淺析木結構建筑防火的措施

馬瑞忠，劉永利

（1. 北京市門頭溝區公安消防支隊，北京 102308；2. 北京市公安消防總隊豐臺支隊消防支隊，北京 100039）

1 前言

我國木結構建筑有著悠久的歷史，早在3 500年前就已經形成了用榫卯連接梁柱的木結構框架體系，到盛唐逐漸成熟，現在許多大型的古代木建筑都沒有壞。現在的桁架結構經過傳統的設計和加工技術，逐步進入現代膠合木結構自行設計與加工應用階段。隨著越來越多的建筑使用木結構，木建筑的防火措施尤為重要。

2 木結構建筑出現火災的原因

2.1 木結構建筑耐火等級較低

許多的木結構建筑，經過多年的干燥，木材構件成了全干的，含水量很低，極易燃燒，特別是一些枯朽的木材，由于質地疏松，在干燥的季節遇到火星也會起火，且一旦起火，屋頂內部的煙和熱不易散發出去，容易使溫度積聚，迅速導致“轟燃”。在發生火災時，建筑的梁、柱、椽等構件表面積大，木材的裂縫和拼接的縫隙多，大多數情況下通風條件都較好，有些建筑建在山地之間，發生火災后火勢蔓延快，燃燒猛烈，極易形成立體燃燒。很多木建筑中的可燃、易燃物多，火災荷載遠遠高于現行國家標準所規定的火災負荷量，火災危險性極大。

2.2 木結構建筑密度大，無防火間距

很多木結構建筑的修建隨意性較大，缺乏統一的規劃和整體布局，多數為成片修建，防火間距嚴重不足，且大多數木結構建筑都是以各式各樣的單體建筑為基礎，組成各種庭院。在庭院布局中，基本采用“四合院”和“廊院”的形式，這兩種形式都造成了建筑布局密集，缺少必要的防火分隔和安全距離，如果其中一處起火而得不到及時有效的控制，毗連的木結構建筑很快就會出現大面積燃燒，形成“火燒連營”的局面。此外，一些建筑的跨度大、空間大且高位窗口多，在火災情況下，極易形成“煙囪”效應。

2.3 火災撲救困難

很多木結構建筑位置往往距離最近的消防站也要數十公里，無法依托城市的消防基礎設施，而且一旦建筑發生火災，火勢就會迅速蔓延，此時城鎮消防站也沒有辦法。有些地區道路崎嶇，消防車根本無法通行，更無法形成環形消防車道。此外，缺乏消防水源，多數木建筑附近沒有消火栓，無法依托城市消防管網，自動滅火系統更是無從談起。總之，木結構建筑的消防設施不健全，缺乏自防自救能力，既沒有足夠的訓練有素的專職消防隊員，也沒有安裝有效的消防設施，一旦失火，不能及時撲救，使得小火釀成大禍，這些因素都給火災撲救工作帶來了很大的困難。

3 木結構建筑的防火措施

3.1 建筑木材的阻燃處理

建筑木材經過阻燃劑處理后，可有效降低木材燃燒概率。阻燃劑的阻燃途徑主要有：抑制木材高溫下的熱分解、抑制熱傳遞和抑制氣相及固相的氧化反應。由于阻燃途徑是相輔相成、相互補充的。一種阻燃劑往往具有一種以上的阻燃作用，并有側重。因此，在木材阻燃劑配方中一般都選用兩種以上的成分進行復合，各成分相互補充，產生阻燃協同作用。常用的木材阻燃劑主要有：磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和硼系阻燃劑等。經過阻燃處理的木材，抗火性明顯提高，木構件表面火焰的燃燒速度降低，相應地提高構件的耐火極限，改變其燃燒性能。因此，建議少數民族聚居區的建筑木材應經過阻燃處理后再建筑。

3.2 建筑木材的表面防護

表面防護是在最后加工成型的木材及其制品上涂覆阻燃劑或防火涂料，或者在其表面包覆不燃性材料，通過這層保護層達到隔熱、隔氧、抑制燃燒的目的。這是目前對木材進行防火保護最有效的方法。據文獻記載：早在20世紀60年代，我國就已研制出了非膨脹型防火涂料，如過氯乙烯防火漆等，建筑都是通過涂料本身的難燃性或不燃性，或者通過涂層在火焰下釋放出不燃氣體，并在表面形成釉狀物的絕氧隔熱膜來保護基材。20世紀 80年代，又陸續研制出各種膨脹型防火涂料，用作木質材料的飾面型防火保護層。膨脹型防火涂料受熱后，會形成多孔性的海綿狀炭化層結構，具有很好的隔氧隔熱保護作用。將其涂刷在可燃建筑結構上，遇小火不燃燒；火勢不大時，具有阻滯延燃能力，從而減緩火焰傳播速度；離開明火后能自行熄滅，可提高材料的耐火能力，防止火災迅速蔓延擴大，但不能完全阻止和消滅火災。有資料報道，建造木制房屋時，在墻體和天花板上安裝防火石膏板，可使整個木結構組合墻體的耐火極限長達2 h。少數民族聚居區可通過在建筑木材上涂表面防護材料，以此來增加木材的耐火時間，提高材料耐火能力。

3.3 建筑木構件的結構設計

得知：通常情況下，只有在溫度達到250 ℃時木材才會燃燒。一旦著火，木材在火勢兇猛的情況下將以0.64 mm/s的速度炭化。炭化層將木材內部與外界隔離并提高木材可承受的溫度，使構件內部免于火災。因此，按照參考文獻的數據，可以計算得出：在一場持續30 min的大火中，木構件的每個暴露表面將只有19 mm因炭化而損失，其余的絕大部分原始截面則保持完整無損。通常情況下，大型建筑結構中都包含大規格的梁或柱，其本身就具有很好的耐火性能。這是因為木材的導熱性能低，且大構件表面燃燒所形成的碳化層會進一步隔絕空氣和熱量的作用，以延緩木材燃燒的速度并保護其余未燒著的木材。這使得大塊木材要燃燒很長時間才會引起結構的破壞。也即，當采用大截面構件時，若尺寸達到一定的要求就可以得到較高的耐火極限。一般而言，木構件截面越大，防火性能越好。木結構的防火設計主要是根據設計荷載的要求，結合不同樹種的木材在受到火焰作用時的炭化速度。通過規定結構構件的最小尺寸，利用木構件本身的耐火性能來滿足所需的耐火極限要求。

3.4 木結構建筑的防火設計

按照《建筑設計防火規范》（GB 50016－2006）的有關規定，木結構建筑的防火設計構造可以設計。主要是通過對木結構的使用范圍、長度、面積、防火間距進行控制，并在建筑中制作好必要的安全措施（如防火墻、安全出口等），這樣可以有效避免木建筑的火災發生，即使出現火災，也可以有效控制火災的蔓延，把火災的損失降到最低，并且在短時間內使人員得到安全疏散。所以對少數民族聚居區進行建筑設計時，為了將建筑火災降到最低，必須充分考慮到木結構建筑的使用功能、建筑內人數、發生火災時逃生的難易程度以及防止火災蔓延的方法等，而不僅僅是簡單的把建筑做好就行。通過合理的結構設計和構造措施來控制火勢的蔓延，使木結構建筑滿足防火要求才是最重要的。

參考文獻

1 姚利宏等.木結構建筑防火的研究現狀[J].木材工業，2007（05）：45～46

2 吳必龍、李穎.木結構建筑的節能和防火性能分析[J].林業科技，2008（03）：78～79