木结构建筑的防火设计与防火对策分析

王雪松

摘要：为了更好地研究木结构建筑的防火设计及防火对策，采用文献法等进行研究，得出采取适当的阻燃处理、做好建筑木材的表面保护、做好木构件的结构设计以及做好建筑物的防火设计等防火对策。这些做法有助于避免火灾的发生，有利于更好地保护木结构建筑的安全。

关键词：木结构建筑；防火设计；防火技术措施

中图分类号：TU998.1      文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）11-0106-03

木结构建筑有着悠久的历史，其单纯由木材或主要由木材承受荷载，通过各种金属连接件或榫卯手段进行连接和固定。这种结构因为是由天然材料所组成，受材料本身条件的限制，火灾风险性较大，因此相关人员要认真落实好木结构建筑的防火工作。

1 木结构建筑特点

木结构建筑具备诸多优点，比如有着较好的弹性。在地震中，即便很多文物建筑墙体被损坏，但主体结构没有倒塌，这就说明其有着较好的弹性。其他优势还有防震能力较强、结构较轻、可使用面积较大、外观设计多元化等。在室内保温方面，木结构建筑有着显著的节能优势。现代科技的不断发展，给木结构建筑增加多项功能要求，例如防潮和防火。要确保建筑手段科学，并使用可行的维护方法，给予有效的维护，木结构属于可靠、使用年限较长的结构，木结构建筑的寿命能达到几十年到上百年[1]。一般来讲，木结构建筑火灾隐患比较多，且出现火灾的情况下不易开展扑救。尤其是历史建筑，常因火灾导致巨大的经济文化损失。

2 木结构建筑防火设计常见问题

近些年，木结构建筑领域有了很大的发展，新型木结构建筑相较于其他建筑有很大区别，与以前的木结构建筑体系也有差异，其防火设计长期以来受到大众的关注。下面，基于木结构建筑防火设计不足之处，从专业层面进行探究，以供参考。

2.1  耐火等级划分

建筑耐火等级可分成四级，对耐火性能开展分级，便于设计者结合建筑结构的防火性能明确其他防火要求。相关人员还能按照要求对耐火级别的规定，对消防规划开展审核。对于木结构建筑来讲，其有着一定的独特性，属于不可或缺的建筑，耐火级别一般是3级至4级。所以，开展针对木建筑的消防规划以及审核时，要避免硬套相关规范来对等级进行分类。

2.2  燃烧性能、耐火极限设计问题

确定构件燃烧性能及耐火极限，属于设计的核心内容，也是确保建筑安全的有效手段。根据要求开展耐火实验时，确保墙体等均具备一定的耐火性。所获得的数据信息为明确燃烧性能以及耐火极限提供了依据。针对建筑构件，以下是其耐火极限的有关规定：对于防火墙，其没有表现出不燃性，耐火极限3h；对于承重墙，其表现出难燃性，耐火时长1h；电梯井的墙，其表现出不燃性，耐火时长1h；对于外墙以及隔墙，其表现出难燃性，耐火时长0.75h；对于房间隔墙，其表现出难燃性，耐火时长0.5h；对于承重柱构件，其表现出可燃性，耐火时长1h；对于梁构件，其表现出可燃性，耐火时长1h；对于楼板构件，其表现出难燃性，耐火时长0.75h；对于屋顶承重构件，表现可燃性，耐火极限0.5h；对于疏散楼梯，表现出难燃性，耐火极限0.5h；对于木结构建筑吊顶构件，表现出难燃性，耐火极限0.15h。当设置燃烧性及耐火时长时，可参考构造方式来开展操作。若构造达到了要求，则可看成满足构件需实现的耐火极限要求。梁与柱需要满足难燃性要求，所以审核时常常要求开展防火处理，以满足要求。通常使用外包覆石膏板，将木梁与木柱彻底包裹，影响美观。关于胶合木梁、木柱，开展实体实验，并且开展比较探究，得知前者存在较高的耐火水平。当燃烧时，表面会产生炭化层，能降低烧蚀速率，同时炭化速率基本上维持恒定。设置时可结合炭化速度、设计荷载等来明确截面尺寸。预置了容易被烧蚀的部分，承载力就能够达到设置标准。

2.3  防火分区划分问题

防火分区是使用防火墙、防火分隔设施等分隔而成，可以避免火灾朝着其他部分蔓延，目的是出现火灾时，使火势处于可控范围。所以，当开展建筑设计时，要科学划分防火分区，进而有助于救援工作开展，降低损失。针对木结构建筑，要求其层数不超过三层，同时明确防火墙之间的建筑长度及面积，进而确定防火分区划分。以下是具体的规定要求：对于一层，防火墙间的建筑长度可设为100m，每一层最大面积为1.8×103m2；对于建筑二层，允许建筑长度是80m，每一层最大面积是900m3；對于建筑三层，允许建筑长度是60m，每一层最大面积是600m2。对于允许面积，一般指处于防火墙间的面积[2]。比如，某一建筑若仅建一层，那么面积可达到1800m2；若建三层，那么楼层建筑面积要低于600m2，面积之和要低于1800m2。当然，若设置了喷水灭火系统，那么建筑面积能翻倍。当开展设计时，要注意“每层”二字。比如，某一建筑最高二层，设置喷淋系统后为1700m2。按照规定，此设计能达到要求。但若为实现开敞效果，此建筑设计中庭，那么不能达到要求。当计量建筑面积时，要把两层面积叠加。

3 致使木结构建筑发生火灾的主要因素

3.1  木结构建筑耐火等级不高

按照相关要求，针对木结构建筑，其耐火级介于3级至4级。木材在一定时间的干燥下，发展成全干材，其中含水量十分少，很容易出现燃烧，尤其是枯朽木材，遇到火星起火概率很高，烟、热不易得到释放，可能致使轰燃。当出现火灾时，构件表面积较大，存在不少的缝隙，并且一般通风条件都很好，一些建筑处于山地间，出现火灾之后蔓延很快，可能出现立体燃烧。并且建筑中存在不少易燃物，火灾荷载远超火灾负荷量，危险性很大。

3.2  布局密集，防火间距不足

一些木结构建筑建设随意性较大，缺少整体规划，很多是连片建设，防火间距达不到要求，同时很多基于单体建筑形成庭院。在其规划中，很多使用四合院的形式，导致了布局密集，缺乏一定的安全距离，若某一处发生火灾未第一时间控制，则将会发生大面积燃烧[3]。另外，一些建筑跨度较大，层数较多，如果出现火灾，则可能产生烟囱效应。

4 木結构建筑防火对策

木材发生燃烧的概率很高，对于建筑使用者而言，可能面对着火灾的威胁。根据相关要求，结合阻燃能力和耐火时长，把建材燃烧性划分为以下级别：第一是不燃性、第二是难燃性、第三是可燃性、第四是易燃性。一般而言，常规木材是B2级，木建筑一般处在3级至4级。相关研究显示，决定耐火时长的要素包括：保护层厚度大小、截面尺寸和建材的燃烧性能等。建筑的防火安全性能和诸多因素有关，比如人们的防范意识、防火举措等。故而，木结构防火设置尤为关键，合理防火距离、安全渠道、喷淋系统的布设等均属于避免灾害形成的有效对策。

4.1  恰当的阻燃处理

阻燃级别级不高，采取可行的阻燃手段能增加阻燃级别。阻燃渠道一般包括：抑制热分解以及热传递等。阻燃剂常常发挥各种阻燃作用，同时存在侧重。故而，通常起码选取两种组成实施复合，彼此补充，起到协同效果。现如今可供选用的阻燃剂有许多，如磷系阻燃剂。在有效处理木材的前提下，很大程度上能够增强抗火能力，延长构件耐火时限，获取良好的阻燃效果。

4.2  建筑木材表面保护

表面防护是在木材上涂抹防火涂料，借助保护层实现隔热、隔氧，这是一种可行的方式。在几千年前，人们就采取了涂泥土的方式进行防火，后来通过漆布包缠之后，涂上难燃性物质防火。19世纪60年代，开发了非膨胀型涂料，通过产生绝氧隔热膜来防护。在20世纪七八十年代，诞生了膨胀型涂料。在一定的受热条件下，能产生炭化层结构，具有较佳的隔热隔氧功效。把其涂于适当位置，小火不燃；火势不大时，能够有效阻止燃烧，由此降低蔓延速率；能自己熄灭，能增强耐火性能，避免灾害短时间内蔓延。除此之外，通过包覆防火板材，也能够避免火焰灼烧构件，进而提升其耐火极限。根据相关报道，当建设木建筑时，安装防火石膏板，能够让墙体耐火极限达到2 h。

4.3  木构件结构设置

一般而言，当超过250℃时木材出现燃烧的概率很高。着火时，能以0.64mm/min的速率炭化[4]。炭化层把木材隔开、增加可以承担的温度，以免内燃。故而，一场持续0.5h的火灾中，仅有19mm因炭化而破损，剩下截面没有受到影响。一般在大型木结构中，存在很大的梁或柱，自身存在很强的耐火能力。由于木材导热水平不高，通过炭化层能有效隔绝气体以及热量，由此延缓燃烧速率。换句话来讲，在选择大截面构件时，如果尺寸满足规定便能够获取更好的耐火极限。通常而言，截面越大，那么防火水准越高。在防火设置方面，一般按照设置荷载的规范，按照木材炭化快慢，掌握构件尺寸。基于规定最小尺寸，借助构件耐火能力来达到所需标准。

4.4  木结构防火设置

针对木结构防火设置，要根据相关规定开展。基于管控木结构的使用层数、面积等，且设计可行的安全举措来预测火灾的出现，或针对已出现火灾的区域，管控火灾的蔓延，降低损失，确保人员安全疏散。当开展防火设置时，为达到安全等级以及降低风险，要全面分析建筑的使用功能、逃生的难易情况、控制火灾的举措等。基于科学的结构设置以及制定措施来控制蔓延，让建筑达到防火要求是最关键的。

4.4.1  防火间距设置

着火后，在热辐射影响下，可能致使附近建筑起火，与此同时，鉴于疏散以及救援的需要，必须规划一定的防火距离。对于石木建筑，防火距离不能低于8m，对于木建筑，防火间距应当大于12m。对于村寨，应当主动开辟防火通道，科学迁出上方建筑，以免发生火烧连营的情况。若条件允许，可建设防火沟将其当作隔离带，且立即去除可燃物。

4.4.2  合理的构造措施

木建筑出现火灾的显著特征为可能形成飞火，因此针对建筑表层材料，要选择使用不可燃材料。建筑高低错落，较低房屋出现灾害时，将朝着外墙拓展，所以对于屋盖结构，其耐火时长应超过1h。若外墙没有洞口，同时可以达到1h的耐火时长，那么防火距离可以缩小至4m。鉴于不开窗较为困难，允许外墙开孔低于10%时，防火间距可以降低到6m，但确保耐火时长大于1h，并且对于围护建材应当尽可能考虑难燃材料。无论是开口数量还是尺寸，均需要进行限制。

厨房尽可能单独设计，在存在火源的建筑中，需要设计防火设施，比如防火幕，让木结构和火源分隔，将适当材料当作衬垫，隔离火源和楼板。在建筑中存在砖烟囱时，壁厚要增加到240mm，外表面和构件的间距，要超过120mm，金属烟囱要超过240mm[5]。烟囱越过吊顶时，在附近500mm范围内，不能将可燃材料视为保温层。存在采暖管道经过构件时，其表面和木构件的净距离要超过50mm，或者通过非燃烧材料进行隔热。除此之外，建筑物出口尺寸以及位置，要达到安全离开建筑的要求而设计。

4.4.3  布设探测器和喷淋系统

探测、警报系统对人员及时撤离建筑是非常关键的，设置探测器且让其维持良好的运行状态是如今在建筑火灾中确认安全最可行的方式。若有条件，建议布设烟感探测器，便于及时找到火灾隐患。在建筑内设置喷淋系统，进而应对生活中出现的火灾隐患。一旦出现火灾，系统被智能触发且喷洒冷水。该系统能够在消防人员到达之前控制火势，有助于扑救工作的开展。

5 结语

相关部门要从完善防火设计标准、加强相关人员的设计水平、增强木材防火能力、不断构建和健全防火装置等层面着手，认真做好木结构建筑防火工作，主动采取举措增强大众的防火意识，邀请专业人士开展讲座，推动木结构建筑防火工作落实。

参考文献：

[1]黎杞昌.探析木结构建筑防火设计中的常见问题[J].居舍，2022（36）：91.

[2]石金柱.大型民用木结构组合建筑防火设计探讨[J].消防技术与产品信息，2021（5）：14-16.

[3]孙欣瑜，李婷，陈偲.木结构建筑梁柱防火性能分析研究[J].木工机床，2021（1）：12-14.

[4]邱培芳.木结构建筑防火设计中常见问题探讨[J].建设科技，2020（3）：42-43.

[5]邢君.木结构建筑防火技术研究[J].建材技术与应用，2020（12）：10-12.

Analysis of fire prevention design and fire prevention countermeasures for wood structure buildings

Wang Xuesong

（Zheng'an County Fire and Rescue Section of Zunyi， Guizhou Zunyi 563000）

AbstraCt： In order to better study the fire protection design and fire prevention countermeasures of wood structure buildings， the literature method is used to conduct research. And it is concluded that appropriate flame retardant treatment， surface protection of building wood， structural design of wooden components， and fire prevention design of buildings are taken. These practices help to avoid fires and better protect the safety of wood structure buildings.

Keywords： wood structure building; fire protection design; fire protection technical measure