在木結構建筑中其主要的建筑材料為木材,雖然具有低耗、環保、舒適、便利等優點,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范與其他國家存在一定的差異,導致木結構建筑在發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、環保、舒適、便利等優點。此外,隨著社會經濟的不斷發展,人們對生活質量的要求也不斷提高,在面積、采光、環保、環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?,F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,充分發揮出這些材料在結構中的優良個性,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。