论木结构建筑的电气防火设计

文/申峰 杨志刚，.身份证号：4009850008； .身份证号：40598503658

论木结构建筑的电气防火设计

文/申峰1杨志刚2，1.身份证号：410102198502210018； 2.身份证号：410521198503116518

木结构建筑在我国具有悠久的历史，至今在我国的农村地区，特别是少数民族聚居区仍占有较大的份额，但通常都存在较大的火灾隐患。本文主要对木结构建筑的电气防火设计进行了简要的分析。

木结构；建筑；电气防火

1 木结构建筑的特点

木结构建筑是指以木材为主建造的建筑。我国传统的木结构具有框架结构的优越性，如“墙倒屋不塌”，柔性的连接方式使其具有较好的弹性和一定程度的自我恢复能力。据报道，在“5·12”汶川大地震中，虽然许多文物建筑的墙体均受到不同程度的损坏，但其主体结构仍未倒塌，就是这种柔性框架结构抗震能力优异的最好诠释。使用木材建造房屋，具有如下诸多优点：结构轻、抗沉降、施工工期短、防震性能高、更多的使用面积、耐久性长、隔音性能佳、防潮性能好、舒适性能优、外观设计多样化。木结构房屋在室内保温上拥有绝对的节能优势。木材的纤维结构及墙体内填充的保温材料使木结构的保温、隔热性能比混凝土及轻钢结构优越很多。有资料显示，木材的隔热值比标准混凝土高16倍，而钢的冷热传导速率是木材的400倍，比砖混结构房屋节能约75%。因此，现代木结构房屋是能源节约型、环境友好型、生态文明型、安全、健康、舒适、绿色、人性化的建筑物。现代科技更使得木结构房屋完全具有防白蚁、防潮湿、防地震、防火等各项功能要求。只要建筑方法正确，再辅之以适当的维护手段，在使用和维护得当的前提下，木结构中的木材是稳定、寿命长、耐久性强的主结构材料，木结构房屋的寿命可以达到五十年甚至上百年。通常的木结构建筑都存在很大的火灾隐患，一旦发生火灾，很难扑救。特别是古建筑火灾，损失之大往往是难以估计的。为此，本文拟从对木结构建筑的防火保护和对木结构火灾的扑救两方面入手论述木结构建筑的防火技术要点，以期减少该类火灾事故发生的频率和损失。

2 木建的电气火灾监控系统

2.1 电气火灾监控系统

该系统主要由电气火灾监控器、剩余电流式/测温式电气火灾监控探测器组成。探测器通过监测线路上的漏电电流和温度，来预防由短路、过载等产生的火灾隐患。

2.2 系统形式的确定

木结构建筑的电气火灾监控系统设计可依据GB50016-2014第10.2.7条划定的建筑范围，为非消防负荷设置电气火灾监控系统。

系统形式可根据木建的规模、FAS形式及后期管理方式，选择独立式/非独立式探测方案。一般木建的建筑规模较小，很少设有消防控制室，如果电气火灾探测器设置数量不超过8个时，可采用独立式探测器，并直接接人FAS系统或值班室显示装置即可。如采用非独立式方案，电气火灾的报警信息及故障信息应在报警控制器或显示装置上显示，但不应影响正常供电系统工作。

2.3 探测器的选择

剩余电流式探测器主要通过检测电流的不平衡度来实现探测功能，其设置主要取决于:1)配电系统的接线形式;2)线路的漏电电流。剩余电流式探测器的接线形式仅适用于TN-C-S或TN-S系统。当今，新建木建的配电系统多采用TN-C-S或TN-S，该探测器正适用。但许多木结构古建筑电气设施是早年设计的，其设计已达不到当前要求。当时对总等电位的设计并无要求，在后期改造中，需要对此类建筑的接线形式进行重新布局，才能科学设置剩余电流式探测器。其次，考虑到每个供电系统都有自然漏流，在调试探测器的剩余电流n值时应躲过自然漏流，防止误动作。由于木建的自然漏流较小，可适当调低自然漏流最大值与剩余电流最低值的区间，从而提高探测器的灵敏度。

测温式探测器主要通过探测发热部件的温度变化来监测火灾隐患。为了提高探测的灵敏度，可采用接触式布置，其安装部位可设在电缆接头、端子、重点发热部件等部位。如配电柜等是极易着火的部位，可将探测器布置在箱内，并将信号传至值班室。

3 雷击火灾的电气防火设计

从防火角度看，雷电导致火灾的根本原因主要是由于闪电感应、电涌侵人等影响。闪电感应是闪电放电时，在金属导体产生的雷电静电感应和雷电电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电;而电涌侵入是由于雷电对电缆线路及金属管道等作用，雷电波沿管线侵人屋内的现象。木建的金属物主要包括电缆进线、设备管道、钢窗、吊顶等，这些都为造成雷击火灾提供了充足的物理条件。

为防止闪电对这些金属物产生电气影响，主要应:1)设置接闪装置;2)对金属物进行等电位联结。

接闪装置主要包括接闪装置、引下线和接地装置，它能引导雷电流疏散至大地。对于木建来说，其基础一般采用砌筑基础、伐形基础、桩基础等形式，基础内没有钢筋或钢筋的截面达不到接地体要求的，需单独设置人工环形接地体。考虑到土壤的电阻率，接地装置的冲击接地电阻应按GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》进行接地体长度的计算，一般采用2.5m管型/角钢接地体即可。为了将雷电流散入大地而不产生过电压，接地体的埋地深度不小于0.5m。

此外，木结构建筑不像钢混结构有金属框架，应防止防雷装置与金属物的间隙过小而产生反击，依据GB50057-2010，接闪装置与金属物或线路应保证间距的算式如下:

Sa3≥0.04KcLx

式中:Sa3-空气中的间隔距离，m；

Lx-引下线计算点到连接点的长度，m;

Kc-分流系数。

例如:接闪装置与屋面材料之间，金属门窗与引下线之间，电缆进线、弱电线缆、金属管道与接地体之间等都应保证一定的电气间隙，但是许多金属物件并不是固定的，难以保证电气间隙。为更有效地降低电位差和防止电气反击，设计将防雷装置与电气和电子系统做总等电位联结，并共用接地装置。该措施不仅让整个建筑的金属物形成一个等势体，而且也无形地生成了一个电气屏蔽区，再配合使用相应等级的电涌保护器SPD，可极大衰减雷击电磁场的强度并有效阻止雷击电磁脉冲的侵入。

4 结语

木结构建筑电气防火设计应在符合规范的前提下，遵循技术先进性、安全可靠性和经济合理性的原则。因此提高木结构建筑电气防火设计的安全可靠性，尽量节省工程投资，在对木结构建筑电气防火设计时，必须进行详细周密的分析和精确的计算，选取最优方案。

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