木結構建筑的防火設計與防火對策分析

王雪松

摘要：為了更好地研究木結構建筑的防火設計及防火對策，采用文獻法等進行研究，得出采取適當的阻燃處理、做好建筑木材的表面保護、做好木構件的結構設計以及做好建筑物的防火設計等防火對策。這些做法有助于避免火災的發生，有利于更好地保護木結構建筑的安全。

關鍵詞：木結構建筑；防火設計；防火技術措施

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

木結構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行連接和固定。這種結構因為是由天然材料所組成，受材料本身條件的限制，火災風險性較大，因此相關人員要認真落實好木結構建筑的防火工作。

1 木結構建筑特點

木結構建筑具備諸多優點，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，但主體結構沒有倒塌，這就說明其有著較好的彈性。其他優勢還有防震能力較強、結構較輕、可使用面積較大、外觀設計多元化等。在室內保溫方面，木結構建筑有著顯著的節能優勢?，F代科技的不斷發展，給木結構建筑增加多項功能要求，例如防潮和防火。要確保建筑手段科學，并使用可行的維護方法，給予有效的維護，木結構屬于可靠、使用年限較長的結構，木結構建筑的壽命能達到幾十年到上百年[1]。一般來講，木結構建筑火災隱患比較多，且出現火災的情況下不易開展撲救。尤其是歷史建筑，常因火災導致巨大的經濟文化損失。

2 木結構建筑防火設計常見問題

近些年，木結構建筑領域有了很大的發展，新型木結構建筑相較于其他建筑有很大區別，與以前的木結構建筑體系也有差異，其防火設計長期以來受到大眾的關注。下面，基于木結構建筑防火設計不足之處，從專業層面進行探究，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，便于設計者結合建筑結構的防火性能明確其他防火要求。相關人員還能按照要求對耐火級別的規定，對消防規劃開展審核。對于木結構建筑來講，其有著一定的獨特性，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劃以及審核時，要避免硬套相關規范來對等級進行分類。

2.2? 燃燒性能、耐火極限設計問題

確定構件燃燒性能及耐火極限，屬于設計的核心內容，也是確保建筑安全的有效手段。根據要求開展耐火實驗時，確保墻體等均具備一定的耐火性。所獲得的數據信息為明確燃燒性能以及耐火極限提供了依據。針對建筑構件，以下是其耐火極限的有關規定：對于防火墻，其沒有表現出不燃性，耐火極限3h；對于承重墻，其表現出難燃性，耐火時長1h；電梯井的墻，其表現出不燃性，耐火時長1h；對于外墻以及隔墻，其表現出難燃性，耐火時長0.75h；對于房間隔墻，其表現出難燃性，耐火時長0.5h；對于承重柱構件，其表現出可燃性，耐火時長1h；對于梁構件，其表現出可燃性，耐火時長1h；對于樓板構件，其表現出難燃性，耐火時長0.75h；對于屋頂承重構件，表現可燃性，耐火極限0.5h；對于疏散樓梯，表現出難燃性，耐火極限0.5h；對于木結構建筑吊頂構件，表現出難燃性，耐火極限0.15h。當設置燃燒性及耐火時長時，可參考構造方式來開展操作。若構造達到了要求，則可看成滿足構件需實現的耐火極限要求。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。關于膠合木梁、木柱，開展實體實驗，并且開展比較探究，得知前者存在較高的耐火水平。當燃燒時，表面會產生炭化層，能降低燒蝕速率，同時炭化速率基本上維持恒定。設置時可結合炭化速度、設計荷載等來明確截面尺寸。預置了容易被燒蝕的部分，承載力就能夠達到設置標準。

2.3? 防火分區劃分問題

防火分區是使用防火墻、防火分隔設施等分隔而成，可以避免火災朝著其他部分蔓延，目的是出現火災時，使火勢處于可控范圍。所以，當開展建筑設計時，要科學劃分防火分區，進而有助于救援工作開展，降低損失。針對木結構建筑，要求其層數不超過三層，同時明確防火墻之間的建筑長度及面積，進而確定防火分區劃分。以下是具體的規定要求：對于一層，防火墻間的建筑長度可設為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。當然，若設置了噴水滅火系統，那么建筑面積能翻倍。當開展設計時，要注意“每層”二字。比如，某一建筑最高二層，設置噴淋系統后為1700m2。按照規定，此設計能達到要求。但若為實現開敞效果，此建筑設計中庭，那么不能達到要求。當計量建筑面積時，要把兩層面積疊加。

3 致使木結構建筑發生火災的主要因素

3.1? 木結構建筑耐火等級不高

按照相關要求，針對木結構建筑，其耐火級介于3級至4級。木材在一定時間的干燥下，發展成全干材，其中含水量十分少，很容易出現燃燒，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。當出現火災時，構件表面積較大，存在不少的縫隙，并且一般通風條件都很好，一些建筑處于山地間，出現火災之后蔓延很快，可能出現立體燃燒。并且建筑中存在不少易燃物，火災荷載遠超火災負荷量，危險性很大。

3.2? 布局密集，防火間距不足

一些木結構建筑建設隨意性較大，缺少整體規劃，很多是連片建設，防火間距達不到要求，同時很多基于單體建筑形成庭院。在其規劃中，很多使用四合院的形式，導致了布局密集，缺乏一定的安全距離，若某一處發生火災未第一時間控制，則將會發生大面積燃燒[3]。另外，一些建筑跨度較大，層數較多，如果出現火災，則可能產生煙囪效應。

4 木結構建筑防火對策

木材發生燃燒的概率很高，對于建筑使用者而言，可能面對著火災的威脅。根據相關要求，結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，常規木材是B2級，木建筑一般處在3級至4級。相關研究顯示，決定耐火時長的要素包括：保護層厚度大小、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，比如人們的防范意識、防火舉措等。故而，木結構防火設置尤為關鍵，合理防火距離、安全渠道、噴淋系統的布設等均屬于避免災害形成的有效對策。

4.1? 恰當的阻燃處理

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。阻燃劑常常發揮各種阻燃作用，同時存在側重。故而，通常起碼選取兩種組成實施復合，彼此補充，起到協同效果?，F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抗火能力，延長構件耐火時限，獲取良好的阻燃效果。

4.2? 建筑木材表面保護

表面防護是在木材上涂抹防火涂料，借助保護層實現隔熱、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行防火，后來通過漆布包纏之后，涂上難燃性物質防火。19世紀60年代，開發了非膨脹型涂料，通過產生絕氧隔熱膜來防護。在20世紀七八十年代，誕生了膨脹型涂料。在一定的受熱條件下，能產生炭化層結構，具有較佳的隔熱隔氧功效。把其涂于適當位置，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，能增強耐火性能，避免災害短時間內蔓延。除此之外，通過包覆防火板材，也能夠避免火焰灼燒構件，進而提升其耐火極限。根據相關報道，當建設木建筑時，安裝防火石膏板，能夠讓墻體耐火極限達到2 h。

4.3? 木構件結構設置

一般而言，當超過250℃時木材出現燃燒的概率很高。著火時，能以0.64mm/min的速率炭化[4]。炭化層把木材隔開、增加可以承擔的溫度，以免內燃。故而，一場持續0.5h的火災中，僅有19mm因炭化而破損，剩下截面沒有受到影響。一般在大型木結構中，存在很大的梁或柱，自身存在很強的耐火能力。由于木材導熱水平不高，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，在選擇大截面構件時，如果尺寸滿足規定便能夠獲取更好的耐火極限。通常而言，截面越大，那么防火水準越高。在防火設置方面，一般按照設置荷載的規范，按照木材炭化快慢，掌握構件尺寸?；谝幎ㄗ钚〕叽?，借助構件耐火能力來達到所需標準。

4.4? 木結構防火設置

針對木結構防火設置，要根據相關規定開展?；诠芸啬窘Y構的使用層數、面積等，且設計可行的安全舉措來預測火災的出現，或針對已出現火災的區域，管控火災的蔓延，降低損失，確保人員安全疏散。當開展防火設置時，為達到安全等級以及降低風險，要全面分析建筑的使用功能、逃生的難易情況、控制火災的舉措等。基于科學的結構設置以及制定措施來控制蔓延，讓建筑達到防火要求是最關鍵的。

4.4.1? 防火間距設置

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，防火間距應當大于12m。對于村寨，應當主動開辟防火通道，科學遷出上方建筑，以免發生火燒連營的情況。若條件允許，可建設防火溝將其當作隔離帶，且立即去除可燃物。

4.4.2? 合理的構造措施

木建筑出現火災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，較低房屋出現災害時，將朝著外墻拓展，所以對于屋蓋結構，其耐火時長應超過1h。若外墻沒有洞口，同時可以達到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，并且對于圍護建材應當盡可能考慮難燃材料。無論是開口數量還是尺寸，均需要進行限制。

廚房盡可能單獨設計，在存在火源的建筑中，需要設計防火設施，比如防火幕，讓木結構和火源分隔，將適當材料當作襯墊，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，不能將可燃材料視為保溫層。存在采暖管道經過構件時，其表面和木構件的凈距離要超過50mm，或者通過非燃燒材料進行隔熱。除此之外，建筑物出口尺寸以及位置，要達到安全離開建筑的要求而設計。

4.4.3? 布設探測器和噴淋系統

探測、警報系統對人員及時撤離建筑是非常關鍵的，設置探測器且讓其維持良好的運行狀態是如今在建筑火災中確認安全最可行的方式。若有條件，建議布設煙感探測器，便于及時找到火災隱患。在建筑內設置噴淋系統，進而應對生活中出現的火災隱患。一旦出現火災，系統被智能觸發且噴灑冷水。該系統能夠在消防人員到達之前控制火勢，有助于撲救工作的開展。

5 結語

相關部門要從完善防火設計標準、加強相關人員的設計水平、增強木材防火能力、不斷構建和健全防火裝置等層面著手，認真做好木結構建筑防火工作，主動采取舉措增強大眾的防火意識，邀請專業人士開展講座，推動木結構建筑防火工作落實。

參考文獻：

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

[2]石金柱.大型民用木結構組合建筑防火設計探討[J].消防技術與產品信息，2021（5）：14-16.

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

[4]邱培芳.木結構建筑防火設計中常見問題探討[J].建設科技，2020（3）：42-43.

[5]邢君.木結構建筑防火技術研究[J].建材技術與應用，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