摘要:文章分析木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的起因:木結(jié)構(gòu)建筑耐火等級較低、木結(jié)構(gòu)建筑密度大、無防火間距、火災(zāi)撲救困難。從木材的阻燃處理、表面防護(hù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面介紹解決木結(jié)構(gòu)建筑防火的技術(shù)措施,以減少木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)發(fā)生的頻率及其所造成的損失,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
關(guān)鍵詞:木結(jié)構(gòu)建筑;火災(zāi)原因;防火措施
1前言
我國木結(jié)構(gòu)建筑有著悠久的歷史,早在3 500年前就已經(jīng)形成了用榫卯連接梁柱的木結(jié)構(gòu)框架體系,到盛唐逐漸成熟,現(xiàn)在許多大型的古代木建筑都沒有壞,F(xiàn)在的桁架結(jié)構(gòu)經(jīng)過傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工技術(shù),逐步進(jìn)入現(xiàn)代膠合木結(jié)構(gòu)自行設(shè)計(jì)與加工應(yīng)用階段。隨著越來越多的建筑使用木結(jié)構(gòu),木建筑的防火措施尤為重要。
2木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)火災(zāi)的原因
2.1木結(jié)構(gòu)建筑耐火等級較低
許多的木結(jié)構(gòu)建筑,經(jīng)過多年的干燥,木材構(gòu)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(zhì)地疏松,在干燥的季節(jié)遇到火星也會起火,且一旦起火,屋頂內(nèi)部的煙和熱不易散發(fā)出去,容易使溫度積聚,迅速導(dǎo)致“轟燃”。在發(fā)生火災(zāi)時(shí),建筑的梁、柱、椽等構(gòu)件表面積大,木材的裂縫和拼接的縫隙多,大多數(shù)情況下通風(fēng)條件都較好,有些建筑建在山地之間,發(fā)生火災(zāi)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(zāi)荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的火災(zāi)負(fù)荷量,火災(zāi)危險(xiǎn)性極大。
2.2木結(jié)構(gòu)建筑密度大,無防火間距
很多木結(jié)構(gòu)建筑的修建隨意性較大,缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和整體布局,多數(shù)為成片修建,防火間距嚴(yán)重不足,且大多數(shù)木結(jié)構(gòu)建筑都是以各式各樣的單體建筑為基礎(chǔ),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(shí)有效的控制,毗連的木結(jié)構(gòu)建筑很快就會出現(xiàn)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(zāi)情況下,極易形成“煙囪”效應(yīng)。
2.3火災(zāi)撲救困難
很多木結(jié)構(gòu)建筑位置往往距離最近的消防站也要數(shù)十公里,無法依托城市的消防基礎(chǔ)設(shè)施,而且一旦建筑發(fā)生火災(zāi),火勢就會迅速蔓延,此時(shí)城鎮(zhèn)消防站也沒有辦法。有些地區(qū)道路崎嶇,消防車根本無法通行,更無法形成環(huán)形消防車道。此外,缺乏消防水源,多數(shù)木建筑附近沒有消火栓,無法依托城市消防管網(wǎng),自動(dòng)滅火系統(tǒng)更是無從談起。總之,木結(jié)構(gòu)建筑的消防設(shè)施不健全,缺乏自防自救能力,既沒有足夠的訓(xùn)練有素的專職消防隊(duì)員,也沒有安裝有效的消防設(shè)施,一旦失火,不能及時(shí)撲救,使得小火釀成大禍,這些因素都給火災(zāi)撲救工作帶來了很大的困難。
3木結(jié)構(gòu)建筑的防火措施
3.1建筑木材的阻燃處理
建筑木材經(jīng)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(yīng)。由于阻燃途徑是相輔相成、相互補(bǔ)充的。一種阻燃劑往往具有一種以上的阻燃作用,并有側(cè)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(jìn)行復(fù)合,各成分相互補(bǔ)充,產(chǎn)生阻燃協(xié)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(jīng)過阻燃處理的木材,抗火性明顯提高,木構(gòu)件表面火焰的燃燒速度降低,相應(yīng)地提高構(gòu)件的耐火極限,改變其燃燒性能。因此,建議少數(shù)民族聚居區(qū)的建筑木材應(yīng)經(jīng)過阻燃處理后再建筑。
3.2建筑木材的表面防護(hù)
表面防護(hù)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(hù)層達(dá)到隔熱、隔氧、抑制燃燒的目的。這是目前對木材進(jìn)行防火保護(hù)最有效的方法。據(jù)文獻(xiàn)記載:早在20世紀(jì)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?xì)怏w,并在表面形成釉狀物的絕氧隔熱膜來保護(hù)基材。20世紀(jì)80年代,又陸續(xù)研制出各種膨脹型防火涂料,用作木質(zhì)材料的飾面型防火保護(hù)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(jié)構(gòu),具有很好的隔氧隔熱保護(hù)作用。將其涂刷在可燃建筑結(jié)構(gòu)上,遇小火不燃燒;火勢不大時(shí),具有阻滯延燃能力,從而減緩火焰?zhèn)鞑ニ俣;離開明火后能自行熄滅,可提高材料的耐火能力,防止火災(zāi)迅速蔓延擴(kuò)大,但不能完全阻止和消滅火災(zāi)。有資料報(bào)道,建造木制房屋時(shí),在墻體和天花板上安裝防火石膏板,可使整個(gè)木結(jié)構(gòu)組合墻體的耐火極限長達(dá)2 h。少數(shù)民族聚居區(qū)可通過在建筑木材上涂表面防護(hù)材料,以此來增加木材的耐火時(shí)間,提高材料耐火能力。
3.3建筑木構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)得知:通常情況下,只有在溫度達(dá)到250 ℃時(shí)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(nèi)部與外界隔離并提高木材可承受的溫度,使構(gòu)件內(nèi)部免于火災(zāi)。因此,按照參考文獻(xiàn)的數(shù)據(jù),可以計(jì)算得出:在一場持續(xù)30 min的大火中,木構(gòu)件的每個(gè)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(jié)構(gòu)中都包含大規(guī)格的梁或柱,其本身就具有很好的耐火性能。這是因?yàn)槟静牡膶?dǎo)熱性能低,且大構(gòu)件表面燃燒所形成的碳化層會進(jìn)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(hù)其余未燒著的木材。這使得大塊木材要燃燒很長時(shí)間才會引起結(jié)構(gòu)的破壞。也即,當(dāng)采用大截面構(gòu)件時(shí),若尺寸達(dá)到一定的要求就可以得到較高的耐火極限。一般而言,木構(gòu)件截面越大,防火性能越好。木結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)荷載的要求,結(jié)合不同樹種的木材在受到火焰作用時(shí)的炭化速度。通過規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小尺寸,利用木構(gòu)件本身的耐火性能來滿足所需的耐火極限要求。
3.4木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)
按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2006)的有關(guān)規(guī)定,木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)構(gòu)造可以設(shè)計(jì)。主要是通過對木結(jié)構(gòu)的使用范圍、長度、面積、防火間距進(jìn)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(zāi)發(fā)生,即使出現(xiàn)火災(zāi),也可以有效控制火災(zāi)的蔓延,把火災(zāi)的損失降到最低,并且在短時(shí)間內(nèi)使人員得到安全疏散。所以對少數(shù)民族聚居區(qū)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),為了將建筑火災(zāi)降到最低,必須充分考慮到木結(jié)構(gòu)建筑的使用功能、建筑內(nèi)人數(shù)、發(fā)生火災(zāi)時(shí)逃生的難易程度以及防止火災(zāi)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來控制火勢的蔓延,使木結(jié)構(gòu)建筑滿足防火要求才是最重要的。
參考文獻(xiàn)
1 姚利宏等.木結(jié)構(gòu)建筑防火的研究現(xiàn)狀[J].木材工業(yè),2007(05):45~46
2 吳必龍、李穎.木結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)能和防火性能分析[J].林業(yè)科技,2008(03):78~79