10 防火设计
10.1 般规定
10.1.1 本条规定木结构防火设计的适用范围以及与现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016之间的关系。对于本章未规定的部分,按《建筑设计防火规范》GB 50016中有关木结构建的规定执行。
10.1.2 本章防火验算的相关规定仅适用于木构件耐火极限不超过2.OOh的要求。对于木结构建筑的承重梁、柱和屋顶承重构件的耐火极限通常为1.OOh。
10.1.3 考虑到火灾属于偶然设计状况,应采用偶然组合进行设计。根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定,偶然荷载的代表值不乘以分项系数,而直接采用标准值进行验算。
当荷载直接采用标准值的组合,即在火灾情况下,燃烧后构件承载力的计算相当于采用容许应力法进行计算。参考美国《木结构设计规范》(NDS 2015)以及美国林业及纸业协会出版的第1 0号技术报告《计算暴露木构件的耐火极限》,在一般情况下,采用容许应力法进行计算时,构件的允许应力等于材料强度5%的分位值作为标准值,除以调整系数得到。而火灾时,允许应力则采用材料强度的平均值。
平均值与5%分位值的关系为:
为了简化防火验算,本条对木构件采用的材料仅分为目测分级木材、机械分级木材和胶合木三类,根据其变异系数COV,确定了各个强度调整系数见表12。对于胶合木构件材料的变异系数COV的取值根据《美国木结构设计规范》(NDS 2015)。
表12 本标准中将强度标准值调整至允许应力设计值的调整系数
注:[1]数据来源于1999年美国出版的《木材手册》。
10.1.4 有效炭化层厚度计算公式参考《美国木结构设计规范》(NDS 2015)以及美国林业及纸业协会出版的第10号技术报告《计算暴露木构件的耐火极限》的规定。公式中的名义线形炭化速率βn是一维状态下炭化速率,取38mm/h,该数值与欧洲《木结构设计规范(第2部分)——结构耐火设计》中规定的一维炭化速率的数值(0.65mm/min)相同。名义线形炭化速率βn与效炭化速率βn的相互关系为:
式中t为耐火极限(h)。βn是为二维状态下,考虑了构件角部燃烧情况以及炭化速率的非线性。
10.1.8 “原200 3版规范”参考了1 9 9 9年美国国家防火协会(NFPA)标准220、2000年美国的《国际建筑规范》(IBC)以及1995年《加拿大国家建筑规范》中对于木结构建筑的燃烧性能和耐火极限的有关规定。
在本次修订时,结合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的修订意见和相关条文,以及我国其他有关防火试验标准对于材料燃烧性能和耐火极限的要求而制定的。
10.1.9 我国对建筑材料的燃烧性能有比较严格的要求,各项技术指标都必须符合现行国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624的要求。
10.2 防火构造
10.2.1 轻型木结构建筑的防火主要是采用构造防火体系来保证结构安全。轻型木结构建筑中存在许多密闭的空间,在这些密闭空间内按要求做好防火构造措施,是轻型木结构建筑预防火灾十分重要的技术措施之一。
10.2.3 封堵是木结构建筑防火构造中重要的技术措施,封堵部分的耐火极限不应低于所在部位墙体或楼盖、屋盖的耐火极限。
10.2.6 木结构建筑中构件与构件之间的连接处是需要采取防火构造的主要部位,对金属连接件采用的防火保护措施有许多不同的方法,本条规定的保护方法并不是唯一可行的方法,设计人员可以在保证构件连接处安全可靠的原则下进行防火构造的设计。
10.2.16 对于需要考虑耐火极限要求的胶合木结构构件,除了进行构件强度的防火验算外,构件制作时,为了使表面层板完全碳化后还能保持构件的极限承载力,在木层板按相关规范规定的标准组坯进行粘结时,还应按本条规定的防火构造要求增加表面层板的层数。