多高層木結(jié)構(gòu)建筑防火要求及應(yīng)用

王 建，楊書靈

（林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計院，北京100010）

0 引言

木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的優(yōu)勢會比較顯著，該類型建筑較為綠色且環(huán)保性比較強(qiáng)，在國外一些發(fā)達(dá)國家之中，木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施更是受到一致追捧。站在世界建筑發(fā)展的立場上探究，木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用范圍正在不斷的擴(kuò)張，且其建筑設(shè)施的高度也在不斷的升高，但是這類木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的可燃性會直接影響該項目的使用狀態(tài)，所以在進(jìn)行多高層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的過程中，必須要注重木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全。

1 高層建筑的消防特點(diǎn)

1.1 火勢蔓延快

針對高層建筑物來說，其存在具有較多的優(yōu)點(diǎn)，樓層多，可使用的面積和空間也比較大，同時能夠使用的各種功能也比較多。但是這些優(yōu)點(diǎn)也可能是其實(shí)際的缺點(diǎn)，如果發(fā)生火災(zāi)很難被及時的發(fā)現(xiàn)，所以這也是高層建筑物消防火災(zāi)的主要特點(diǎn)，其具有隱秘性。針對高層建筑物的火災(zāi)問題來說，導(dǎo)致其發(fā)生問題的因素較多，一個火災(zāi)的煙頭就能夠造成火災(zāi)問題發(fā)生，并且目前高層建筑物使用的電器較多，這些都是較為重要的影響因素，如果高層建筑物發(fā)生火災(zāi)，并且未能夠及時發(fā)現(xiàn)，這就導(dǎo)致火災(zāi)快速的蔓延，最終出現(xiàn)大面積傳播，達(dá)到無法控制的情況。

1.2 不能快速撤離

針對當(dāng)前的高層通行來說，其在具體的使用過程中，通過使用電梯能夠方便人們的出行，但是如果發(fā)生火災(zāi)之后，人們?nèi)绻褂秒娞輰霈F(xiàn)多種問題，由于造成火災(zāi)的各種問題較多，其中不乏存在相關(guān)的電源問題，如果由于是電力問題導(dǎo)致的，最終會使電源關(guān)閉，這樣一來就會導(dǎo)致火災(zāi)過程中無法使用電梯。而人員在高層當(dāng)中如果通過樓梯來進(jìn)行相關(guān)的轉(zhuǎn)移，這就會導(dǎo)致人員無法快速撤離。

1.3 短時間無法撲滅

對于高層建筑物來說，其實(shí)際的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時如果在較高的區(qū)域發(fā)生火災(zāi)，不僅無法及時控制火勢，而在具體的建設(shè)過程中，當(dāng)中包括步梯間、電梯井和電纜通道等，這些實(shí)際的結(jié)構(gòu)都是垂直的。在發(fā)生火災(zāi)之后其能夠成為煙筒，煙筒的效果就是將各種火勢和濃煙灰塵等進(jìn)行傳遞，這種因素的存在直接導(dǎo)致火災(zāi)根本無法及時撲滅。所以針對高層建筑物的火災(zāi)來說，其最主要的委托就是無法在短時間撲滅，各種因素直接影響實(shí)際的救援效率。

2 國內(nèi)外規(guī)范規(guī)定對比

2.1 高度、層數(shù)和防火分區(qū)面積

中國的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施適用范圍為住宅以及辦公，樓層的高度限制為5層，防火分區(qū)面積為1800m2，防火分區(qū)的面積主要是5層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的總建筑面積。加拿大木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的使用范圍用于居住以及辦公，樓層限定數(shù)值為6層，居住型的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施防火分區(qū)面積為1500m2，辦公型的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施防火分區(qū)面積為3000m，會嚴(yán)格要求各個樓層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的建筑面積。美國的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施主要用于居住以及辦公，居住型的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施層數(shù)要求為5層，高度限定在26m以內(nèi)，防火分區(qū)面積控制在5713m2，辦公型的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施樓層高度設(shè)定為6m，樓層數(shù)量設(shè)置為6層，高度設(shè)置為26m，其限定的防火分區(qū)面積為5295m2，其會在建筑設(shè)施當(dāng)中安裝噴淋系統(tǒng)。芬蘭對于木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的使用范圍主要集中在住宅辦公，賓館教科文等建筑設(shè)施內(nèi)，對于其建筑設(shè)施的層數(shù)要求為8層，高度限定在28m之內(nèi)，住宅以及辦公型的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施防火分區(qū)面積為2400m2，賓館教科文等建筑設(shè)施的防火分區(qū)面積設(shè)定為800~1200m2，該類型建筑設(shè)施的總建筑面積不超過12000m2。通過該數(shù)據(jù)可以了解到，除了芬蘭這一國家之外，其他的歐洲國家，例如德國、瑞士等也都分別限制木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的允許層數(shù)以及高度數(shù)值。但是，一部分國家會受到其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)性能化的規(guī)定以及影響，導(dǎo)致其在木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的高度以及層數(shù)方面并沒有進(jìn)行明確的限定，木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的高度以及層數(shù)等各項指標(biāo)都是以該項目的性能化計算結(jié)果來設(shè)定的。通過調(diào)查可以了解到，多高層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的適用范圍中，中國的適用范圍會比較狹窄，局限在住宅以及辦公建筑設(shè)施方面。木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的最高允許層數(shù)和其他國家的規(guī)定大致相同，其在防火分區(qū)面積設(shè)定方面會更加嚴(yán)格。

2.2 建筑構(gòu)件的耐火極限

中國所設(shè)定的防火墻不燃性時間為3h，承重墻、內(nèi)隔墻及外墻的難燃性時間為2h。分戶墻、梁、柱不燃性時間為2h，非承重外墻、疏散走道兩側(cè)、隔墻樓板疏散樓梯不燃性為1h，屋頂承重構(gòu)件為難燃性為0.5h，電梯井的墻不燃性為1.5h。芬蘭防火墻不燃性時間為2h，承重墻、內(nèi)隔墻及外墻難燃性時間為1h，非承重外墻、電梯井的墻等均為難燃性為1h。加拿大防火墻不燃性時間為2h，承重墻、內(nèi)隔墻及外墻可燃性1h，柱、梁、樓板等為可燃性1h，電梯井的墻及疏散走道兩側(cè)隔墻為可燃性0.75h，分戶墻為可燃性為1h。在美國其木結(jié)構(gòu)建筑的主要構(gòu)件通?？梢灾苯邮褂贸聊?，其耐火極限不會超過1h。通過調(diào)查可以了解到，中國對于豎向承重墻的防火規(guī)定會更加嚴(yán)格，其耐火性能不能小于難燃性2h。站在構(gòu)件燃燒性能方面探究，芬蘭規(guī)定和我國的規(guī)定大致相同，都需要對其構(gòu)造進(jìn)行一系列的防火保護(hù)處理，但是美國以及加拿大等國家所設(shè)定的規(guī)定則是更加注重于使用沒有經(jīng)過防火保護(hù)的構(gòu)件。對其構(gòu)件的耐火極限方面來分析，我國所設(shè)定的耐火極限要求會更加嚴(yán)格，而美國、加拿大等國家對構(gòu)建耐火極限的設(shè)置要求通常為1h，木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的高度以及層數(shù)等都需要進(jìn)行修改與完善。

3 多高層木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用分析

3.1 國外多高層木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查資料了解到，當(dāng)前國際上所構(gòu)建的多高層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施數(shù)量大約為40~50棟。第一個9層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施于2009年在英國構(gòu)建完成，之后瑞典以及英國等各個國家相繼構(gòu)建多棟6~8層的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施，之后意大利等國家也開展8~9層的木結(jié)構(gòu)建筑項目。在2013年，澳大利亞墨爾本更是構(gòu)建了高度為32m，樓層數(shù)量10層的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施。2015年在卑爾根構(gòu)建了層數(shù)為14，高度為51m的木結(jié)構(gòu)住宅。在2017年加拿大構(gòu)建18層，高度為53m的學(xué)生公寓，是2017年國際上最高的一類木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施。在2019年，這些高層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施分別投入使用，奧地利構(gòu)建高度84m，樓層數(shù)為24層的木結(jié)構(gòu)綜合體建筑設(shè)施，之后挪威布魯孟德爾市建立高度為85.4m的綜合體建筑設(shè)施，這一紀(jì)錄也有可能會被再次刷新。

3.2 國內(nèi)多高層木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國已經(jīng)構(gòu)建完成的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施通常都是我國歷史上所遺留下來的古建筑設(shè)施。在21世紀(jì)初時，歐美國家的木結(jié)構(gòu)企業(yè)和木業(yè)協(xié)會也相繼進(jìn)入中國的市場，開始大力推廣構(gòu)建現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施。但是我國當(dāng)前所運(yùn)用的設(shè)計以及建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對來說會較為陳舊，無法緊跟國際的木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計步伐，已經(jīng)構(gòu)建的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施通常都3層及以下的住宅設(shè)施，不能對高層木結(jié)構(gòu)建筑防火方面進(jìn)行深入研究，研究成效會比較薄弱，并且其構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容也不夠完善。因此，將該技術(shù)當(dāng)做我國重點(diǎn)研發(fā)的項目課題，同時開展CLT板材碳化速率等各項實(shí)驗(yàn)，以此明確耐火的極限2h的CLT標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造方式，給相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求制定提供理論性的依據(jù)，供給數(shù)據(jù)理論方面的支撐。

4 結(jié)語

雖然現(xiàn)階段我國對于目前木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的樓層以及高度設(shè)置要求會明顯低于國外一些發(fā)達(dá)國家所設(shè)定的要求規(guī)范，但是，在防火分區(qū)面積及以及構(gòu)建耐火極限方面的設(shè)計要求會更加嚴(yán)格。能夠更好地保障多高層木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施的安全性能。在開展多高層木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計時，必須要深度的探究多高層木結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)外火災(zāi)的發(fā)展規(guī)律，遵守相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，制定出更符合當(dāng)前我國木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)施特征的防火要求，合理的安裝消防設(shè)施，設(shè)計防火分區(qū)的面積，確保其疏散的安全程度，使得這類建筑設(shè)施可以更穩(wěn)固且健康化的發(fā)展。