可。如采用非獨立式方案，電氣火災的報警信息及故障信息應在報警控制器或顯示裝置上顯示，但不應影響正常供電系統工作。

2.3 探測器的選擇

剩余電流式探測器主要通過檢測電流的不平衡度來實現探測功能，其設置主要取決于:1)配電系統的接線形式;2)線路的漏電電流。剩余電流式探測器的接線形式僅適用于TN-C-S或TN-S系統。當今，新建木建的配電系統多采用TN-C-S或TN-S，該探測器正適用。但許多木結構古建筑電氣設施是早年設計的，其設計已達不到當前要求。當時對總等電位的設計并無要求，在后期改造中，需要對此類建筑的接線形式進行重新布局，才能科學設置剩余電流式探測器。其次，考慮到每個供電系統都有自然漏流，在調試探測器的剩余電流n值時應躲過自然漏流，防止誤動作。由于木建的自然漏流較小，可適當調低自然漏流最大值與剩余電流最低值的區間，從而提高探測器的靈敏度。

測溫式探測器主要通過探測發熱部件的溫度變化來監測火災隱患。為了提高探測的靈敏度，可采用接觸式布置，其安裝部位可設在電纜接頭、端子、重點發熱部件等部位。如配電柜等是極易著火的部位，可將探測器布置在箱內，并將信號傳至值班室。

3 雷擊火災的電氣防火設計

從防火角度看，雷電導致火災的根本原因主要是由于閃電感應、電涌侵人等影響。閃電感應是閃電放電時，在金屬導體產生的雷電靜電感應和雷電電磁感應，它可能使金屬部件之間產生火花放電;而電涌侵入是由于雷電對電纜線路及金屬管道等作用，雷電波沿管線侵人屋內的現象。木建的金屬物主要包括電纜進線、設備管道、鋼窗、吊頂等，這些都為造成雷擊火災提供了充足的物理條件。

為防止閃電對這些金屬物產生電氣影響，主要應:1)設置接閃裝置;2)對金屬物進行等電位聯結。

接閃裝置主要包括接閃裝置、引下線和接地裝置，它能引導雷電流疏散至大地。對于木建來說，其基礎一般采用砌筑基礎、伐形基礎、樁基礎等形式，基礎內沒有鋼筋或鋼筋的截面達不到接地體要求的，需單獨設置人工環形接地體。考慮到土壤的電阻率，接地裝置的沖擊接地電阻應按GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》進行接地體長度的計算，一般采用2.5m管型/角鋼接地體即可。為了將雷電流散入大地而不產生過電壓，接地體的埋地深度不小于0.5m。

此外，木結構建筑不像鋼混結構有金屬框架，應防止防雷裝置與金屬物的間隙過小而產生反擊，依據GB50057-2010，接閃裝置與金屬物或線路應保證間距的算式如下:

Sa3≥0.04KcLx

式中:Sa3-空氣中的間隔距離，m；

Lx-引下線計算點到連接點的長度，m;

Kc-分流系數。

例如:接閃裝置與屋面材料之間，金屬門窗與引下線之間，電纜進線、弱電線纜、金屬管道與接地體之間等都應保證一定的電氣間隙，但是許多金屬物件并不是固定的，難以保證電氣間隙。為更有效地降低電位差和防止電氣反擊，設計將防雷裝置與電氣和電子系統做總等電位聯結，并共用接地裝置。該措施不僅讓整個建筑的金屬物形成一個等勢體，而且也無形地生成了一個電氣屏蔽區，再配合使用相應等級的電涌保護器SPD，可極大衰減雷擊電磁場的強度并有效阻止雷擊電磁脈沖的侵入。

4 結語

木結構建筑電氣防火設計應在符合規范的前提下，遵循技術先進性、安全可靠性和經濟合理性的原則。因此提高木結構建筑電氣防火設計的安全可靠性，盡量節省工程投資，在對木結構建筑電氣防火設計時，必須進行詳細周密的分析和精確的計算，選取最優方案。

[1]薛奕.木結構古建筑防火改造技術研究[D].天津大學,2007.

[2]李鳳麗,周良.多層木結構建筑電氣設計探討[J].建筑電氣,2012.

[3]孫瑩瑩.木結構建筑火災危險性及防火措施解析[J].武警學院學報,2012.