反思!巴黎圣母院突发大火850年建筑倒塌,木质建筑应该如何保护

4月15日,巴黎圣母院突发大火,火灾发生原因是由巴黎圣母院的内部修缮施工引发的。火灾发生大约一个半小时后,巴黎圣母院中后庭的尖顶在大火中倒塌。老王了解到,大火已蔓延至巴黎圣母院的一个标志性的长方形钟楼。它有着850年历史,是属于全人类的艺术瑰宝。

巴黎圣母院遭遇火灾,大火已经摧毁了屋顶和尖塔,几百年的历史都化为灰烬。让我们不由的反思,木质建筑应该如何保护?

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目前,我国城镇建筑有很大一部分都采用了木质材料。因为木结构材料具有施工简捷、工期短、节能减排、抗震等优点。如果在建造时严格按照相关标准设计、施工和验收,木结构建筑对提高人民生活水平,保护人居环境起到良好作用。

轻型木结构的防火措施

对于规范的要求,轻型木结构的构件要达到一定耐火极限,其主要防火手段是对建筑构件材料进行包覆防火处理。如对木材的难燃或不燃处理,或采取直接阳断火焰与木构件接触。通常做法是在木龙骨之间添加保温隔热材料,再在其外面覆盖石膏板。

至于选择什么样的保温隔热材料或者石膏板,应该由建筑构件所要达到的耐火极限决定。通过试验证明,轻型木结构选择材料的火极限为2h时,比较经济合理。国外进口组合式木结构楼板和墙体构件的耐火极限能达到0.75h-2h左右。

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重型木结构的防火措施

重型木材其本身就有一定耐火性。试验证明,该木材的燃烧速度为0.6ma/ain,燃烧中材料表面产生一定的茨化层,茨化层能够阻止了火焰继续向木材内部燃烧,未燃烧的部分,能有效保持其支挥能力达到859%-90%。如果木材构件最小尺寸达到了规定值的要求,并采用合理的组装方式连接,那么重型木结构构件的狄极限就能达到0.75h的更求。选择重型木构件用作梁、柱、星架或地板等不同构件时,完全能满足耐火极限的要求。

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木材的特性和燃烧性能

木材的特性:影响木材燃烧性的主要特性,有木材的形状、密度、机械性能、含水率、导热性能和热值等。

形状:木材的形状直接影响其引燃和燃烧速率。一般情况下,在材质相同时,薄板比厚板容易燃烧,主要是细薄的木材的比表面积较大,木材受热面大、温度上升快、氧气供应充分,燃烧容易。

密度:密度是木材最基本的特性,一般木材的全干密度为300-700kg/a3。无论何种木材。而且木材的密度随着温度的升高而减小,密度比将迅速下降,从200℃升至300℃时,密度比从0.9降到0.2。木材的密度与木材的机械性能、含水率及导热性之间都存在一定的比例关系。

机械性能:木材是一种备向异性材料,其刚度和强度明显受本坟方向的影响。风干的无成病木材,沿木坟方向的弹性模量在5.5×103-15.0×103MPa之间变化,其抗压强度在13-70Pa之间。其机械性能还受具度和强化速本的影响很大。由于木材各个部分的强度特性不同,所以木材炭化后,延留部分的强度和韧性的减少程度也是个不同。

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含水率:木材一般都含有水分,通常在新的原木含水率在50左右,气干材的含水率大约为12x-18%。

有采暖的建筑中,木构件的含水率(冬季时)小于10%,(夏季时)大约是12x左右。一般来讲,木材中水分的分布是不均匀的,表面要显得或湿或干,对于大气条件的变化显得比较教大,表层含水率对木材的点燃温度和火焰传播速率有着重要影响。另外,含水率多少,对木材的导电性也有很大的影响,干燥的木材是良好的绝缘体,而湿的木材却可成为导体。

导热性:木材是良好的热绝缘体。这一特性使得木结构建筑具有冬暖夏凉的特征。

材料热传导的传递速度,与绝缘性相应,导热性能直接影响材料的燃烧性能。木材的导热性较差,它的平均热传导率仅是钢铁的1/350。木材的导热性与热流的方向、木材的木纹方向、含水本以及密度等相关,其热传导率与其含水率、温度、密度成正比。木材的不良导热性表出在火灾中具有良好耐火性能,木材外表面受热时,其髓心处的温度升高相对漏后。燃烧的表面易形成的碳化层,增加木材的热绝缘性,隔绝空气中氧气,控制燃烧速度。

燃烧过程:木材属于固体可燃物。受热到燃烧的过程,实际是热分解过程,放出的热量一方面加速木材的分解,另一方面提供维持燃烧所需的能量。

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整个燃烧的过程分四个阶段:

一 是热分解速度缓慢阶段:

主要折出水蒸汽和二氧化碳等不燃气体,需要消耗能量吸热阶段。

二 是热分解速度加快阶段:

这时水分几乎完全蒸发,主要生成一氧化谈(C0)等可燃气体,仍是吸热阶段。

三 是热分解急剧发生阶段

此时产生大量的甲烷和乙培等气体和醋酸、甲醇和蔗油等分解产物,热分解结束,木茨开始燃烧,由吸热阶段转为放热阶段、

四 是当温度超过500℃,到气化阶段:

快速形成了挥发性和易燃性气体。

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影响因素

木材燃烧包括可燃气体的释放以及可燃气体从燃烧表面向周围环境的扩散。同时,其燃烧热量由外表面向内部传递,传递过程即受木材的种类、含水率、木材尺寸等因素的影响。也受外部热辐射、湿度、空气流通等燃烧环境的影响。

木材的热释放速率取决于热幅射能量、温度、木材的合水率、厚度、木方向。木板背面的边界条件、周盘空气中的氧气浓度等。

木材的燃烧过程中燃烧产物~0的比例月显升高,是致人死亡的主要原因。不完全统计,在火灾中,由于C0致人死亡人数占40以上。

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木结构建筑防火技术要求

木结构建筑防火技术应是一个完整的体系,把整个建筑防火安全按一个系统考虑,在系统中备个部势或子系统消防安全水平应该作到协调一致。分折木结构消防安全应达到的整体防火技术要求,主要要考虑以下技术要求:

1 木结构建筑主要适用于9层及3层以下的低层住宅建筑、公寓或适用于层及3层以下的部分使用功能的公共建筑以及单层中、小型大型公共建筑。

2 木结构建筑的允许建筑高度。

重木结构建筑的建筑层数不应超过2层,建筑高度不应超过10M,轻型木结构建筑高度不应超过15M。

3 木结构建筑中燃烧性能和耐火极限应符合《建筑设计防火规范》(CB50016-2006)第5.5.1

款的规定。

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