木結(jié)構(gòu)地防火設(shè)計

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我木結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計第一節(jié)木結(jié)構(gòu)防火設(shè)計原則及防火理念 一、木結(jié)構(gòu)防火設(shè)計原則 國家標準木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50005 2003第一章總則中1.0.6條規(guī)定：木結(jié)構(gòu)的設(shè)計， 除應(yīng)遵守本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)強制性標準的規(guī)定。第十章第條規(guī)定：木結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計，應(yīng)按照本章規(guī)定執(zhí)行。本章為規(guī)定的應(yīng)遵照建筑設(shè)計防火規(guī)范GBJ16-87的規(guī)定執(zhí)行/上述規(guī)定是木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計的根本指導(dǎo)原則。設(shè)計人員或?qū)張D人員在進行工程設(shè) 計、審查時必須遵守該條規(guī)定，以維護國家標準的權(quán)威性和公正性。二、木材的燃燒特性木材為可燃燃料，品種不同發(fā)熱量各異。木材受熱，溫度在100c以下時，

2、只蒸發(fā)水分不發(fā)生分解。繼續(xù)加熱，溫度在 100 200c時，開始分解，但其速度很慢。分解出的 主要是水蒸氣和 CO2,同時，還有少量的有機酸砌體。因此，在200c以下，是木材的吸熱過程，一般不會發(fā)生燃燒，僅有少數(shù)木材產(chǎn)品最低著火點為157 c'在沒有空氣條件下，木材加熱超過200c即開始分節(jié)。最初比較緩慢，隨著溫度的提高， 分解加速。當溫度達到 260 330 c時分解到達最高峰。木材急劇分解時，放出可燃氣體， 如：CO、甲烷、甲醇以及高燃點的焦油成分等，而剩余物為木炭。木材在其溫度達到400450c的時候完全碳化，并在急劇分解過程中放出大量的反應(yīng)熱，故此過程為放熱反應(yīng) 過程。木材受熱

3、分解時，放出的可燃氣體和產(chǎn)生的剩余物，若與氧氣或氧化劑相遇，則發(fā)生 氧化反應(yīng)，放出熱和光，俗稱燃燒。氣體燃燒過程中產(chǎn)生的固體剩余物一木炭，繼續(xù)與氧氣 發(fā)生反應(yīng)，即稱之為煨燒，其過程產(chǎn)生大量的熱又使內(nèi)層木材發(fā)生分解，進一步分解出的可燃氣體，又繼續(xù)燃燒，周而復(fù)始，使燃燒往復(fù)交替形成火勢。在木材受熱分解而急速放出可燃氣體時，氧氣在木材表面碳化層的擴散收到阻礙，因 而氣相燃燒通常是在離木材表面一定距離處進行的。由于碳化層傳熱性能差， 故當表面形成碳化層后，對碳化層下面的木材與其愛面的氣相燃燒起到了一定的隔離作用，這不僅延緩了內(nèi)層的木材達到熱解溫度，而且也降低了熱分解速度，導(dǎo)致分解出的可燃氣體透過碳化層

4、參 加外表面與空氣混合的燃燒速度減慢，當然，木材深層的碳化速度亦隨之減慢。這就是常見的大截面木構(gòu)件雖然沒有經(jīng)過防火處理但仍然有比較長的耐火極限的原因 三、木構(gòu)件的防火特性木結(jié)構(gòu)分為普通木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)和輕型木結(jié)構(gòu)三種由于各自的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同其防 火性能也有著各自的特點。1普通木結(jié)構(gòu)/未經(jīng)防火處理的普通木結(jié)構(gòu)構(gòu)件較為容易被火引燃。但是，由于木材的導(dǎo)熱性能較低， 且構(gòu)件在燃燒時，表面形成的碳化層起到很好的隔熱效果，從而有效的減緩碳化層下未燃燒木材的燃燒速度。這就是普通木結(jié)構(gòu)構(gòu)件雖然是可燃材料，但其耐火極限卻比普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件高的多的原因。北美的建筑規(guī)范指出。 對于普通木結(jié)構(gòu)設(shè)計中隨著截面尺寸的增加，

5、構(gòu)件耐火極限也相應(yīng)提高。 所以，在普通木結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 選取適當?shù)慕孛娉叽缫彩菨M足耐火極限 要求的措施之一。鑒于普通木結(jié)構(gòu)較之膠合木結(jié)構(gòu)、輕型木結(jié)構(gòu)的耐火性能差的特點，故對一些耐火極 限要求高、截面尺寸又不能過大的構(gòu)件則必須采取阻燃劑浸泡或防火涂料噴刷的輔助措施。2膠合木結(jié)構(gòu)/膠合木結(jié)構(gòu)主要采用鋸木材或結(jié)構(gòu)膠合木等工程木產(chǎn)品建造，結(jié)構(gòu)體系主要為梁柱體 系。膠合木結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計是通過規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最小尺寸（包括梁、柱的截面尺寸以及樓面板和屋面板的厚度等），將所有構(gòu)件外露，利用木構(gòu)件本省的耐火性能達到規(guī)定的耐火極 限。木材的導(dǎo)熱性很低， 構(gòu)件燃燒時，表面形成的碳化層起到了很好的隔熱效果，有效地減緩了

6、碳化層下未燃燒木材的燃燒速度。截面尺寸較大的膠合木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，據(jù)國外資料介紹， 火災(zāi)時，一般能達到一小時或一小時以上的耐火極限，由于我國目前尚未發(fā)展膠合木結(jié)構(gòu)建 筑，有關(guān)構(gòu)件的防火性能極其耐火極限亦未進行研究和實驗。木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50005 2003沒給出膠合木結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)設(shè)計方法和構(gòu)造 規(guī)定。為了使設(shè)計人員對木結(jié)構(gòu)建筑的防火了解更全面，本章以北美情況為例， 介紹膠合木結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容，供設(shè)計人員參考。3輕型木結(jié)構(gòu)/輕型木結(jié)構(gòu)主要采用規(guī)格材和木基結(jié)構(gòu)板材建造，墻體、樓蓋板的結(jié)構(gòu)體系類似箱行 結(jié)構(gòu)，其防火設(shè)計主要通過在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部覆蓋耐火材料例如防火石膏板，以達到增加構(gòu)件 耐火極

7、限及阻擋火焰和高溫氣體傳播的作用第二節(jié)建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限一、建筑構(gòu)件的燃燒性能'建筑物由許多建筑構(gòu)件組成，建筑構(gòu)件在火災(zāi)高溫下的耐火性，即建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限，對建筑物的耐火程度有很大的影響建筑構(gòu)件的燃燒性能，反映了建筑構(gòu)件遇火燒或高溫作用時的燃燒特點，由構(gòu)件材料的燃燒性能決定，不同燃燒性能建筑材料制成的建筑構(gòu)件，分成三類：1不燃燒體用通過國家標準建筑材料不燃性試驗方法GB5464 85試驗合格材料，即不燃性材料制成的建筑構(gòu)件稱為不燃燒體。這種構(gòu)件在空氣中國受到火燒或高溫作用時，不起火， 不微燃，不碳化2難燃燒體用通過國家標準建筑材料難燃性試驗方法GB5464 85試

8、驗合格的材料制成的構(gòu)件，或用可燃性材料做基層，而用不燃性材料做保護層的構(gòu)件稱為難燃燒體。這類構(gòu)件在空氣中受到火燒及高溫作用時，難起火、難微燃、難碳化，當火源移走后，燃燒或微燃立即停 止。3燃燒體用普通可燃性或易燃性材料制成建筑構(gòu)件稱為燃燒體。這類構(gòu)件在明火或高溫作用下， 能立即著火燃燒，且火源移走后，仍能繼續(xù)燃燒或微燃二建筑構(gòu)件的耐火極限1設(shè)計原則建筑構(gòu)件的耐火極限的高低，是決定木結(jié)構(gòu)建筑防火安全程度的關(guān)鍵因素。建筑構(gòu)件的耐火極限是指在標準耐火試驗中，從受到火的作用時算起，到失去支持能力或完整性被破壞或失去隔火作用為止，這段抵抗火作用的時間，一般以 h計/對構(gòu)件進行標準耐火試驗，測定其耐火極限

9、是通過燃燒試驗爐進行的，.耐火試驗采用明火加熱，使試驗構(gòu)件受到與實際火災(zāi)相似的火焰作用。為了模擬一般室內(nèi)的火災(zāi)全面發(fā)展階段，實驗時，爐內(nèi)溫度隨時間而上升并呈一定的關(guān)系。按這種關(guān)系得出的曲線稱作火災(zāi)標準升溫曲線。目前，世界上大多數(shù)國家都采用火災(zāi)標準升溫曲線來升溫，例如，美國材料與試驗協(xié)會的ASTME119等這就在基本試驗條件上趨于一致，對于耐火極限的判定，我國按國 家標準建筑構(gòu)件防火試驗方法GB9978 88規(guī)定根據(jù)木結(jié)構(gòu)建筑特點木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、GB50005 2003規(guī)定了對木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的選用原則，其耐火極限不應(yīng)低于表10.2.1的規(guī)定木結(jié)構(gòu)建筑中構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限構(gòu)件名稱耐火極限(h

10、)防火墻不燃燒體承重墻、分戶墻、樓梯和電梯井墻體難燃燒體非承重外墻、疏散走道兩側(cè)的隔墻難燃燒體分室隔墻難燃燒體多層承重墻難燃燒體單層承重墻難燃燒體梁難燃燒體樓蓋難燃燒體屋頂承重構(gòu)件難燃燒體/疏散樓梯難燃燒體室內(nèi)吊頂難燃燒體注：1屋頂表層采用不可燃材料2當同一座木結(jié)構(gòu)建筑由不同高度組成，較低部分的屋頂承重構(gòu)件必須是難燃燒體，耐火極限不應(yīng)小于目前可采納的國外數(shù)據(jù)鑒于我國對木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限試驗數(shù)據(jù)較少，所以木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb 500052003所采用的數(shù)據(jù)主要是由北美的主要消防研究所及火災(zāi)實驗室提供。數(shù)十年來，這些機構(gòu)開展了大量的木構(gòu)件和實際木結(jié)構(gòu)房屋火災(zāi)試驗，數(shù)據(jù)可信度較高(見表)各類構(gòu)件的燃

11、燒性能和耐火極限構(gòu)件名稱構(gòu)件組合描述(mm)耐火極限(h)燃燒性能墻體1墻骨柱：間距為400 600;截面為40X90;2墻體構(gòu)造：(1) 普通石膏板+空心隔層+普通石膏板=15+90+15(2) 防火石膏板+空心隔層+防火石膏板=12+90+12(3) 防火石膏板+ 絕熱材料+防火石膏板=12+90+12(4) 防火石膏板+空心隔層+防火石膏板=158+90+15(5) 防火石膏板+ 絕熱材料+防火石膏板=15+90+15(6) 普通石膏板+空心隔層+普通石膏板=25+90+25(7) 普通石膏板+ 絕熱材料+普通石膏板=25+90+25難燃難燃難燃難燃難燃難燃難燃樓蓋頂棚樓蓋頂棚采用規(guī)格材

12、擱柵或工字型擱柵，擱柵中心距離400-600,樓面板厚度為 15的結(jié)構(gòu)膠合板或定向木片板(OSB)1格柵底部有12厚的防火石膏板，擱柵之間空腔內(nèi)絕熱材料2擱柵底部有兩層12厚的防火石膏板，擱柵之間的空腔內(nèi)無絕熱材料難燃/難燃柱1僅支撐屋頂?shù)闹?1) 由截面不小于140X 190實心鋸木制成(2) 由截面不小于130X 190膠合木制成2支撐屋頂及地板的柱(1) 由不小于190 X 190實心鋸木制成(2) 由不小于180X 190膠合木制成可燃可燃可燃可燃梁1僅支撐屋頂?shù)臋M梁(1)由截面不小于90X140實心鋸木制成可燃(2)由截面不小于80X160膠合木制成可燃2支撐屋頂及地板的橫梁組成(1

13、)由截面不小于140X 240實心鋸木制成可燃(2)由截面不小于190X 190實心鋸木制成可燃(3)由截面不小于130X 230膠合木制成0.75可燃(4)由截面不小于180X 190膠合木制成可燃2003年11月，我國國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對歐洲木業(yè)協(xié)會送檢的各種木 結(jié)構(gòu)隔墻進行了檢測，其實驗結(jié)果可供設(shè)計參考歐洲木業(yè)協(xié)會送檢的各類木龍骨符合墻耐火極限檢測結(jié)果了構(gòu)件檢測編號構(gòu)建組合描述檢驗結(jié)論耐火極限(h)4#1試件由六塊 3000mmX 1220mme 12mm三塊3000mmX 560mme 12mmmJ通石膏板相互拼接而成。隔墻豎龍骨采用 4根3000mmx 38mm<

14、 89mm骨，邊框亦為同規(guī)格木骨制作。隔墻受火面為雙層普通石膏板錯縫拼接，其中內(nèi)層板材背火面敷厚塑膠膜；背火面為單層普通石膏板拼接。板材與龍骨之間用41mmfe螺釘連接固定。墻體內(nèi)填充90mm?礦棉(25g/m3)耐火試驗時試件垂直安裝目前，一些國際認可的實驗室，例如美國安全監(jiān)測試驗公司，均在其頒布的標準或文件中給出了輕型木結(jié)構(gòu)構(gòu)件在滿足不同耐火極限要求下構(gòu)架組合。這些構(gòu)件的耐火試驗均按照美國材料與試驗協(xié)會3膠合木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限作為木結(jié)構(gòu)建筑的一個主要結(jié)構(gòu)形式，膠合木結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)被廣泛地用在工業(yè)和民用建筑中。設(shè)計過程中，一項很重要的內(nèi)容就是構(gòu)件耐火極限的計算。這部分內(nèi)容，在我國的木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB500052003和建筑設(shè)計防火規(guī)范GBJ1687中均未提及。迄今為止，世界上許多國家的工程技術(shù)人員和科學家在這方面已經(jīng)進行了大量的研究工作，建立了許多膠合木結(jié)構(gòu)防火設(shè)計的方法和理論。本節(jié)將介紹北美膠合木結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計的計算方法在北美，膠合木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限主要采用建立在試驗基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式和建立在力 學理論上的理論公式(1)膠合木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限計算方法截面尺寸較大的木構(gòu)件在火災(zāi)中的表現(xiàn)證明大構(gòu)件本身具有很好的耐火性能。大型木構(gòu)件之所以有良好的耐火性能，是因為木材的碳化作用。當木構(gòu)件暴露在火中時， 表面