多高层木结构建筑防火要求及应用

王 建，杨书灵

（林产工业规划设计院，北京100010）

0 引言

木结构建筑设施的优势会比较显著，该类型建筑较为绿色且环保性比较强，在国外一些发达国家之中，木结构建筑设施更是受到一致追捧。站在世界建筑发展的立场上探究，木结构建筑的应用范围正在不断的扩张，且其建筑设施的高度也在不断的升高，但是这类木结构建筑设施的可燃性会直接影响该项目的使用状态，所以在进行多高层木结构建筑设计的过程中，必须要注重木结构建筑的防火安全。

1 高层建筑的消防特点

1.1 火势蔓延快

针对高层建筑物来说，其存在具有较多的优点，楼层多，可使用的面积和空间也比较大，同时能够使用的各种功能也比较多。但是这些优点也可能是其实际的缺点，如果发生火灾很难被及时的发现，所以这也是高层建筑物消防火灾的主要特点，其具有隐秘性。针对高层建筑物的火灾问题来说，导致其发生问题的因素较多，一个火灾的烟头就能够造成火灾问题发生，并且目前高层建筑物使用的电器较多，这些都是较为重要的影响因素，如果高层建筑物发生火灾，并且未能够及时发现，这就导致火灾快速的蔓延，最终出现大面积传播，达到无法控制的情况。

1.2 不能快速撤离

针对当前的高层通行来说，其在具体的使用过程中，通过使用电梯能够方便人们的出行，但是如果发生火灾之后，人们如果使用电梯将会出现多种问题，由于造成火灾的各种问题较多，其中不乏存在相关的电源问题，如果由于是电力问题导致的，最终会使电源关闭，这样一来就会导致火灾过程中无法使用电梯。而人员在高层当中如果通过楼梯来进行相关的转移，这就会导致人员无法快速撤离。

1.3 短时间无法扑灭

对于高层建筑物来说，其实际的结构较为复杂，同时如果在较高的区域发生火灾，不仅无法及时控制火势，而在具体的建设过程中，当中包括步梯间、电梯井和电缆通道等，这些实际的结构都是垂直的。在发生火灾之后其能够成为烟筒，烟筒的效果就是将各种火势和浓烟灰尘等进行传递，这种因素的存在直接导致火灾根本无法及时扑灭。所以针对高层建筑物的火灾来说，其最主要的委托就是无法在短时间扑灭，各种因素直接影响实际的救援效率。

2 国内外规范规定对比

2.1 高度、层数和防火分区面积

中国的木结构建筑设施适用范围为住宅以及办公，楼层的高度限制为5层，防火分区面积为1800m2，防火分区的面积主要是5层木结构建筑设施的总建筑面积。加拿大木结构建筑设施的使用范围用于居住以及办公，楼层限定数值为6层，居住型的木结构建筑设施防火分区面积为1500m2，办公型的木结构建筑设施防火分区面积为3000m，会严格要求各个楼层木结构建筑设施的建筑面积。美国的木结构建筑设施主要用于居住以及办公，居住型的木结构建筑设施层数要求为5层，高度限定在26m以内，防火分区面积控制在5713m2，办公型的木结构建筑设施楼层高度设定为6m，楼层数量设置为6层，高度设置为26m，其限定的防火分区面积为5295m2，其会在建筑设施当中安装喷淋系统。芬兰对于木结构建筑设施的使用范围主要集中在住宅办公，宾馆教科文等建筑设施内，对于其建筑设施的层数要求为8层，高度限定在28m之内，住宅以及办公型的木结构建筑设施防火分区面积为2400m2，宾馆教科文等建筑设施的防火分区面积设定为800~1200m2，该类型建筑设施的总建筑面积不超过12000m2。通过该数据可以了解到，除了芬兰这一国家之外，其他的欧洲国家，例如德国、瑞士等也都分别限制木结构建筑设施的允许层数以及高度数值。但是，一部分国家会受到其相关标准性能化的规定以及影响，导致其在木结构建筑设施的高度以及层数方面并没有进行明确的限定，木结构建筑设施的高度以及层数等各项指标都是以该项目的性能化计算结果来设定的。通过调查可以了解到，多高层木结构建筑设施的适用范围中，中国的适用范围会比较狭窄，局限在住宅以及办公建筑设施方面。木结构建筑设施的最高允许层数和其他国家的规定大致相同，其在防火分区面积设定方面会更加严格。

2.2 建筑构件的耐火极限

中国所设定的防火墙不燃性时间为3h，承重墙、内隔墙及外墙的难燃性时间为2h。分户墙、梁、柱不燃性时间为2h，非承重外墙、疏散走道两侧、隔墙楼板疏散楼梯不燃性为1h，屋顶承重构件为难燃性为0.5h，电梯井的墙不燃性为1.5h。芬兰防火墙不燃性时间为2h，承重墙、内隔墙及外墙难燃性时间为1h，非承重外墙、电梯井的墙等均为难燃性为1h。加拿大防火墙不燃性时间为2h，承重墙、内隔墙及外墙可燃性1h，柱、梁、楼板等为可燃性1h，电梯井的墙及疏散走道两侧隔墙为可燃性0.75h，分户墙为可燃性为1h。在美国其木结构建筑的主要构件通常可以直接使用沉木，其耐火极限不会超过1h。通过调查可以了解到，中国对于竖向承重墙的防火规定会更加严格，其耐火性能不能小于难燃性2h。站在构件燃烧性能方面探究，芬兰规定和我国的规定大致相同，都需要对其构造进行一系列的防火保护处理，但是美国以及加拿大等国家所设定的规定则是更加注重于使用没有经过防火保护的构件。对其构件的耐火极限方面来分析，我国所设定的耐火极限要求会更加严格，而美国、加拿大等国家对构建耐火极限的设置要求通常为1h，木结构建筑设施的高度以及层数等都需要进行修改与完善。

3 多高层木结构建筑的应用分析

3.1 国外多高层木结构建筑的发展现状

根据相关的调查资料了解到，当前国际上所构建的多高层木结构建筑设施数量大约为40~50栋。第一个9层木结构建筑设施于2009年在英国构建完成，之后瑞典以及英国等各个国家相继构建多栋6~8层的木结构建筑设施，之后意大利等国家也开展8~9层的木结构建筑项目。在2013年，澳大利亚墨尔本更是构建了高度为32m，楼层数量10层的木结构建筑设施。2015年在卑尔根构建了层数为14，高度为51m的木结构住宅。在2017年加拿大构建18层，高度为53m的学生公寓，是2017年国际上最高的一类木结构建筑设施。在2019年，这些高层木结构建筑设施分别投入使用，奥地利构建高度84m，楼层数为24层的木结构综合体建筑设施，之后挪威布鲁孟德尔市建立高度为85.4m的综合体建筑设施，这一纪录也有可能会被再次刷新。

3.2 国内多高层木结构建筑的应用

现阶段，我国已经构建完成的木结构建筑设施通常都是我国历史上所遗留下来的古建筑设施。在21世纪初时，欧美国家的木结构企业和木业协会也相继进入中国的市场，开始大力推广构建现代木结构建筑设施。但是我国当前所运用的设计以及建造技术标准相对来说会较为陈旧，无法紧跟国际的木结构建筑设计步伐，已经构建的现代木结构建筑设施通常都3层及以下的住宅设施，不能对高层木结构建筑防火方面进行深入研究，研究成效会比较薄弱，并且其构建的标准体系内容也不够完善。因此，将该技术当做我国重点研发的项目课题，同时开展CLT板材碳化速率等各项实验，以此明确耐火的极限2h的CLT标准构造方式，给相关的标准要求制定提供理论性的依据，供给数据理论方面的支撑。

4 结语

虽然现阶段我国对于目前木结构建筑设施的楼层以及高度设置要求会明显低于国外一些发达国家所设定的要求规范，但是，在防火分区面积及以及构建耐火极限方面的设计要求会更加严格。能够更好地保障多高层木结构建筑设施的安全性能。在开展多高层木结构建筑防火设计时，必须要深度的探究多高层木结构建筑内外火灾的发展规律，遵守相应的规范标准，制定出更符合当前我国木结构建筑设施特征的防火要求，合理的安装消防设施，设计防火分区的面积，确保其疏散的安全程度，使得这类建筑设施可以更稳固且健康化的发展。