木结构建筑的防火设计

2010年08月06日

发表日期：2007年1月27日 作者：蒋昌松 编著

一、木材的燃烧

木材受热，温度100摄氏度 以下时，只蒸发水分，不发生分解。继续加热，温度在100-200OC时，木材开始分解，但分解速度很慢，分解出的主要是水蒸汽和二氧化碳，同时还有少量的一氧化碳和有机酸气体。因此，2000C以下，对木材加热，个吸热过程，不会发生燃烧。

没有空气的条件下，木材加热超越2000C时，即开始分解，最初比较缓慢，随着温度的提高，分解加速，当温度达到260OC~3300C时，木材分解到达最高峰。木材急剧分解时，放出可燃气体，如一氧化碳、甲烷、甲醇以及高燃点的焦油成分等，而剩余物为木炭。木材在温度达到400~450oC时完全碳化。木材在急剧分解的同时放出大量的反应热，故此过程属于放热反应过程。

木材受热分解时，放出的可燃气体和剩余物，若与氧气或氧化剂相遇，则发生氧化反应，放出热和光的化学反应称为燃烧。木炭与氧气发生的反应称为缎烧。燃烧发生的热进一步使周围的木材受热分解，连续放出可燃气体，使燃烧扩展。

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扩散受到阻碍，因而气相燃烧通常是离木材外表一定距离处进行的由于木炭层传热性低，故木材外表形成碳化层后，对木炭层下面的木材与其外面气相燃烧产生的热起隔离作用，延缓内层的木材达到热解温度，可燃气体也因而不急速放出，这就导致燃烧缓慢，也使木材碳化速度减慢，若离开明火作用，就有可能逐步停止燃烧。这就是罕见的大截面木构件虽没有防火处置却相当能耐火的原因。

二、木结构防火设计原则

木材是一种可燃材料，规范规定凡处于下列生产、使用条件的房屋和构筑物不应采用木结构：

1极易引起火灾危险的

2受生产性高温影响，木材外表温度高于50OC

设计木结构时，应采取防火情施。防火措施有建筑设计构造防火处置和使用化学防火剂处理两种。

木结构房屋的建筑设计构造防火处置，应遵照现行《建筑设计防火规范》GBJ16-87有关规定进行设计。通过控制木结构的使用范围、层数、长度、面积、防火间距，并规定必要的平安措施（如设置平安入口、防火墙等）以预防火灾的发生，或在已发生灾情地区控制火灾蔓延及减少火灾损失。

木结构设计规范》规定：设计上除应遵守现行《建筑设计防火规范》规定外，尚应采取下列构造措施：

1有火源的房屋内，须设置防止火焰、火星及辐射热危害的防火设施（如防火隔墙、防火幕、石棉隔板等）使木结构与火源隔开，被隔开的木结构仍应具有通风条件，不得将结构包裹在防产层内。

2当房屋中有采暖或炊事的砖烟囱时，与木构件相邻部位的烟囱壁厚应加厚至240mm

烟囱外表面与木构件之间的净距，不应小于下列规定：

对于砖或混凝土烟囱120mm

对于金属烟囱240mm

当烟囱穿过木屋盖的吊顶时，烟囱周围500mm范围内，不得采用可燃资料作保温层。

3当房屋有采暖管道通过木构件时，其管壁外表应与木构件坚持不小于50mm净距（若采暖管道的温度超越100'C此净距尚应适当加大）或用非燃烧资料隔热。4木屋盖吊顶内的电线，应采用金属管配线，或使用带金属维护层的绝缘导线。白炽灯、卤钨灯、荧光高汞灯及其镇流器等不应直接装置在木构件上。

5有可能遭受火灾危险的木结构，宜采用刨光的方木（包括胶合木）或原木制作；木屋盖的吊顶及木隔墙等应采用抹灰或设置水泥石棉板、石膏板等防火措施；保温和隔音资料宜采用非燃烧材料（如矿棉、炉渣等）制作。

用化学防火剂处理是用某些化合物注入木材，以提高木材的抗火性；或者在木材外表涂以抗火涂气以防止木结构起火或延缓木结构的燃烧速度。对有可能遭受火灾危险的建筑物以及对防火要求较高的木结构，除应在构造上采取防火措施外，尚宜用防火剂进行处理。

一、木材防火剂

良好的木材防火剂应具有较高的防火效力、对人畜无害，且价格便宜，对木材的主要性能（如吸湿性、尺寸稳定性、木材强度、油漆和胶合等）无不良影响，对金属不产生腐蚀，并具有抗流失和对防虫防腐有利等作用。

可用作浸渍防火剂的资料很多，目前广泛使用的多为无机化合物。这些无机化合物的主要优点是防火效力高且价格低廉，但它对材性略有不良影响。用作这类防火剂的无机化合物主要有：磷酸氢二钱、硫酸按、氯化锌、硼砂、硼酸和三氧化二锑等。磷酸氢二按和磷酸二氢馁抑制燃烧效果好。硼酸防止灼热很有效，但抑制燃烧较差。翻酸与硼砂混合能抑制燃烧。由于各种化合物具有不同的特性，故采用多种化合的复合物作防火剂往往效果最好。

硅酸钠（水玻璃）常用做防火涂料的主要成分，并加入惰性资料如高岭土、石棉等混合使用。尿醛树脂和磷酸铁为基础的混合物，也常用作防火涂料。

二、木材化学防火处置方法

木材化学防火处置方法可分为浸渍和外表涂复两种。

1．防火剂浸渍处理

防火剂浸渍处理的作用，主要是起火时，能阻止或延缓木材温度的升高，降低火焰蔓延的速度以及减低火焰穿透木材的速度。

防火剂浸渍方法与防腐剂浸渍方法相似，不同乏处是防火剂需要很高的注入量，故常用压力浸注法；对容易浸注的木材，也可采用热冷槽法浸注。

2．外表涂覆处理

防火剂涂覆在木材外表的主要作用是将木材与热源隔开，以阻止木材的受热分解和放出可燃气休，此外还可防止空气直接与木材接触。外表涂覆处置多用于提高已建成的木结构的防火能力。

承重木结构使用的防火剂的应是对人畜无毒，且经消防部门鉴定合格、批准生产的产品。

选用防火剂时，应根据现行《建筑设计防火规范》规定和设计要求，按建筑物耐火确定所采用的防火剂。如采用防火浸渍剂，则应依此确定等级对木构件耐火极限的要求，浸渍的等级。木材防火浸渍剂的特性和用途列于表9一8o

编号 名称 配方组成%特性 适用范围 处置方法 1铵氟合剂 磷酸铵 27硫酸铵 62氟化钠 11空气相对湿度超越80％时易吸湿，降低木材强度10~15%不受潮的木结构 加压浸渍 2氨基树脂1384型 甲醛 46尿素 4双氰胺 18磷酸 32空气相对湿度在100％以下，温度为250C时，不降低木材强度 不受用的细木制品 加压浸渍 3氨基树脂OP144型 甲醛 26尿素 5双氰胺 7磷酸 28氨水 34空气相对湿度在85％以下，温度为200C时，不降低木材强度 不受潮的细木制品 加压浸渍 注：① 木材防火浸渍等级的要求分为三级：

一级浸渍-吸收量应达80kg/m3保证木材无可燃性：

二级浸渍-吸收量应达48kg/m3保证木材缓燃，

三级浸渍-吸收量应达20kg/m3露天火源作用下，能延迟木材燃烧起火。

② 经过试验，且经消防部门鉴定合格、批准生产的其他防火浸渍剂亦允许采用。

涂覆用的防火剂又称防火涂料或防火漆。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，从而减缓火焰传达速度；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。用于木材的防火涂料--丙烯酸乳胶涂料，每平方米的用量不得少于0.5kg这种涂料无抗水性，可用于顶棚、木屋架及室内细木制品。经过试验，且经消防部门鉴定合格、批准生产的其他防火涂料亦允许采用，其用量应按该种涂料的使用说明要求执行。

对于露天结构或易受潮的木构件，经防火剂处理后，尚应加防水层维护

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