現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑防火要求與安全技術(shù)研究

作者簡(jiǎn)介：

劉健（1991— ），男，漢族，山東肥城人，本科，初級(jí)職稱，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。

摘要：隨著現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的廣泛應(yīng)用，其防火安全問題備受關(guān)注。本文從建筑設(shè)計(jì)、建造工藝和技術(shù)、裝飾材料三方面深入探討現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的防火要求與安全技術(shù)。建筑設(shè)計(jì)涵蓋防火分區(qū)設(shè)計(jì)、疏散設(shè)計(jì)及消防設(shè)施設(shè)計(jì)；建造工藝包括木材的防火處理、連接節(jié)點(diǎn)的防火處理以及施工過程的全方位防火措施；在裝飾材料方面，論述了選擇阻燃裝飾材料、控制裝飾材料燃燒性能及安裝要求，旨在為提高現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全性提供理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑；防火要求；安全技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)

引言

隨著人們對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑以其綠色環(huán)保、節(jié)能舒適等優(yōu)勢(shì)逐漸受到青睞。然而，木材的可燃性使得木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全成為亟待解決的關(guān)鍵問題。因此，深入研究現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的防火要求與安全技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)建筑設(shè)計(jì)、建造工藝和技術(shù)、裝飾材料三方面的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行討論，為提升木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全性提供科學(xué)依據(jù)和方案。

一、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑概述

與傳統(tǒng)的混凝土和鋼材建筑相比，木結(jié)構(gòu)建筑在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能源消耗和環(huán)境污染更少。木結(jié)構(gòu)建筑在拆除后，木材可以回收再利用，進(jìn)一步減少了對(duì)環(huán)境的影響。木結(jié)構(gòu)建筑的墻體和屋頂通常采用保溫材料和木材的組合，形成良好的隔熱層，減少熱量傳遞。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。與傳統(tǒng)的建筑施工方式相比，木結(jié)構(gòu)建筑的施工過程更加干凈、整潔，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲和粉塵污染^[1]。木材具有天然的紋理和色澤，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑可利用木材的美觀特性設(shè)計(jì)出各種獨(dú)特的建筑風(fēng)格，如現(xiàn)代簡(jiǎn)約、傳統(tǒng)村落等。此外，木材可與其他材料相結(jié)合，如玻璃、鋼材等，創(chuàng)造出更加豐富多樣的建筑外觀。

二、建筑設(shè)計(jì)方面的防火要求與安全技術(shù)

（一）防火分區(qū)設(shè)計(jì)

防火區(qū)域應(yīng)綜合考慮建筑的使用功能、面積、高度等因素，運(yùn)用防火墻、防火卷簾與門窗等設(shè)施科學(xué)劃分出安全區(qū)間，確保每個(gè)防火分區(qū)的面積適中，便于火災(zāi)控制和人員疏散，增強(qiáng)建筑的防火性能。木結(jié)構(gòu)建筑防火等級(jí)通常介于三級(jí)和四級(jí)之間，因此建議其防火分區(qū)設(shè)置不宜大于600平方米。

不同功能區(qū)域間務(wù)必設(shè)置高效防火屏障，強(qiáng)化各防火區(qū)域的獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)對(duì)火勢(shì)的有效遏制。防火卷簾可在火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)下降，適用于需要較大開口的區(qū)域，如商場(chǎng)、超市等；防火門窗能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)阻止火勢(shì)和煙氣蔓延，應(yīng)設(shè)置在建筑的疏散通道、安全出口等位置。

（二）疏散設(shè)計(jì)

1.疏散通道設(shè)置要求

疏散通道是指在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人員從建筑內(nèi)部疏散到安全區(qū)域的通道，其設(shè)置應(yīng)滿足以下要求。第一，疏散通道應(yīng)保持暢通，不得堆放雜物或設(shè)置障礙物，并按設(shè)計(jì)規(guī)范增設(shè)欄桿扶手。第二，疏散通道的寬度應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、人員密度等因素進(jìn)行確定，如每100人所需的疏散寬度在06米以上；對(duì)于一些辦公建筑，每100人所需的疏散寬度在08米左右^[2]；通常疏散寬度應(yīng)設(shè)置在08米以上，以確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠滿足人員疏散需求。第三，疏散通道應(yīng)設(shè)置明顯的疏散指示標(biāo)志和應(yīng)急照明設(shè)施，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)引導(dǎo)人員迅速疏散。

2.安全出口的數(shù)量與位置確定

安全出口是指在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人員從建筑內(nèi)部疏散到安全區(qū)域的出口。安全出口的數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、面積、人員密度等因素進(jìn)行確定，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員能夠迅速疏散到安全區(qū)域。一般來說，建筑的每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置兩個(gè)安全出口，同時(shí)安全出口應(yīng)分散布置，避免集中在一個(gè)區(qū)域。

3.疏散指示標(biāo)志與應(yīng)急照明設(shè)計(jì)

疏散指示標(biāo)志應(yīng)設(shè)置在疏散通道、安全出口等位置，其標(biāo)志應(yīng)明確、清晰，易于識(shí)別。應(yīng)急照明設(shè)施應(yīng)保證在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠正常工作，為人員疏散提供足夠的照明。應(yīng)急照明設(shè)施的照度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，其供電時(shí)間應(yīng)滿足人員疏散需要。

（三）消防設(shè)施設(shè)計(jì)

1.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在木結(jié)構(gòu)建筑中，確定自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需考量建筑的使用功能、規(guī)模及高度等多個(gè)要素。如在木結(jié)構(gòu)酒店中，由于人員較為密集，一旦發(fā)生火災(zāi)需要快速響應(yīng)滅火，通常要求噴水強(qiáng)度不低于6L/（min·m2）。對(duì)于木結(jié)構(gòu)的倉(cāng)庫(kù)建筑，由于可能存儲(chǔ)易燃物品，噴水強(qiáng)度可能需要提高到8L/（min·m2）以上^[3]。選擇適宜此類建筑的噴頭類型，如采用快速響應(yīng)噴頭，能在火災(zāi)初起時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)，噴水滅火，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火勢(shì)的有效控制。

2.火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的組成與作用

火災(zāi)警報(bào)系統(tǒng)能在火情初現(xiàn)時(shí)迅速觸發(fā)警報(bào)，集成了火警探測(cè)設(shè)備、人工報(bào)警按鈕與警報(bào)控制中樞。火警探測(cè)元件敏感捕捉煙塵、溫升跡象，隨即向控制中樞傳遞警情信號(hào)。警報(bào)控制中樞在接獲信號(hào)后，及時(shí)啟動(dòng)視聽警報(bào)機(jī)制，有效催促人員迅速撤離。

3.消防器材的配備與布局

在木結(jié)構(gòu)建筑中，應(yīng)配備必要的消防器材，如滅火器、消防栓等。消防器材的配備應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、面積、人員密度等因素進(jìn)行確定。一般來說，對(duì)于人員密度較大的木結(jié)構(gòu)商業(yè)建筑，每100平方米應(yīng)配備至少2具滅火器，并應(yīng)根據(jù)建筑的布局和人員流動(dòng)情況，合理設(shè)置消防栓，消防栓的間距通常不應(yīng)超過30米。消防器材應(yīng)設(shè)置在明顯、易于取用的位置，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)使用^[4]。在木結(jié)構(gòu)公共建筑中，建議管理者根據(jù)實(shí)際使用情況，提高自身防火標(biāo)準(zhǔn)，配備更多的消防器材。

三、建造工藝和技術(shù)方面的防火要求與安全技術(shù)

（一）木材的防火處理

1.表面處理方法及效果

木材表面處理是通過在木材表面涂刷防火涂料、覆蓋防火漆或粘貼防火板材等方式，在一定程度上提高木材的耐火性能。防火涂料能夠形成一層隔熱保護(hù)層，減緩火勢(shì)蔓延速度。防火漆具有防火功能，能起到裝飾作用，如四川消防研究所研發(fā)的木結(jié)構(gòu)耐久耐候透明防火涂料，耐燃時(shí)間達(dá)到23分鐘，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。防火板材則可以增加木材的厚度和強(qiáng)度，提高其抗火能力，木結(jié)構(gòu)建筑中常用的防火板材有耐火石膏板、硅酸鈣板、玻鎂板等。這些表面處理方法操作簡(jiǎn)便，成本相對(duì)較低，能夠在不改變木材原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，顯著提升其防火效果。

2.浸漬處理的工藝與優(yōu)勢(shì)

浸漬處理的工藝通常使用的化學(xué)原料包括阻燃劑、防腐劑等，如磷氮系阻燃劑常被用于浸漬處理，以提高木材的阻燃性能。具體的化學(xué)原料會(huì)根據(jù)不同的需求和性能要求進(jìn)行選擇。在浸漬處理過程中，加壓的程度會(huì)因木材種類、處理要求等因素而有所不同。一般來說，壓力可以在幾個(gè)大氣壓到十幾個(gè)大氣壓之間。對(duì)于某些特定的木材，可能在8個(gè)—12個(gè)大氣壓下進(jìn)行浸漬處理，以確保化學(xué)藥劑能夠充分滲透到木材內(nèi)部^[5]。浸漬處理的工藝包括常壓浸漬、真空浸漬和壓力浸漬等。常壓浸漬適用于小型木材構(gòu)件，操作簡(jiǎn)單；真空浸漬和壓力浸漬可以使防火劑更深入地滲入木材內(nèi)部，提高防火效果。

3.熱處理對(duì)木材防火性能的提升

熱處理是通過對(duì)木材進(jìn)行高溫加熱，改變木材的物理和化學(xué)性質(zhì)，提高其穩(wěn)定性和耐久性。其溫度通常在180℃—230℃，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)木材中的水分和一些易揮發(fā)的成分會(huì)被逐漸去除，同時(shí)木材的結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定變化，使其更加穩(wěn)定和不易燃燒。熱處理的溫度和時(shí)間根據(jù)木材的種類和厚度而定，經(jīng)過熱處理的木材，顏色會(huì)變深，強(qiáng)度會(huì)降低，防火性能會(huì)得到顯著提升。深度碳化木便是一種常見的熱處理木材，具有較強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性、耐腐性、防蟲性和防火性。同時(shí)，碳化木的顏色變?yōu)樯詈稚蚝谏哂歇?dú)特的裝飾效果。

（二）連接節(jié)點(diǎn)的防火處理

連接節(jié)點(diǎn)是木結(jié)構(gòu)建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，容易在火災(zāi)中受到破壞。為提高連接節(jié)點(diǎn)的防火性能，可以采用防火連接件進(jìn)行連接。防火連接件的種類包括防火螺栓、防火銷、防火夾具等，應(yīng)根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)的類型和受力情況進(jìn)行選擇，確保其能夠滿足木結(jié)構(gòu)建筑的防火要求。連接節(jié)點(diǎn)的防火封堵是指在連接節(jié)點(diǎn)處采用防火材料進(jìn)行封堵，防止火勢(shì)通過連接節(jié)點(diǎn)蔓延。防火封堵材料包括防火密封膠、防火巖棉、防火板等。在進(jìn)行連接節(jié)點(diǎn)的防火封堵時(shí)，應(yīng)注意封堵材料的選擇和施工質(zhì)量，確保其能夠起到良好的防火效果。

（三）施工過程中的全方位防火措施

施工現(xiàn)場(chǎng)是木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的高發(fā)區(qū)域，因此必須加強(qiáng)火源管理。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)禁吸煙，控制使用明火，規(guī)范電氣焊作業(yè)等。在施工現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)采取有效的防火隔離措施，將易燃材料和可燃材料與火源隔離開來。同時(shí)，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置臨時(shí)消防設(shè)施，如滅火器、消防栓等，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行滅火。裝飾材料應(yīng)按照施工進(jìn)度進(jìn)行合理安排，避免大量堆積在施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于易燃、可燃的裝飾材料，應(yīng)存放在通風(fēng)良好、遠(yuǎn)離火源的地方，確保其安全性。

四、裝飾材料方面的防火要求與安全技術(shù)

（一）選擇阻燃裝飾材料

1.墻面材料的阻燃性能要求

墻面材料在木結(jié)構(gòu)建筑中占據(jù)著較大的面積，其阻燃性能直接關(guān)系到建筑的整體防火安全。對(duì)于墻面材料，應(yīng)選擇具有良好阻燃性能的產(chǎn)品，如阻燃生態(tài)板、阻燃壁紙等。阻燃飾面材料應(yīng)符合相關(guān)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)，在遇火時(shí)能夠阻止火焰蔓延，減少火災(zāi)危害。墻面防火涂料可以在墻面形成一層堅(jiān)固的防火保護(hù)層，提高墻面的耐火極限。

2.地面材料的防火選擇

在選擇地面材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮具有阻燃特性的產(chǎn)品，如阻燃地毯、防火木地板等。阻燃地毯應(yīng)具有較高的阻燃等級(jí)，能夠在一定程度上阻止火焰的擴(kuò)散。防火木地板通常經(jīng)過特殊處理，具有較好的耐火性能，能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)為人員疏散爭(zhēng)取時(shí)間。

3.吊頂材料的阻燃特性

從物理角度來看，一些阻燃材料在受熱時(shí)會(huì)形成一層保護(hù)膜，阻止氧氣與材料內(nèi)部的可燃成分接觸，從而減緩燃燒速度。例如，某些礦物纖維吊頂材料，在高溫下其表面的礦物質(zhì)會(huì)熔融形成一層類似玻璃狀的覆蓋層，該覆蓋層可以隔絕氧氣，起到阻燃作用。從化學(xué)角度講，阻燃劑會(huì)參與材料的熱分解過程。如含磷阻燃劑在燃燒時(shí)會(huì)生成磷酸等物質(zhì)，磷酸可以促使材料表面脫水炭化，形成炭層，可以隔熱，還能阻止可燃?xì)怏w的釋放，從而抑制燃燒。常見的耐火石膏板受熱時(shí)釋放結(jié)晶水吸熱，脫水后形成硬殼阻擋火焰。礦棉板的主要成分是礦棉，能阻止火焰蔓延，導(dǎo)熱系數(shù)一般在004W/（m·K）—005W/（m·K）左右，遠(yuǎn)低于許多可燃材料，因此在火災(zāi)時(shí)可以減少熱量向木結(jié)構(gòu)建筑的上部空間傳遞，為人員疏散和消防救援爭(zhēng)取時(shí)間。金屬扣板（如鋁扣板）本身不可燃，熔點(diǎn)較高，能阻止熱煙氣蔓延。

（二）控制裝飾材料的燃燒性能

在木結(jié)構(gòu)建筑中，應(yīng)盡量選擇燃燒性能等級(jí)為A級(jí)或B1級(jí)的裝飾材料，以降低火災(zāi)發(fā)生概率。在選擇裝飾材料時(shí)，應(yīng)參考相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以確保材料的燃燒性能符合要求。熱釋放速率是衡量裝飾材料燃燒性能的重要指標(biāo)，熱釋放速率越低，材料在燃燒時(shí)釋放的熱量就越少，火災(zāi)的危險(xiǎn)性也就越低。因此，在選擇裝飾材料時(shí)，應(yīng)關(guān)注熱釋放速率指標(biāo)，選擇熱釋放速率較低的材料，通過采用隔熱材料、增加通風(fēng)等方式，降低熱釋放速率對(duì)主體承重結(jié)構(gòu)的影響。

（三）裝飾材料的安裝要求

裝飾材料的固定牢固程度直接關(guān)系其在火災(zāi)中的穩(wěn)定性。如果裝飾材料安裝不牢固，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)容易脫落，從而導(dǎo)致火勢(shì)蔓延或?qū)θ藛T造成傷害。因此，在安裝裝飾材料時(shí)，應(yīng)確保其固定牢固，采用合適的固定方式和材料，如螺絲、膠水、龍骨等，同時(shí)應(yīng)定期檢查裝飾材料的固定情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理松動(dòng)、脫落等問題。裝飾材料之間的縫隙如果密封不嚴(yán)，容易成為火災(zāi)蔓延的通道。在安裝裝飾材料時(shí)，應(yīng)確保其密封嚴(yán)密，采用防火密封膠、密封條等材料進(jìn)行密封。密封嚴(yán)密的裝飾材料能夠有效地阻止火焰和煙氣的擴(kuò)散，提高木結(jié)構(gòu)建筑的防火安全性。

結(jié)語(yǔ)

本文從建筑設(shè)計(jì)、建造工藝和技術(shù)、裝飾材料三個(gè)方面深入探討了現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的防火要求與安全技術(shù)要點(diǎn)。在建筑設(shè)計(jì)方面，可合理劃分防火分區(qū)、優(yōu)化疏散設(shè)計(jì)等；在建造工藝中，需采取木材防火處理、連接節(jié)點(diǎn)防火及施工防火等措施；裝飾材料則需選擇阻燃性好、燃燒性能等級(jí)合適的產(chǎn)品并正確安裝。未來，可進(jìn)一步探索提高木結(jié)構(gòu)建筑防火安全性的研究方向，如研發(fā)更高效的防火材料和技術(shù)、構(gòu)建木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)自預(yù)警系統(tǒng)等，為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供更堅(jiān)實(shí)的保障。

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