木结构的防火设计.doc

木构造的防火设计第一节木构造防火设计原则及防火理念一、木构造防火设计原则国家标准《木构造设计标准》GB50005——2022 第一章总则中 1.0.6 条规定：木构造的设计， 除应遵守本标准外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定第十章第 10.1.1 条规定：木构造建筑的防火设计，应依据本章规定执行本章为规定的应遵照《建筑设计防火标准》GBJ16——87 的规定执行上述规定是木构造建筑防火设计的根本指导原则设计人员或审图人员在进展工程设计、审查时必需遵守该条规定，以维护国家标准的权威性和公正性二、木材的燃烧特性木材为可燃燃料，品种不同发热量各异木材受热，温度在 100℃以下时，只蒸发水分不发生分解连续加热，温度在 100——200℃时，开头分解，但其速度很慢分解出的主要是水蒸气和CO2，同时，还有少量的有机酸砌体因此，在200℃以下，是木材的吸热过程，一般不会发生燃烧，仅有少数木材产品最低着火点为157℃在没有空气条件下，木材加热超过 200℃即开头分节最初比较缓慢，随着温度的提高， 分解加速当温度到达260——330℃时分解到达最顶峰木材急剧分解时，放出可燃气体， 如：CO、甲烷、甲醇以及高燃点的焦油成分等，而剩余物为木炭。

木材在其温度到达 400——450℃的时候完全碳化，并在急剧分解过程中放出大量的反响热，故此过程为放热反响过程木材受热分解时，放出的可燃气体和产生的剩余物，假设与氧气或氧化剂相遇，则发生 氧化反响，放出热和光，俗称燃烧气体燃烧过程中产生的固体剩余物—木炭，连续与氧气发生反响，即称之为煅烧，其过程产生大量的热又使内层木材发生分解，进一步分解出的可 燃气体，又连续燃烧，周而复始，使燃烧往复交替形成火势在木材受热分解而急速放出可燃气体时，氧气在木材外表碳化层的集中收到阻碍，因 而气相燃烧通常是在离木材外表肯定距离处进展的由于碳化层传热性能差，故当外表形成碳化层后，对碳化层下面的木材与其爱面的气相燃烧起到了肯定的隔离作用，这不仅延缓了内层的木材到达热解温度，而且也降低了热分解速度，导致分解出的可燃气体透过碳化层参与外外表与空气混合的燃烧速度减慢，固然，木材深层的碳化速度亦随之减慢这就是常见的大截面木构件虽然没有经过防火处理但仍旧有比较长的耐火极限的缘由三、木构件的防火特性木构造分为一般木构造、胶合木构造和轻型木构造三种由于各自的构造性质不同其防火性能也有着各自的特点1 一般木构造未经防火处理的一般木构造构件较为简洁被火引燃。

但是，由于木材的导热性能较低， 且构件在燃烧时，外表形成的碳化层起到很好的隔热效果，从而有效的减缓碳化层下未燃烧 木材的燃烧速度这就是一般木构造构件虽然是可燃材料，但其耐火极限却比一般钢构造构 件高的多的缘由北美的建筑标准指出对于一般木构造设计中随着截面尺寸的增加，构件 耐火极限也相应提高所以，在一般木构造设计中，选取适当的截面尺寸也是满足耐火极限 要求的措施之一鉴于一般木构造较之胶合木构造、轻型木构造的耐火性能差的特点，故对一些耐火极 限要求高、截面尺寸又不能过大的构件则必需实行阻燃剂浸泡或防火涂料喷刷的关心措施2 胶合木构造胶合木构造主要承受锯木材或构造胶合木等工程木产品建筑，构造体系主要为梁柱体 系胶合木构造的防火设计是通过规定构造构件的最小尺寸〔包括梁、柱的截面尺寸以及楼面板和屋面板的厚度等〕，将全部构件外露，利用木构件本省的耐火性能到达规定的耐火极限木材的导热性很低，构件燃烧时，外表形成的碳化层起到了很好的隔热效果，有效地减 缓了碳化层下未燃烧木材的燃烧速度截面尺寸较大的胶合木构造构件，据国外资料介绍， 火灾时，一般能到达一小时或一小时以上的耐火极限，由于我国目前尚未进展胶合木构造建 筑，有关构件的防火性能极其耐火极限亦未进展争辩和试验。

《木构造设计标准》GB50005——2022 没给出胶合木构造设计的有关设计方法和构造规定为了使设计人员对木构造建筑的防火了解更全面，本章以北美状况为例，介绍胶合木构造建筑防火设计的有关内容，供设计人员参考3 轻型木构造轻型木构造主要承受规格材和木基构造板材建筑，墙体、楼盖板的构造体系类似箱行 构造，其防火设计主要通过在构造构件外部掩盖耐火材料例如防火石膏板，以到达增加构件耐火极限及阻挡火焰和高温气体传播的作用其次节 建筑构件的燃烧性能和耐火极限一、建筑构件的燃烧性能建筑物由很多建筑构件组成，建筑构件在火灾高温下的耐火性，即建筑构件的燃烧性能和耐火极限，对建筑物的耐火程度有很大的影响建筑构件的燃烧性能，反映了建筑构件遇火烧或高温作用时的燃烧特点，由构件材料的燃烧性能打算，不同燃烧性能建筑材料制成的建筑构件，分成三类：1 不燃烧体用通过国家标准《建筑材料不燃性试验方法》GB5464——85 试验合格材料，即不燃性材料制成的建筑构件称为不燃烧体这种构件在空气中国受到火烧或高温作用时，不起火， 不微燃，不碳化2 难燃烧体用通过国家标准《建筑材料难燃性试验方法》GB5464——85 试验合格的材料制成的构件，或用可燃性材料做基层，而用不燃性材料做保护层的构件称犯难燃烧体。

这类构件在空 气中受到火烧及高温作用时，难起火、难微燃、难碳化，当火源移走后，燃烧或微燃马上停顿3 燃烧体用一般可燃性或易燃性材料制成建筑构件称为燃烧体这类构件在明火或高温作用下， 能马上着火燃烧，且火源移走后，仍能连续燃烧或微燃二建筑构件的耐火极限1 设计原则建筑构件的耐火极限的凹凸，是打算木构造建筑防火安全程度的关键因素建筑构件的耐火极限是指在标准耐火试验中，从受到火的作用时算起，到失去支持力量或完整性被破坏或失去隔火作用为止，这段抵抗火作用的时间，一般以h 计对构件进展标准耐火试验，测定其耐火极限是通过燃烧试验炉进展的，耐火试验承受明火加热，使试验构件受到与实际火灾相像的火焰作用为了模拟一般室内的火灾全面进展阶段，试验时，炉内温度随时间而上升并呈肯定的关系按这种关系得出的曲线称作火灾标准升温曲线目前，世界上大多数国家都承受火灾标准升温曲线来升温，例如，美国材料与试验协会的 ASTME119 等这就在根本试验条件上趋于全都，对于耐火极限的判定，我国按国家标准《建筑构件防火试验方法》GB9978——88 规定依据木构造建筑特点《木构造设计标准》GB50005——2022 规定了对木构造建筑构件的选用原则，其耐火极限不应低于表10.2.1 的规定木构造建筑中构件的燃烧性能和耐火极限构件名称耐火极限〔h〕防火墙不燃烧体 3.00h承重墙、分户墙、楼梯和电梯井墙体难燃烧体 1.00h非承重外墙、疏散走道两侧的隔墙难燃烧体 1.00h分室隔墙难燃烧体 0.50h多层承重墙难燃烧体 1.00单层承重墙难燃烧体 1.00梁难燃烧体 1.00楼盖难燃烧体 1.00屋顶承重构件难燃烧体 1.00疏散楼梯难燃烧体 0.50室内吊顶难燃烧体 0.25注：1 屋顶表层承受不行燃材料2 当同一座木构造建筑由不同高度组成，较低局部的屋顶承重构件必需是难燃烧体，耐火极限不应小于1.00h目前可承受的国外数据鉴于我国对木构造构件的耐火极限试验数据较少，所以《木构造设计标准》gb——50005——2022 所承受的数据主要是由北美的主要消防争辩所及火灾试验室供给。

数十年来，这些机构开展了大量的木构件和实际木构造房屋火灾试验，数据可信度较高〔见表〕构件名称构件组合描述〔mm〕耐火极限〔h〕燃烧性能各类构件的燃烧性能和耐火极限墙体1 墙骨柱：间距为 400——600；截面为 40×90；2 墙体构造：〔1〕 一般石膏板+空心隔层+一般石膏板=15+90+150.50难燃〔2〕 防火石膏板+空心隔层+防火石膏板=12+90+120.75难燃〔3〕 防火石膏板+绝热材料+防火石膏板=12+90+120.75难燃〔4〕 防火石膏板+空心隔层+防火石膏板=158+90+151.00难燃〔5〕 防火石膏板+绝热材料+防火石膏板=15+90+151.00难燃〔6〕 一般石膏板+空心隔层+一般石膏板=25+90+251.00难燃〔7〕 一般石膏板+绝热材料+一般石膏板=25+90+251.00难燃楼盖顶棚楼盖顶棚承受规格材搁栅或工字型搁栅，搁栅中心距离400-600，楼面板厚度为 15 的构造胶合板或定向木片板〔OSB〕1 格栅底部有 12 厚的防火石膏板，搁栅之间空腔内 绝热0.75难燃材料2 搁栅底部有两层 12 厚的防火石膏板，搁栅之间的空腔内1.00难燃无绝热材料柱1 仅支撑屋顶的柱〔1〕 由截面不小于 140×190 实心锯木制成0.75可燃〔2〕 由截面不小于 130×190 胶合木制成0.75可燃2 支撑屋顶及地板的柱〔1〕由不小于 190×190 实心锯木制成0.75可燃〔2〕由不小于 180×190 胶合木制成0.75可燃〔1〕由截面不小于 140×240 实心锯木制成0.75可燃〔2〕由截面不小于 190×190 实心锯木制成0.75可燃〔3〕由截面不小于 130×230 胶合木制成0..75可燃〔4〕由截面不小于 180×190 胶合木制成0.75可燃梁1 仅支撑屋顶的横梁〔1〕由截面不小于 90×140 实心锯木制成0.75可燃〔2〕由截面不小于 80×160 胶合木制成0.75可燃2 支撑屋顶及地板的横梁组成2022 年 11 月，我国国家防火建筑材料质量监视检验中心对欧洲木业协会送检的各种木构造隔墙进展了检测，其试验结果可供设计参考构件检测编号构建组合描述检验结论耐火极限〔h〕202220444#1试件由六块 3000mm×1220mm×12mm、三块 3000mm×560mm×12mm 一般石膏板相互拼接而成。

隔墙竖龙骨承受4 根 3000mm×38mm×89mm 木骨，边框亦为同规格木骨制作隔墙受火面为双层一般石膏板错缝拼接，其中内层板材背火面敷0.1mm 厚塑胶膜；背火面为单层一般石膏板拼接板材与龙骨之间用41mm 长螺钉连接固定墙体内填充 90mm 厚矿棉〔25g/m3〕耐火试验时试件垂直安装欧洲木业协会送检的各类木龙骨符合墙耐火极限检测结果目前，一些国际认可的试验室，例如美国安全监测试验公司，均在其公布的标准或文件中给出了轻型木构造构件在满足不同耐火极限要求下构架组合这些构件的耐火试验均依据美国材料与试验协会3 胶合木构造构件的耐火极限作为木构造建筑的一个主要构造形式，胶合木构造在世界范围内被广泛地用在工业和民用建筑中设计过程中，一项很重要的内容就是构件耐火极限的计算这局部内容，在我国的《木构造设计标准》GB50005——2022 和《建筑设计防火标准》GBJ16——87 中均未提及迄今为止，世界上很多国家的工程技术人员和科学家在这方面已经进展了大量的争辩工作，建立了很多胶合木构造防火设计的方法和理论。