确保木造建筑物的耐火性能

建筑 · 城市建设  2014年04月15日  
图2  CLT面板的结构

关于建筑物所要求的防火性能,一般来讲,建筑物规模越大对房梁、柱子等构件的耐火性能要求越高。木材抗火性弱,所以,现存的木造建筑物都是规模较小的建筑。作为使用木材,同时具备耐火结构的对策,通常采用在木材表面遮盖石膏板等防火覆盖法及称为燃烧厚度设计的方法。(图1)

图1  燃烧厚度设计与薄膜防火覆盖法的概念

图1 燃烧厚度设计与薄膜防火覆盖法的概念

防火覆盖法用不可燃材料覆盖木材的方式,可缓解木材温度上升使其难以燃烧。但是,因为用覆盖材料遮盖,所以看不到木料表面。

另一方面,燃烧厚度设计则是将木材表面炭化,延缓火灾向木材内部燃烧的速度。因此,需要可以容纳已燃烧厚度的大型建材。这样,外观上可以看到木材,而且能够体现木造建筑的特性。

在国外,据说通常使用防火覆盖法,不裸露木材。但在日本人们非常注重表现木材的特性,既然使用木材,就希望能从外观上体现木材的特性。

新木质建材的耐火性能

直到1990年左右,欧洲也将木造建筑物限制在两层楼左右。而现在超过5层楼的建筑物也允许建造了。在这些木造建筑物中使用了很多新的木质建材,如CLT面板(Cross-Laminated Timber Panel,将较厚的截面板按纤维正交方向贴合而成的板材。图2)。

图2  CLT面板的结构

图2 CLT面板的结构

在日本,建设使用CLT面板的建筑物还是困难的,但现在有放宽使用CLT面板的需求。于是,像在房梁和柱子上使用大截面集成材料的建筑物中使用燃烧厚度设计一样,正在研讨如何在墙壁和地板的CLT面板上也能适当地使用燃烧厚度设计。

用改变覆盖方法和树种等条件的CLT面板制作的墙壁作为实验体,进行了加热试验,以掌握其耐火性能。通过实验结果可知,杉树CLT墙面板(无防火覆盖)的炭化速度约为0.7mm∕分,同结构用集成材有差不多的炭化速度。此外,还显示,用15mm厚的强化石膏板作为防火覆盖的杉木CLT墙面板,不仅可以将木材部分的炭化开始时间抑制在20-30分钟,而且只要防火覆盖不脱落,炭化速度会减到0.4mm∕分。

从这个实验结果,可以认为设定与柱子和房梁相符合的碳化速度相同程度的值,是可以应用燃烧厚度设计的。此外,只要在防火被覆不脱落的条件下,可以减少燃烧厚度的尺寸,这样能够更合理地确保耐火性能。

加热测试刚结束时的CLT面板

加热测试刚结束时的CLT面板

文/萩原一郎(组长)、键屋浩司(主任研究员)、铃木淳一(主任研究员)(独立行政法人 建筑研究所防火研究组)

 

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