浅析木结构建筑防火的措施

马瑞忠，刘永利

（1. 北京市门头沟区公安消防支队，北京 102308；2. 北京市公安消防总队丰台支队消防支队，北京 100039）

1 前言

我国木结构建筑有着悠久的历史，早在3 500年前就已经形成了用榫卯连接梁柱的木结构框架体系，到盛唐逐渐成熟，现在许多大型的古代木建筑都没有坏。现在的桁架结构经过传统的设计和加工技术，逐步进入现代胶合木结构自行设计与加工应用阶段。随着越来越多的建筑使用木结构，木建筑的防火措施尤为重要。

2 木结构建筑出现火灾的原因

2.1 木结构建筑耐火等级较低

许多的木结构建筑，经过多年的干燥，木材构件成了全干的，含水量很低，极易燃烧，特别是一些枯朽的木材，由于质地疏松，在干燥的季节遇到火星也会起火，且一旦起火，屋顶内部的烟和热不易散发出去，容易使温度积聚，迅速导致“轰燃”。在发生火灾时，建筑的梁、柱、椽等构件表面积大，木材的裂缝和拼接的缝隙多，大多数情况下通风条件都较好，有些建筑建在山地之间，发生火灾后火势蔓延快，燃烧猛烈，极易形成立体燃烧。很多木建筑中的可燃、易燃物多，火灾荷载远远高于现行国家标准所规定的火灾负荷量，火灾危险性极大。

2.2 木结构建筑密度大，无防火间距

很多木结构建筑的修建随意性较大，缺乏统一的规划和整体布局，多数为成片修建，防火间距严重不足，且大多数木结构建筑都是以各式各样的单体建筑为基础，组成各种庭院。在庭院布局中，基本采用“四合院”和“廊院”的形式，这两种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离，如果其中一处起火而得不到及时有效的控制，毗连的木结构建筑很快就会出现大面积燃烧，形成“火烧连营”的局面。此外，一些建筑的跨度大、空间大且高位窗口多，在火灾情况下，极易形成“烟囱”效应。

2.3 火灾扑救困难

很多木结构建筑位置往往距离最近的消防站也要数十公里，无法依托城市的消防基础设施，而且一旦建筑发生火灾，火势就会迅速蔓延，此时城镇消防站也没有办法。有些地区道路崎岖，消防车根本无法通行，更无法形成环形消防车道。此外，缺乏消防水源，多数木建筑附近没有消火栓，无法依托城市消防管网，自动灭火系统更是无从谈起。总之，木结构建筑的消防设施不健全，缺乏自防自救能力，既没有足够的训练有素的专职消防队员，也没有安装有效的消防设施，一旦失火，不能及时扑救，使得小火酿成大祸，这些因素都给火灾扑救工作带来了很大的困难。

3 木结构建筑的防火措施

3.1 建筑木材的阻燃处理

建筑木材经过阻燃剂处理后，可有效降低木材燃烧概率。阻燃剂的阻燃途径主要有：抑制木材高温下的热分解、抑制热传递和抑制气相及固相的氧化反应。由于阻燃途径是相辅相成、相互补充的。一种阻燃剂往往具有一种以上的阻燃作用，并有侧重。因此，在木材阻燃剂配方中一般都选用两种以上的成分进行复合，各成分相互补充，产生阻燃协同作用。常用的木材阻燃剂主要有：磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和硼系阻燃剂等。经过阻燃处理的木材，抗火性明显提高，木构件表面火焰的燃烧速度降低，相应地提高构件的耐火极限，改变其燃烧性能。因此，建议少数民族聚居区的建筑木材应经过阻燃处理后再建筑。

3.2 建筑木材的表面防护

表面防护是在最后加工成型的木材及其制品上涂覆阻燃剂或防火涂料，或者在其表面包覆不燃性材料，通过这层保护层达到隔热、隔氧、抑制燃烧的目的。这是目前对木材进行防火保护最有效的方法。据文献记载：早在20世纪60年代，我国就已研制出了非膨胀型防火涂料，如过氯乙烯防火漆等，建筑都是通过涂料本身的难燃性或不燃性，或者通过涂层在火焰下释放出不燃气体，并在表面形成釉状物的绝氧隔热膜来保护基材。20世纪 80年代，又陆续研制出各种膨胀型防火涂料，用作木质材料的饰面型防火保护层。膨胀型防火涂料受热后，会形成多孔性的海绵状炭化层结构，具有很好的隔氧隔热保护作用。将其涂刷在可燃建筑结构上，遇小火不燃烧；火势不大时，具有阻滞延燃能力，从而减缓火焰传播速度；离开明火后能自行熄灭，可提高材料的耐火能力，防止火灾迅速蔓延扩大，但不能完全阻止和消灭火灾。有资料报道，建造木制房屋时，在墙体和天花板上安装防火石膏板，可使整个木结构组合墙体的耐火极限长达2 h。少数民族聚居区可通过在建筑木材上涂表面防护材料，以此来增加木材的耐火时间，提高材料耐火能力。

3.3 建筑木构件的结构设计

得知：通常情况下，只有在温度达到250 ℃时木材才会燃烧。一旦着火，木材在火势凶猛的情况下将以0.64 mm/s的速度炭化。炭化层将木材内部与外界隔离并提高木材可承受的温度，使构件内部免于火灾。因此，按照参考文献的数据，可以计算得出：在一场持续30 min的大火中，木构件的每个暴露表面将只有19 mm因炭化而损失，其余的绝大部分原始截面则保持完整无损。通常情况下，大型建筑结构中都包含大规格的梁或柱，其本身就具有很好的耐火性能。这是因为木材的导热性能低，且大构件表面燃烧所形成的碳化层会进一步隔绝空气和热量的作用，以延缓木材燃烧的速度并保护其余未烧着的木材。这使得大块木材要燃烧很长时间才会引起结构的破坏。也即，当采用大截面构件时，若尺寸达到一定的要求就可以得到较高的耐火极限。一般而言，木构件截面越大，防火性能越好。木结构的防火设计主要是根据设计荷载的要求，结合不同树种的木材在受到火焰作用时的炭化速度。通过规定结构构件的最小尺寸，利用木构件本身的耐火性能来满足所需的耐火极限要求。

3.4 木结构建筑的防火设计

按照《建筑设计防火规范》（GB 50016－2006）的有关规定，木结构建筑的防火设计构造可以设计。主要是通过对木结构的使用范围、长度、面积、防火间距进行控制，并在建筑中制作好必要的安全措施（如防火墙、安全出口等），这样可以有效避免木建筑的火灾发生，即使出现火灾，也可以有效控制火灾的蔓延，把火灾的损失降到最低，并且在短时间内使人员得到安全疏散。所以对少数民族聚居区进行建筑设计时，为了将建筑火灾降到最低，必须充分考虑到木结构建筑的使用功能、建筑内人数、发生火灾时逃生的难易程度以及防止火灾蔓延的方法等，而不仅仅是简单的把建筑做好就行。通过合理的结构设计和构造措施来控制火势的蔓延，使木结构建筑满足防火要求才是最重要的。

参考文献

1 姚利宏等.木结构建筑防火的研究现状[J].木材工业，2007（05）：45～46

2 吴必龙、李颖.木结构建筑的节能和防火性能分析[J].林业科技，2008（03）：78～79