【正文】 材表面形成碳化層后，對木碳層下面的木材與其外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參加外表面與空氣混合的燃燒速度減慢，當(dāng)然，木材深層的碳化速度亦隨之減慢。所以，在普通木結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選取適當(dāng)?shù)慕孛娉叽缫彩菨M足耐火極限要求的措施之一。 （三） 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、樓屋蓋的結(jié)構(gòu)體系類似箱型結(jié)構(gòu)，其防火設(shè)計主要通過在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部覆耐火材料，例如防火石膏板等，以達到增加構(gòu)件耐火極限及阻擋火焰和高溫氣體傳播的作用。 二、建筑構(gòu)件的耐火極限 （一） 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。對于耐火極限的判定，我國按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》（GB9 978 8 8 ）規(guī)定。 2. 墻體構(gòu)造 ： (1). 普通石膏板+ 空心隔層+ 普通石膏板=15+9 0+15 (2). 防火石膏板+ 空心隔層+ 防火石膏板=12+9 0+12 (3). 防火石膏板+ 絕熱材料+ 防火石膏板=12+9 0+12 (4). 防火石膏板+ 空心隔層+ 防火石膏板=15+9 0+15 (5). 防火石膏板+ 絕熱材料+ 防火石膏板=15+9 0+15 (6). 普通石膏板+ 空心隔層+ 普通石膏板=25+9 0+25 (7). 普通石膏板+ 絕熱材料+ 普通石膏板=25+9 0+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)格材擱柵或工字形擱柵，擱柵中心間距400～600，樓面板厚度為15的結(jié)構(gòu)膠合板或定向木片板(OSB)。板材與龍骨之間用41mm 長螺釘連接固定。板材與龍骨之間用41mm 長螺釘連接固定。墻體內(nèi)填充90mm 厚礦棉（25Kg/m3）耐火試驗時試件垂直安裝。 試件受火尺寸：3000mm 3000mm ，墻厚11 3 mm。 試件受火尺寸：3000mm 3000mm ，墻厚11 3 mm。 h 342 目前，一些國際認可的實驗室，例如美國安全檢測試驗公司 (UL)，Inte rtek T e sting Service（ITS ）等，均在其頒布的標(biāo)準(zhǔn)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)件組合。 mm 防火石膏板 (2) 1 h 343續(xù) 耐火極限 序號 組合構(gòu)件名稱 承重構(gòu)件 非承重構(gòu)件 基本構(gòu)造： ? 38 mm 89mm 墻骨柱，中心間距 400 mm或600 mm ? 有或無 吸聲材料 ? 一側(cè)安裝隔聲金屬龍骨 每側(cè)鋪設(shè)2層石膏板 10 基本構(gòu)造中： ? 墻骨柱中心間距為 400 mm。 ? mm 厚防火石膏板 (2) 1 h 1 h 23 基本構(gòu)造中： ? 僅一側(cè)有89 mm 厚吸聲材料(1) ( 5) ? mm 厚防火石膏板 (2) 1 h 1 h 24 基本構(gòu)造中： ? 無吸聲材料 ? mm 厚火石膏板 (2) 1 h 1 h 基本構(gòu)造： ? 二排38 mm x 89mm墻骨柱，中心間距 400 mm或 600 mm，二排38 mm x 89 mm 地梁板，中間留25 mm 縫隙? 有或無吸聲材料 ? 一側(cè)雙層石膏板 ? 另一側(cè)單層石膏板 25 基本構(gòu)造中： ? 每側(cè)各89 mm 厚吸聲材料(1) (5) 。150mm，89mm 以及65mm kg/m2， kg/ kg/m2，同時應(yīng)在墻體的空腔內(nèi)填充密實。? 規(guī)格材擱柵，中心間距不大于600 mm。 ? mm 厚防火石膏板 1 h 3 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)有吸聲材料。 ? mm 厚 防火石膏板 1 h 7 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)有吸聲材料。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm或600 mm，通過石膏板與擱柵連接。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距600 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距600 mm。 ? 樓蓋空腔內(nèi)有或無 吸聲材料。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm。 29 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)無吸聲材料。 ? 頂棚采用雙層石膏板。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm或600 mm。 ? 樓蓋空腔內(nèi)有或無 吸聲材料。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm或600 mm。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》(BJ1687)中均未提及。經(jīng)過各國大量的試驗證明，木材碳化的速率是基本固定的。圖中為三面受火的梁。順紋受拉構(gòu)件在火災(zāi)中，由于截面減小，當(dāng)承擔(dān)的荷載產(chǎn)生的拉力超過最大抗拉承載力時，構(gòu)件就會出現(xiàn)破壞?？紤]到這種作用，可以采用折減系數(shù)α 對強度和剛度進行統(tǒng)一折減。 Z—— 荷載系數(shù)， 決定。這里，假設(shè)安全系數(shù)為 k，荷載系數(shù)為Z，強度的平均折減為α，這樣關(guān)鍵截面由下式?jīng)Q定： bd kZBD α = （10. 2. 6 ） 發(fā)生長柱破壞時，當(dāng)截面破壞到一定程度時，截面的慣性模量達到臨界值。另外，當(dāng)柱嵌入墻體中時，計算時，仍按柱的全截面尺寸，. 2 。因為這個原因，當(dāng)膠合梁要求1 小時的耐火極限時，設(shè)計中應(yīng)注明增加一層抗拉層板，代替中間的普通層板（ ）生產(chǎn)廠商應(yīng)在結(jié)構(gòu)膠合木產(chǎn)品上注名“1 小時耐火極限”。 三面受火條件下，滿足1 小時耐火極限的柱的截面最小尺寸(mm) 構(gòu)件類型 柱 火災(zāi)暴露面數(shù)量 三面面火 Kel/d ≤11 11 柱截面寬度 216 222 267 273 216 222 267 273 截面最小高度（38mm厚木板） 229 191 381 267 截面最小高度（35mm厚木板） 210 210 489 244 注：。但是，設(shè)計人員應(yīng)該特別注意的是《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GBJ1687）第7 . 條規(guī)定“防火墻應(yīng)直接設(shè)置在基礎(chǔ)上或鋼筋混凝土框架上。 2 ．采用防火涂料、浸劑對構(gòu)件進行防火處理 目前，國內(nèi)外生產(chǎn)銷售的防火涂料和阻燃劑品種較多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體情況和使用場合選用，現(xiàn)簡單介紹如下： 1） 防火涂料 涂刷于木構(gòu)件表面，火災(zāi)時受熱膨脹，具有阻止火災(zāi)蔓延、保護可燃基材的作用。透明防火涂料的涂刷量為350～500g/m2，罩面清漆的用量一般為50g/ｍ２。水平擋火構(gòu)造，則是，限制火焰、高溫氣體和煙氣在水平構(gòu)件中的傳播。所以在這些不同的空間之間，應(yīng)增設(shè)擋火構(gòu)造，從構(gòu)造上阻斷火焰、高溫氣體以及煙氣的傳播。是近幾年發(fā)展起來并趨于成熟的新型防火涂料品種。防火墻應(yīng)為獨立結(jié)構(gòu)。采用涂刷防火涂料、用防火劑浸泡等輔助措施，主要是降低火焰在構(gòu)件表面的傳播速度。 355 普通膠合梁截面 1 小時耐火極限膠合梁截面 圖 小時耐火極限的不對稱膠合梁 當(dāng)構(gòu)件截面小于表中規(guī)定數(shù)值但大于140 140 的最小截面尺寸的構(gòu)造要求時，構(gòu)件仍有可能達到1 小時的耐火極限，此時，構(gòu)件設(shè)計尺寸相對于設(shè)計荷載來說，必須偏于保守。 解：本題中，B = 175 mm，D = 380 m m 圖1 0. 2 .4 荷載系數(shù)Z 值 ：當(dāng)構(gòu)件為三面受火的梁，并且荷載作用為強度設(shè)計值的80 % 時，其荷載系數(shù) Z = 。所以，當(dāng) 33 . 0 , 8. 0 = = k α 時，得出計算膠合柱小于等于1 小時耐火極限的計算公式如下： 354 對于四面受火構(gòu)件 ) 3( 10 . 0BDZD tf? = （） 對于三面受火構(gòu)件 )23( 10 . 0BDZD tf? = （10. 2. 9） 式中，對于短柱（當(dāng) 11 / ≤ D l Ke時），Z 值為：當(dāng)R 時， ；當(dāng)R ≧0. 5 時， 5. 1 = ZRZ3. 09. 0 + = ；對于長柱（當(dāng)Kel /D11 時），Z 值為：當(dāng)R0. 5 時, ； 當(dāng)R ≧ 時, 3. 1 = ZRZ3. 07. 0 + = 。這一過程較為煩瑣，為了簡化計算，可以將上述公式進行簡化。 構(gòu)件的受火情況分成三面受火和四面受火， 構(gòu)件的受火面示意 計算中，假定燃燒以后的截面仍是矩形，采用這個假定，截面的初始寬度為B ，高度為D，經(jīng)過在火中的暴露時間為t 后，構(gòu)件的截面尺寸減少為寬度為b ，高度為d ， . 3 所示。對于長柱，由于截面慣性矩的減小，當(dāng)臨界彎曲荷載超過設(shè)計要求時，就會破壞。這一層的厚度大約為38m m。在北美，標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗根據(jù)ASTM E119的要求，其他許多國家采用ISO 834，盡管各個國家之間采用的試驗標(biāo)準(zhǔn)有所不同，在世界不同實驗室中測得的碳化速率是基本一致的。北美目前的建筑規(guī)范主要采用前者，即建立在試驗基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式。 ? mm 厚 防火石膏板 1 h 38 ? 輕型屋面木桁架(1)，間距不大于600 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm。 ? mm 厚防火石膏板 1 h 35 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)無 吸聲材料。 ? 金屬龍骨，中心間距400 mm。 ? mm 厚防火石膏板 1 h 31 基本構(gòu)造： ? 38 mm 厚混凝土面層（重量至少70 kg/m2) ? mm 厚木基結(jié)構(gòu)板材或17 mm 厚企口實木。? 規(guī)格材擱柵，中心間距不大于600 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距600 mm。 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距600 mm。. ? 樓蓋空腔內(nèi)有或無 吸聲材料 ? 隔聲金屬龍骨，中心間距400 mm或600 mm。 ? mm 防火石膏板 1 h 347續(xù) 序號 組合構(gòu)件名稱 耐火極限 基本構(gòu)造： ? mm 厚企口實木鋸材。 ? mm 厚防火石膏板 1 h 5 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)無吸聲材料。 1 基本構(gòu)造中： ? 空腔內(nèi)無吸聲材料。當(dāng)雙層墻體兩側(cè)均采用結(jié)構(gòu)面板時當(dāng)雙層墻體內(nèi)每側(cè)均安裝吸聲材料時，墻體隔聲效果會顯著降低。但是吸聲材料的體積不能超出墻體空腔能承受空間，以免體積過大，對墻體表面材料產(chǎn)生壓力，這種構(gòu)件組合事實上不能達到規(guī)定的隔聲要求。 17 基本構(gòu)造中： mm 防火石膏板 (2) 1 h h 基本構(gòu)造中： ? 二排38 mm x 89mm墻骨柱，中心間距 400 mm或 600 mm，交錯布置，地梁板截面尺寸為38 mm x 140 mm ? 有或無吸聲材料 ? 每側(cè)雙層石膏板 18 基本構(gòu)造中： ? 89 mm 厚 吸聲材料 單側(cè)，或65 mm 厚雙側(cè)(1 ) ? mm 厚 防火石膏板 (2) 1 h h 344 續(xù) 耐火極限 序 號 組合構(gòu)件名稱 承重構(gòu)件 承重構(gòu)件 基本構(gòu)造中： ? 二排38 mm x 89mm墻骨柱，中心間距 400 mm或 600 mm，交錯布置，地梁板截面尺寸為38 mm x 140 mm ? 有或無吸聲材料 ? 隔聲金屬龍骨中心間距為400mm或600 mm。 .4 組合墻體的耐火極限 耐火極限 序號 組合構(gòu)件名稱 承重構(gòu)件 非承重構(gòu)件 基本構(gòu)造： ? 38 mm 65mm 墻骨柱，中心間距 400 mm或 600 mm。 背火面為單層普通石膏板拼接。 背火面為單層普通石膏板拼接。隔墻受火面為單層防火石膏板拼接，板材背火表面 厚塑膠膜。隔墻豎龍骨采用4 根300 0mm38mm89mm 木骨，邊框亦為同規(guī)格木骨制作。 2003204452 試件由6 塊3000mm1220mm12mm 、三塊3000mm 5 60mm 12 mm 普通石膏板相互拼接而成。 341 歐洲木業(yè)協(xié)會送檢的各類木龍骨復(fù)合墻耐火極限檢測結(jié)果 構(gòu)件檢測編 號 構(gòu) 件 組 合 描 述 檢驗結(jié)論 耐火極限 (h) 200320444 1 試件由6 塊3000mm 1220mm12mm 、三塊3 00