发布时间:2023-03-30 点此:27次
对木结构及其构件的防火主要是测定其耐火极限,并根据建筑物耐火等级的要求,采取提高木构件耐火极限的措施。木构件的耐火极限,是指某种构件在专门的炉中,按模拟火灾温度(700~1000°C)的火焰进行燃烧,从开始到失去其原有的功能(对承重构件就是失去承载能力)的时间。
如用厚度为 5厘米的方木胶合的门扇,其耐火极限为 1小时;截面为17×17厘米的木梁,其应力达到10兆帕,耐火极限为40分钟;截面为15×15厘米,高3.5米,应力达到4兆帕的木柱,25分钟后才破坏;而截面为29×29厘米的木柱,应力达6 兆帕,50分钟后才破坏。
由此可见,木构件是具有一定的耐火性能,特别是截面较大的构件。这是因为木材是由中空的细胞组成,热导率较小。并且木材在燃烧过程中,在表面形成一层木炭,而木炭也有良好的隔热性能,因而减慢了木材的热分解。木构件在火灾作用下,前2分钟是着火燃烧,在此后的8分钟内的炭化速率约为每分钟0.8毫米,由于形成木炭层,在这以后炭化速率减慢到每分钟0.6毫米。
不同树种的炭化速率有一定的差别。木构件的耐火,除试验测定外,还可以根据已掌握的不同树种的炭化速率进行算。对于无保护层的木构件来说,应尽量采用截面尺寸较大的整体木构件,以提高耐火极限。
试验证明,层板胶合构件的耐火性能与整体截面的木构件相似。所以采用截面大的层板胶合木结构,有利于。提高木结构的耐火极限有两个途径,一是加抹灰层或石膏板,如30×30厘米的木柱加2.5厘米的钢丝网抹灰层,其耐火极限可提高到1.5小时,另一是采用防火药剂浸注或涂防火漆,如丙烯酸乳胶防火漆,在100~200°C的温度下能分解出磷酸使木材脱水炭化,减少可燃气体的形成,在250°C左右能膨胀起形成蜂窝状的防火隔,做到小火不燃,以防止初期火灾的扩展,一经离开火焰即能自行熄灭 木材腐朽是受木腐菌侵害的结果。
木腐菌体内的水解酶能将组成木材细胞壁的纤维素、木质素及细胞内含物分解作为养料,使木材的强度逐渐降低,直至失去全部承载能力。木腐菌的生长必须同时具备下列三个条件:木材含水率高于18%;温度在 2~35°C的范围内;有氧气供应。如能去除其中之一,即可防止腐朽。
中国有“千年不烂井底木”的古话,是说明木材在水中缺氧而不腐。木结构与人类生活分不开,温度和氧气无法排除,只能将木材含水率控制在18%以内,即使其处于干燥状态,防止木腐菌的侵蚀。因此,要求木结构各个部分,特别是支座节点等关键部位,要处于通风良好的条件下,即使一时受潮,也能及时风干。故在设计木结构时,首先要考虑结构的构造防腐措施:如设置隔温顶棚的木屋盖,必须将顶棚吊在木屋架下弦下面,并使下弦底面与隔温层保持一定距离,使整个屋架位于同一温度场内。
如将隔温层置于木屋架下弦之上,则只好将屋架的支座节点砌在墙内,构成封闭的空间,以保证隔温层下面的正温度场的良好效果。但当屋檐稍有渗漏,就能浸湿支座节点,由于处于封闭状态,难以短期风干。木材只要在一定的时间内含水率高于18%,木腐菌就能生长,而木腐菌在繁殖过程中将要排出数倍于原来用以维持生长的水分,湿润毗邻的木材,产生恶性循环,使腐朽蔓延。过去不少木屋架的支座节点曾因此而严重腐朽毁坏,甚至引起整个屋盖的塌倒。
埋入土中的木电杆或木桩,在土层表面上、下一个区段内,被土中的水分侵湿,又有氧气供应,所以遭致腐朽。深埋于土中的部分不腐的原因是缺氧。地表以上较高部分不腐的原因是缺水(即含水率低于18%)。因此,对于经常受潮或间歇受潮的木结构,以及不得不封闭在墙内的木梁端头或木砖等,都必须用防腐剂处理以防木腐菌繁殖生长。
防腐剂是由具有一定毒性的化学品配制的,分水溶性、油溶性、油类及浆膏等几种。对于经常受潮的木构件,宜采用属于油类防腐剂的混合防腐油,也称蒽油,由煤杂酚油(即木材防腐油)和煤焦油配制,遇水不易流失,药效较长。沥青在外观上呈黑色粘滞状,与蒽油类似,常被误用作防腐剂。
但沥青只能防水而不能防腐,用沥青涂在未经干燥的木材上,则适得其反,阻碍了木材的风干。不同的树种木材,由于细胞的内含物不同其耐腐性也有差别。马尾松、桦木等即属于耐腐性差的树种。
蛀蚀木材的昆虫主要有白蚁和甲虫。白蚁的危害较甲虫广泛而严重。白蚁是一种活动隐蔽,过群体生活的昆虫。在世界上共有2000多种,在中国也有近百种之多,主要分布于长江流域和南方温暖潮湿地区。
白蚁以木材为主要食料,也离不开水分,且其生活有畏光性,到巢外取食,都在泥土筑成的蚁路中行进。故常在有木构件或木制品而靠近水源的地方筑巢。因此厨房、浴室等处阴暗潮湿部位的木构件最易受白蚁蛀蚀。
在中国常见的危害木材的甲虫是家天牛、家茸天牛、粉蠹和长蠹。天牛以木材的纤维为食,幼虫在木材内蛀成坑道,老熟后在坑道末端成蛹,成虫羽化后向外咬一椭圆形孔飞出。主要危害木麻黄等阔叶树材。粉蠹及长蠹以木材的淀粉和醣类为食,故以危害阔叶树材的边材为主。
成虫喜在木材表面的管孔中产卵。因此管孔较大的栎木、山核桃、刺槐等树种受害最烈。幼虫将木材内部蛀成粉末状,只剩下一层薄薄的外壳,表面上小虫眼密布,其周围常有粉末状蛀屑。
甲虫主要侵害含水率较低的干燥木材,而白蚁对潮湿的木材为害较烈。所以采取构造上的防潮措施,使木构件与水源隔断,对减小白蚁的危�。
木结构建筑防火主要是依据《建筑设计防火规范》GB 50016--2014的第十一章木结构建筑,其具体的条文如下:
11.0.1 木结构建筑的防火设计可按本章的规定执行。建筑构件的燃烧性能和耐火极限应符合表11.0.1的规定。
注:1 除本规范另有规定外,当同一座木结构建筑存在不同高度的屋顶时,较低部分的屋顶承重构件和屋面不应采用可燃性构件,采用难燃性屋顶承重构件时,其耐火极限不应低于0.75h。
2 轻型木结构建筑的屋顶,除防水层、保温层及屋面板外,其他部分均应视为屋顶承重构件,且不应采用可燃性构件,耐火极限不应低于0.50h。3 当建筑的层数不超过2层、防火墙间的建筑面积小于600m²且防火墙间的建筑长度小于60m时,建筑构件的燃烧性能和耐火极限可按本规范有关四级耐火等级建筑的要求确定。11.0.2 建筑采用木骨架组合墙体时,应符合下列规定:1 建筑高度不大于18m的住宅建筑、建筑高度不大于24m的办公建筑和丁、戊类厂房(库房)的房间隔墙和非承重外墙可采用木骨架组合墙体,其他建筑的非承重外墙不得采用木骨架组合墙体;2 墙体填充材料的燃烧性能应为A级;3 木骨架组合墙体的燃烧性能和耐火极限应符合表11.0.2的规定,其他要求应符合现行国家标准《木骨架组合墙体技术规范》GB/T 50361的规定。
11.0.3 甲、乙、丙类厂房(库房)不应采用木结构建筑或木结构组合建筑。
丁、戊类厂房(库房)和民用建筑,当采用木结构建筑或木结构组合建筑时,其允许层数和允许建筑高度应符合表11.0.3-1的规定,木结构建筑中防火墙间的允许建筑长度和每层最大允许建筑面积应符合表11.0.3-2的规定。
注:1 当设置自动喷水灭火系统时,防火墙间的允许建筑长度和每层最大允许建筑面积可按本表的规定增加1.0倍,对于丁、戊类地上厂房,防火墙间的每层最大允许建筑面积不限。2 体育场馆等高大空间建筑,其建筑高度和建筑面积可适当增加。
11.0.4 老年人照料设施,托儿所、幼儿园的儿童用房和活动场所设置在木结构建筑内时,应布置在首层或二层。商店、体育馆和丁、戊类厂房(库房)应采用单层木结构建筑。11.0.5 除住宅建筑外,建筑内发电机间、配电间、锅炉间的设置及其防火要求,应符合本规范第5.4.12条~第5.4.15条和第6.2.3条~第6.2.6条的规定。
11.0.6 设置在木结构住宅建筑内的机动车库、发电机间、配电间、锅炉间,应采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙和1.00h的不燃性楼板与其他部位分隔,不宜开设与室内相通的门、窗、洞口,确需开设时,可开设一樘不直通卧室的单扇乙级防火门。机动车库的建筑面积不宜大于60m²。11.0.7 民用木结构建筑的安全疏散设计应符合下列规定:1 建筑的安全出口和房间疏散门的设置,应符合本规范第5.5节的规定。
当木结构建筑的每层建筑面积小于200m²且第二层和第三层的人数之和不超过25人时,可设置1部疏散楼梯;2 房间直通疏散走道的疏散门至最近安全出口的直线距离不应大于表11.0.7-1的规定;
3 房间内任一点至该房间直通疏散走道的疏散门的直线距离,不应大于表11.0.7-1中有关袋形走道两侧或尽端的疏散门至最近安全出口的直线距离;4 建筑内疏散走道、安全出口、疏散楼梯和房间疏散门的净宽度,应根据疏散人数按每100人的最小疏散净宽度不小于表11.0.7-2的规定计算确定;
11.0.8 丁、戊类木结构厂房内任意一点至最近安全出口的疏散距离分别不应大于50m和60m,其他安全疏散要求应符合本规范第3.7节的规定。11.0.9 管道、电气线路敷设在墙体内或穿过楼板、墙体时,应采取防火保护措施,与墙体、楼板之间的缝隙应采用防火封堵材料填塞密实。住宅建筑内厨房的明火或高温部位及排油烟管道等,应采用防火隔热措施。11.0.10 民用木结构建筑之间及其与其他民用建筑的防火间距不应小于表11.0.10的规定。
民用木结构建筑与厂房(仓库)等建筑的防火间距、木结构厂房(仓库)之间及其与其他民用建筑的防火间距,应符合本规范第3、4章有关四级耐火等级建筑的规定。
注:1 两座木结构建筑之间或木结构建筑与其他民用建筑之间,外墙均无任何门、窗、洞口时,防火间距可为4m;外墙上的门、窗、洞口不正对且开口面积之和不大于外墙面积的10%时,防火间距可按本表的规定减少25%。2 当相邻建筑外墙有一面为防火墙,或建筑物之间设置防火墙且墙体截断不燃性屋面或高出难燃性、可燃性屋面不低于0.5m时,防火间距不限。11.0.11 木结构墙体、楼板及封闭吊顶或屋顶下的密闭空间内应采取防火分隔措施,且水平分隔长度或宽度均不应大于20m,建筑面积不应大于300m²,墙体的竖向分隔高度不应大于3m。
轻型木结构建筑的每层楼梯梁处应采取防火分隔措施。11.0.12 木结构建筑与钢结构、钢筋混凝土结构或砌体结构等其他结构类型组合建造时,应符合下列规定:1 竖向组合建造时,木结构部分的层数不应超过3层并应设置在建筑的上部,木结构部分与其他结构部分宜采用耐火极限不低于1.00h的不燃性楼板分隔。水平组合建造时,木结构部分与其他结构部分宜采用防火墙分隔;2 当木结构部分与其他结构部分之间按上款规定进行了防火分隔时,木结构部分和其他部分的防火设计,可分别执行本规范对木结构建筑和其他结构建筑的规定;其他情况,建筑的防火设计应执行本规范有关木结构建筑的规定;3 室内消防给水应根据建筑的总高度、体积或层数和用途按本规范第8章和国家现行有关标准的规定确定,室外消防给水应按本规范有关四级耐火等级建筑的规定确定。11.0.13 总建筑面积大于1500m²的木结构公共建筑应设置火灾自动报警系统,木结构住宅建筑内应设置火灾探测与报警装置。
11.0.14 木结构建筑的其他防火设计应执行本规范有关四级耐火等级建筑的规定,防火构造要求除应符合本规范的规定外,尚应符合现行国家标准《木结构设计规范》GB 50005等标准的规定。
木材腐朽是受木腐菌侵害的结果。木腐菌体内的水解酶能将组成木材细胞壁的纤维素、木质素及细胞内含物分解作为养料,使木材的强度逐渐降低,直至失去全部承载能力。
木腐菌的生长必须同时具备下列三个条件:木材含水率高于18%;温度在 2~35℃的范围内;有氧气供应。
如能去除其中之一,即可防止腐朽。中国有“千年不烂井底木”的古话,是说明木材在水中缺氧而不腐。木结构与人类生活分不开,温度和氧气无法排除,只能将木材含水率控制在18%以内,即使其处于干燥状态,防止木腐菌的侵蚀。因此,要求木结构各个部分,特别是支座节点等关键部位,要处于通风良好的条件下,即使一时受潮,也能及时风干。
故在设计木结构时,首先要考虑结构的构造防腐措施:如设置隔温顶棚的木屋盖,必须将顶棚吊在木屋架下弦下面,并使下弦底面与隔温层保持一定距离,使整个屋架位于同一温度场内。如将隔温层置于木屋架下弦之上,则只好将屋架的支座节点砌在墙内,构成封闭的空间,以保证隔温层下面的正温度场的良好效果。但当屋檐稍有渗漏,就能浸湿支座节点,由于处于封闭状态,难以短期风干。
木材只要在一定的时间内含水率高于18%,木腐菌就能生长,而木腐菌在繁殖过程中将要排出数倍于原来用以维持生长的水分,湿润毗邻的木材,产生恶性循环,使腐朽蔓延。过去不少木屋架的支座节点曾因此而严重腐朽毁坏,甚至引起整个屋盖的塌倒。 埋入土中的木电杆或木桩,在土层表面上、下一个区段内,被土中的水分侵湿,又有氧气供应,所以遭致腐朽。
深埋于土中的部分不腐的原因是缺氧。地表以上较高部分不腐的原因是缺水(即含水率低于18%)。因此,对于经常受潮或间歇受潮的木结构或构件,以及不得不封闭在墙内的木梁端头或木砖等,都必须用防腐剂处理以防木腐菌繁殖生长。
防腐剂是由具有一定毒性的化学品配制的,分水溶性、油溶性、油类及浆膏等几种。对于经常受潮的木构件,宜采用属于油类防腐剂的混合防腐油,也称蒽油,由煤杂酚油(即木材防腐油)和煤焦油配制,遇水不易流失,药效较长。沥青在外观上呈黑色粘滞状,与蒽油类似,常被误用作防腐剂。但沥青只能防水而不能防腐,用沥青涂在未经干燥的木材上,则适得其反,阻碍了木材的风干。
不同的树种木材,由于细胞的内含物不同其耐腐性也有差别。马尾松、桦木等即属于耐腐性差的树种。对于同一树种的木材,边材较心材易腐,所以边材所占比率较大的树种,其耐腐性也较差。当采用这些树种的木材制作木结构时,均应用防腐剂处理。
木式房屋在日欧美十分流行,尤其是北美,木结构建筑体系自从1830年以来就占据主导地位。每年在北美新建的150万到200万栋房屋建筑中,90%以上都采用木结构建筑体系。
历时百年,木结构建筑以其一系列优越的特性,使住在北美地区的居民享有世界上最高标准的住房。
下面就来看看木结构建筑到底具有什么优势!节能:木结构木屋的材料是木头,木头是可以良性循环的建筑材料,也是绿化空气及防止灰尘的天然屏障。树木边伐边植是用之不竭的。美国纽约国家实验室的研究证明:世界上唯一能称得上真正绿色环保的建筑设计--木屋设计,较一般水泥、砖瓦结构住房节能50%。环保:木结构木屋建造过程所需要的条件和基础设施比砖混结构少,在建造过程中对周围环境及人们生活不会造成太大影响。
保温:木材本身就是出色的绝热体,在同样厚度的条件下,木材的隔热值比标准的混凝土高16倍,比钢材高400倍,比铝材高1600倍。对比标准的建筑方法,采取一般的隔热措施,木结构住房的隔热效果比空心砖墙的住房高3倍。长期处于0℃以下气温的北欧和北美地区,早已证实木结构可充分节省能源。
反过来,处于热带地区而广泛使用这种建筑的澳大利亚、新西兰和南非也证实了其降温效果。隔音:木结构建筑没有混凝土建筑常有的撞击性噪音传递问题。安装在墙体和天花板上的石膏板以及楼盖和墙体构件内放置玻璃纤维或岩棉保温材料能高效降低声音的传递。
防火:木结构的各组成部分加上防火石膏墙板,很容易达到与砖石结构建筑相同的防火性能。即使是建造经济型木结构房屋,其抗火灾能力也不低于2个小时。防虫:木材在原木烘干加工时就把含水率控制在19%以内,让木质层中的生命体不能存活。
木材还需要真空压注方式把防腐剂注入到木质层中,进行深层次的灭菌和后期的防虫处理。此外,木结构木屋墙体内部还有一道防虫屏障--防虫网,这也是起到昆虫入住墙体阻隔。安全:木结构在地震时的稳定性已经得到反复验证,因其自身质量轻,所以地震时木结构房屋吸收地震力少,它们在地震中大多纹丝不动,要么整体稍微变形而不散架,要么随地震波整体移动,因而木结构具有良好的耐震性。并且由于木材本身重量较轻,其结构的交错链接荷载分化,能让其不易断裂。
施工周期短:木结构所有结构构件和连接件都是标准化生产的,几乎所有的预制件都可以在建筑工地以外的场所完成,包括墙体片断、衍架椽或整个标准构件单元。因此,其施工安装速度远远快于混凝土和砖结构。另外,按照建造时间和建筑工人的费用来衡量,木结构是一种成本效率非常高的建筑系统。即使不使用预制构件,一般性的木结构住房由有经验的建筑工人建造,也比建筑同样规格的砖石住房要快得多。
耐久:在缺乏木结构现代史的一些国家,存在着一种误解,认为木结构建造的住房耐久性差,这是不正确的。在美国,年代最久远的木结构房屋的历史可以追溯到18世纪。只要合理建筑,美式木结构可以说是现有房屋结构中最经久耐用的结构之一,能历经数代人而使用状况良好。设计布置灵活:木结构因其材料和结构的特点,使得平面布置更加灵活,为建筑师提供了更大的想象空间。
建筑师和设计师可以采用标准平面图以适应买房者的家庭人员构成,生活方式和个人喜好。而且,没有任何其他建筑体系能够提供如此天衣无缝的室内碗柜、隔板和衣橱,从而大幅度节省购买家具的费用。舒适:木结构木屋在建成后室内空气都会充满木质芳香,让人清醒舒适的氛围,时刻与自然接触,达到心情舒畅,精神充沛的效果,从而延年益寿!现代的文明让我们被困于钢筋水泥丛林,木结构房屋由于具备以上优点,加上其本身释放的负离子和芬多精有益于人体健康,使得木屋越来越受到国内客商的推崇。
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