消防设计 | 木结构的建筑是如何做防火设计的？

木材作为一种永恒的建材，古老而又现代，它实用、坚固、美观，有现代感和前瞻性，并使建筑具有一种特别的亲和力。

但是，很多人可能会对木结构建筑的防火消防问题表示怀疑。

就易燃性而言，木材确实是易燃材料。但现代木结构建筑作为一个完整成熟的建筑体系，其有着完善的防火措施和配套的建筑防火规范要求，可使木结构的耐火性能优于一般的钢筋混凝土。

▲现行的中国《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB 50016-2014） 中对现代木结构的被动和主动防火技术要求有非常明确的规定

关于木结构建筑防火设计，我国目前主要有以下几项标准规范，根据不同层数和高度，分别针对民用建筑和公共建筑作了较为详细的规定。

2020 修订版《建筑设计防火规范》对我国木结构建筑作了分类，分别对应不同高度和层数的木结构建筑。

进行木结构建筑防火设计时，应首先依据该表确定木结构建筑的分类，再根据不同类型选择相应的设计规定。

轻型木结构的防火机理

轻型木结构建筑的防火安全性能取决于墙体、楼盖和屋顶等整体构件的耐火极限和燃烧性能，由于这些构件采用具有很好耐火性能的石膏板覆面，所以整个构件的耐火极限和燃烧性能可以满足防火规范的要求，而与木材本身是可燃材料关系不大。

石膏板的种类、厚度、构件的组成方式决定构件所能达到的耐火极限要求。试验证明，轻型木楼板和墙体构件的耐火时间可达到45分钟到2小时，甚至更长。

图：在燃烧试验中被耐火石膏板覆盖的轻型木骨架墙体

重型木结构的防火机理

重型木结构是采用截面尺寸较大的锯材或复合木材作为承重梁和柱的一种结构体系。重型木结构建筑中木结构构件必须达到一定尺寸。

上世纪90代发展起来的正交胶合木体系是用15-45mm层板相互叠层正交组胚后制作的大板作为墙体、楼盖和屋盖的一种结构体系，也是重型木结构的一种。

重型木结构是根据大断面木材高温下炭化缓慢和速度较恒定的特点来达到防火性能要求。重木结构采用有效截面法可以计算梁、柱、板构件的耐火极限，以满足防火规范的要求。

图：在燃烧试验中被表面碳化的重型木结构构件

现代木结构建筑的综合防火措施

现代木结构建筑的防火应有系统、完善的措施，除了要求木结构构件满足相应的耐火极限要求外，还要考虑以下因素：

针对不同使用功能的木结构建筑配置自动喷水灭火系统、火灾报警系统、建筑灭火器、消火栓灭火系统等合理、完备的主动消防措施；

满足木结构建筑之间及木结构与其他建筑之间防火间距的要求；

建筑物在火灾时的人员安全疏散设施的设置条件及要求；

建筑隐蔽空间必须进行防火分隔；

管道、电气线路应考虑足够的防火保护措施。

下面几个运用木结构建造的消防站项目就可有力证明木结构的确是安全而现实可行的选择。

76号消防站

Gresham，美国

这个消防站有着简单的形式，仅仅包括住宅和超大的车库。其最复杂的一面是体现了社会价值，以及作为紧急响应的技术设施来发挥作用。

76号消防站主要管理田野和梯田，服务着有家庭农场的社区以及医院。安静的乡村环境促使该项目最终形成了独具当地特色的乡土建筑，但又凭借简洁和实用的材料（主要为木材和金属）纹理，为建筑概念带来不一样的观感。

消防站的功能着眼点：使用火这一美丽而具毁灭性的元素用以指导材料的处理。设计人员使用了从附近谷仓回收的木材，之后对木材表面进行炭化处理后再使用。这样，火使木头免于腐蚀、腐烂和虫咬，并将火的破坏性方式转变为美丽的意象。

消防站分为两个体块：覆有金属的拱形设施和覆有横向木板的生活区。

拱形设施由裸露的胶合木形成了都铎式建筑风格，内部由美国西部红雪松装饰，胶合木曲梁作为主结构框架能承受垂直和水平荷载，所有的设计严格遵照建筑规范。

生活区贴有黑色板材、再生板条，以及烧焦的壁板，其旋转面向山峰并为消防人员提供庇护场所，而浅色金属的复合设施则朝向小路，展现了其高辨识性。

温暖的西部红雪松覆盖的门廊，嵌入居住部分的结构，可阻挡外界的风，并与周边烧焦的木头形成鲜明的对比。雪松继续在建筑内部得到运用，环绕生活区的主要聚集空间，融合了室内、外空间。白天日光充满了房间，突出了暖木色调。

Metzeral消防站

Metzeral，法国

Metzeral的新消防站位于一个名为“Ballon des Vosges”的自然保护区内，与多年前一个旧采石场所在的位置相同。

该项目分为两个不同的结构：技术中心和行政中心。虽然它们分别承担了不同的使用功能，但作为一个整体，设计人员仍然创造出了一个性能良好且协调的建筑。

其中，行政中心可以通过其正面的木框架来识别，这部分建筑内外部空间细木工工程堪称精细。

步入行政中心内部，这里似乎是OSB打造的世外桃源。温暖的阳光，氤氲的灯光，木材的清香，都让这里多了几分自然的味道。行政中心的设计也符合高能效标准。为了使热方面尽可能发挥作用，设计人员用固定的落叶松木条调整了一些屋顶边缘。

技术中心位于行政中心侧方，从某些角度看，它似乎是消失了。技术中心的黑色外立面有助于其在景观中隐身，并使行政中心及其木框架获得更强的视觉观感

Bergen消防站

Bergen，挪威

挪威卑尔根消防站的设计基于三个重要的基本要素：场地、交通情况和建筑与周围整体城市环境未来发展关系。这个消防站为环形的结构，表面加以密集的遮屏以淡化其街道上交通的影响，以此创造一个安静的空间。外面的弧形沿着地形延伸，从而使可用空间尽可能最大化。

为了突出其外观，覆面使用自然铜板。屋顶上的钢板上铺有海绵状玻璃。屏面内包括意外事故小组用的卧室和起居室，以及行政管理室。

对着前院的立面完全用未加工的松木和玻璃做成。细长的垂直柱梁有一种很清晰的节奏感，并突出了曲面的形状。这些柱子像是立面的风撑，承重着大型窗户。四楼的屋顶和天花板向着山脉倾斜。二楼的所用房间都可以直接去往阳台，阳台设计在屏面的低层，和整个建筑一样长。

塔楼位于基部之上，这种不对称的布置和前院有关，形成紧绷感。塔楼是建筑整体的一部分，也是一种标识。塔楼的设计是消防训练所要求的，比如楼梯井中潜烟训练的。阳台既是潜烟训练的休息处，也是救人训练的地方。

来源：网络

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