摘 要：在木結(jié)構(gòu)建筑的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)受力分析的基礎(chǔ)上提出了技術(shù)措施的火木結(jié)構(gòu)建筑，包括外包火法、因?yàn)榛鸱?、防火設(shè)計(jì)、防火性能化方法和自動(dòng)防火設(shè)施的使用方法等。根據(jù)設(shè)計(jì)上面的規(guī)范，提出了木結(jié)構(gòu)的概念和進(jìn)行木材結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)分析，指出防火保護(hù)的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：建筑；木結(jié)構(gòu)；材料特性；火災(zāi)防護(hù)

引言

建筑的單一住宅結(jié)構(gòu)和其他建筑結(jié)構(gòu)有所不同。在美國(guó)和其他國(guó)家中，木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋使用的主要方法和木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)施工技術(shù)相對(duì)比較成熟。自二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始，中國(guó)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑也有所認(rèn)識(shí)，一段時(shí)間內(nèi)頒布了相應(yīng)的法規(guī)受木材資源和消防法規(guī)?，F(xiàn)在，木結(jié)構(gòu)建筑是我們偉大歷史上遺留下來(lái)的古老性的建筑——磚結(jié)構(gòu)。下面針對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行詳細(xì)分析與總結(jié)。

1 木結(jié)構(gòu)建筑的概念與分類(lèi)

建筑木材或負(fù)載的結(jié)構(gòu)主要大部分是由木材構(gòu)成的，它是由陰陽(yáng)榫接合或各種金屬連接片固定及相關(guān)聯(lián)的連接。根據(jù)不同的機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，木材結(jié)構(gòu)可分為輕型木結(jié)構(gòu)和沉重的木頭。輕木框架結(jié)構(gòu)的功能組件的尺寸很小，一般的中心組件是少于600毫米。沉重的木制部件的特征斷面尺寸大，具體規(guī)定：柱和梁是大于或等于150毫米，木地板不小于50毫米，主軸承使用木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和木頭來(lái)組合在一起。我們要想把防火工作做到位，我們必須先熟悉知道火災(zāi)組成的3個(gè)最基本性的條件和要求，即起火點(diǎn)、燃料和氧化劑。再此基礎(chǔ)上文章關(guān)鍵講明了可燃性的消防控制（即木結(jié)構(gòu)建筑防火技術(shù)）。

2 木材的特性和燃燒性能

2.1 木材的特性

其實(shí)影響木材燃燒的主要原因大概就是形狀、含水率、密度、機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)和木材的熱值。（1）形狀，木頭的形狀直接影響著火和燃燒率。一般對(duì)我們來(lái)說(shuō)，在材質(zhì)相同時(shí)，薄的比厚的木材容易燃燒，主要是較大的表面積，在較大的木材表面上加熱，溫度上升快，供氧充分，燃燒相對(duì)容易。（2）密度，密度是木材最基本的特征，一般的木材總干密度為300-700m3。木材的密度與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度從200度升至300度時(shí)，木材的密度會(huì)從0.9下降到0.2。木材力學(xué)性能與密度之間有一定的比例關(guān)系存在，木材的含水率和導(dǎo)熱系數(shù)也與木材的密度存在一定的比例關(guān)系。（3）力學(xué)性能。木材是一種各向異性的材料，剛度和強(qiáng)度與木紋方向息息相關(guān)。機(jī)械性能同樣受溫度的大小和炭化率高低的影響?？墒沁@些木材的強(qiáng)度大小差異性，還有強(qiáng)度和韌性大小的剩余部分也有不同的木材炭化。（4）熱導(dǎo)率，木材是一個(gè)很好的熱絕緣體。它最突出的特點(diǎn)就是冬天溫暖、夏天涼爽。材料的導(dǎo)熱速度和材料的絕緣性能都直接影響著木材的導(dǎo)熱性能和燃燒性能，其平均熱傳導(dǎo)只有1/350鋼。木材導(dǎo)熱系數(shù)和熱的流動(dòng)方向、木紋方向、水分含量和密度、導(dǎo)熱系數(shù)和含水率、溫度、密度成正比。木材在導(dǎo)熱性比較差的情況下，具有良好的耐火性，木材的核心溫度升高速度會(huì)比較緩慢。燃燒的表面比較容易形成炭化層，增加了木材的熱絕緣，阻隔空氣中的氧氣，控制燃燒速度。（5）熱燃燒的熱值，有關(guān)木材性的燃燒，和熱釋放方面的性能。從測(cè)試結(jié)果上來(lái)看，大部分的木材熱值之間大概是MJ/kg 18.16-27.19。

2.2 燃燒特性

（1）在燃燒中期間，木材是一種固體性可燃的材料。從燃燒熱的這個(gè)實(shí)際過(guò)程上去分解，來(lái)努力散發(fā)熱量。一方面，加快分解木材，提供所需要的能量來(lái)維持燃燒，在其他方面燃燒過(guò)程分為四個(gè)階段：一是熱分解緩慢階段，能夠分解出水汽和二氧化碳（CO2）和其他非可燃?xì)怏w，能夠消耗大量的能量。二是熱分解階段，分解速率加快，然后幾乎完全蒸發(fā)水份，主要是一氧化碳（CO）和其他可燃?xì)怏w，仍然是吸熱階段。第三階段熱分解發(fā)生迅速，并產(chǎn)生大量的甲烷和乙烯和醋酸，甲醇，焦油和其他產(chǎn)品的分解，熱分解完成，木炭燃燒，通過(guò)吸熱向放熱轉(zhuǎn)移。揮發(fā)性和可燃性氣體，當(dāng)溫度超過(guò)500快速形成，是氣化階段。（2）在木材燃燒的影響因素情況下，它包括釋放可燃?xì)怏w的燃燒表面的環(huán)境?？扇夹詺怏w擴(kuò)散從外到內(nèi)的燃燒熱傳輸過(guò)程都是由木頭、水分含量、木字號(hào)等等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。外熱的影響有溫度、環(huán)境空氣循環(huán)和其他燃燒，也都是可以通過(guò)一定程度來(lái)形成影響的。（3）燃燒特性，木頭燃燒特性大概包括照明、燃燒速率、放熱特征和煙氣毒性這幾個(gè)主要的方面。當(dāng)燃燒的木材熱解發(fā)生第一次，然后再碳化，稱(chēng)為有效燃燒熱。

3 木結(jié)構(gòu)建筑防火的技術(shù)措施

建筑防火設(shè)計(jì)中首先要考慮的是，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，人們都要有足夠的時(shí)間來(lái)逃離火災(zāi)，因此消防設(shè)計(jì)應(yīng)注重光滑或容易逃跑；其次，木結(jié)構(gòu)能保持足夠的時(shí)間穩(wěn)定性，抗火性要強(qiáng)，在木材表面涂層的耐火材料和保溫材料可以方便消防員工作；第三，木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)有防火分區(qū)及消防滅火設(shè)備，并與其他建筑設(shè)立防火隔離保護(hù)區(qū)、隔離建筑本身和周?chē)慕ㄖ?。如果發(fā)生火災(zāi)，人們有時(shí)間去逃生，并且有效保護(hù)其相鄰的建筑物。木結(jié)構(gòu)建筑是經(jīng)常使用以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述防火的要求和標(biāo)準(zhǔn)，這些方法有：外包性防火、防火阻燃的處理、性能化的消防、自動(dòng)的消防設(shè)施應(yīng)用，如防火措施等。

3.1 外包防火法

非燃性材料防火原理是包裹在外面的木頭，分區(qū)的熱量來(lái)自火災(zāi)源和氧氣與外界之間的聯(lián)系。具體操作外包防火方法是使用防火材料將木制的東西包起來(lái)，更好地來(lái)努力提高和改善組件耐火的極限。

3.2 自防火法

自我預(yù)防火災(zāi)它指的是火災(zāi)燃燒木材的炭化層的利用和使用，不設(shè)置額外的防火措施的方法。在木材被迅速點(diǎn)燃，熱電阻和燃燒形成的碳化層可有效阻止火災(zāi)的蔓延，為火災(zāi)救援工作爭(zhēng)取時(shí)間。由于炭化層是該方法的核心要素，因此，在進(jìn)行建筑用料選取時(shí)，應(yīng)多選取較大的木材用料。這個(gè)消防法通常用于重型木結(jié)構(gòu)。

3.3 阻燃處理法

阻燃劑范圍使用包括：許多老建筑的木材結(jié)構(gòu)組件、輕木部件和重的木制零件。阻燃劑的作用包括：延緩木材的燃燒速度、防止輻射等。國(guó)際上研制了多種可有效改善木材防火效能的阻燃劑，例如，磷和氮硼效率復(fù)合木材阻燃劑FRW、Dricon等。

3.4 性能化防火法

性能化防火保護(hù)方法的全稱(chēng)是建筑防火性能化設(shè)計(jì)。該方法是基于火災(zāi)性安全工程在建筑消防里使用的一個(gè)新的方法。根據(jù)木材結(jié)構(gòu)新穎進(jìn)行木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)。首先要確定評(píng)價(jià)對(duì)象和攻擊的目標(biāo)。然后進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)模擬。最后進(jìn)行方案評(píng)估和問(wèn)題說(shuō)明。

3.5 自動(dòng)消防設(shè)施的應(yīng)用法

木結(jié)構(gòu)建筑在自動(dòng)消防設(shè)施的設(shè)置過(guò)程中，我們還沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，但考慮到可燃的木結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件在災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)速度燃燒，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)還會(huì)產(chǎn)生突發(fā)狀況，消防條件比較差，它推廣的自動(dòng)火災(zāi)探測(cè)和滅火系統(tǒng)應(yīng)用的初期都是必要和必須的，可以更好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代防火的措施。

3.6 其他措施防火法

我們還可以需要采取其他防火方法措施，如電氣防火線、空調(diào)系統(tǒng)、燃?xì)鉄崴鞣阑鸬确阑鸫胧﹣?lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的預(yù)防，確保木結(jié)構(gòu)建筑的防火措施萬(wàn)無(wú)一失。

4 結(jié)束語(yǔ)

木結(jié)構(gòu)建筑符合可持續(xù)發(fā)展的要求和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的防火技術(shù)的探討具有理論價(jià)值和實(shí)踐價(jià)值。與此同時(shí)，由于城市建設(shè)的快速穩(wěn)步發(fā)展，作為發(fā)展綠色木材的物質(zhì)基礎(chǔ)性的木結(jié)構(gòu)建筑，我們應(yīng)該努力的來(lái)發(fā)展民用型和防火等級(jí)高的木結(jié)構(gòu)建筑的連接組件，這應(yīng)該成為我們今后研究的重要方向。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB 50005-2011.木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]公安部天津防火研究所.倪紹鵬.木結(jié)構(gòu)建筑防火技術(shù)研究報(bào)告[R].2011.

作者簡(jiǎn)介：王茂靚（1981，5-），男，重慶綦江人，碩士，工程師，研究方向：消防安全工程。