? Canadian Wood Council

?消防人員現(xiàn)場確認試驗條件

試驗?zāi)康?/strong>

該試驗的目的是希望向政府的消防部門、建筑以及保險行業(yè)展示重型木結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中的表現(xiàn)，進而促進未來建筑法規(guī)的更新，進一步放寬對高層木結(jié)構(gòu)建筑的限制。另外，試驗希望展示裸露重型木結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能，同時也為證明重型木結(jié)構(gòu)在施工期間發(fā)生火災(zāi)時的結(jié)構(gòu)安全性、燃燒性能、火災(zāi)蔓延特性和燃燒規(guī)律，以及煙氣的流動特性等重要內(nèi)容。最后，試驗希望能夠支持未來新建筑規(guī)范向基于性能要求逐步轉(zhuǎn)型。

試驗對象

試驗對象是一棟350平米的兩層重型木結(jié)構(gòu)建筑。建筑的布局采用了結(jié)合辦公和住宅特點的設(shè)計，并模擬了建筑在建和完工后兩種狀態(tài)。試驗對象是模擬加拿大典型12層大型木結(jié)構(gòu)建筑的中部典型樓層。試驗未模擬上層的附加荷載，因為試驗的目的不是測試重型木構(gòu)件的結(jié)構(gòu)承載能力，而是研究每個試驗場景下的火災(zāi)動力和整體火災(zāi)嚴(yán)重程度。選擇此設(shè)計是為了模擬建筑物中的典型樓層，這些樓層代表相對嚴(yán)重的火災(zāi)條件，因為較高樓層的構(gòu)件尺寸相對較小，而較低樓層的構(gòu)件尺寸往往較大且不具備典型性。

所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括梁、柱、樓板組件和連接，設(shè)計耐火極限均為2小時。這是加拿大所有重型木結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要求。

鋼連接件的耐火極限通過包覆木質(zhì)材料來實現(xiàn)。在設(shè)計重型木結(jié)構(gòu)連接件時，一個關(guān)鍵問題是鋼材在高溫下會迅速失去強度，主要的保護方法是將鋼連接件嵌入到木構(gòu)件中，使鋼連接件在設(shè)計耐火極限內(nèi)得到隔熱保護。

所有試驗場景都假設(shè)消防噴淋系統(tǒng)不工作，消防部門不能干預(yù)。這是為了研究裸露的重型木構(gòu)件能否自行燃盡。

由于現(xiàn)場條件的限制，只允許使用木材作為燃料。因此，燃料負荷主要使用規(guī)格材和膠合板來模擬。

每個試驗場景都使用放置在木垛下的小甲醇平底鍋點火，以確保火災(zāi)能夠順利開始并獲得可重復(fù)的結(jié)果。

? 熱電偶布置

* 第一次和第二次試驗* 

這兩次試驗分別在2022年7月7日和14日進行。第一次試驗的對象是一棟符合建筑防火規(guī)范的的輕型木結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝修采用可燃材料，以此提供一個基值參照對象。第二次試驗的對象采用了裸露的重型木框架結(jié)構(gòu)，以比較兩棟建筑的在火災(zāi)中的表現(xiàn)。第一次試驗中，火災(zāi)表現(xiàn)和預(yù)想的接近，在大約燃燒30分鐘后，火自熄滅且未發(fā)生復(fù)燃。第二次試驗中，火災(zāi)在進行到28分鐘后自熄滅且未發(fā)生復(fù)燃。這說明裸露的重型木結(jié)構(gòu)在耐火表現(xiàn)上和輕型木結(jié)構(gòu)接近。

* 第三次試驗* 

第三次試驗?zāi)M了試驗對象在施工期間發(fā)生火災(zāi)的場景。試驗對象除樓板、天花板和一面墻裸露外，其余的墻都用耐火石膏板包覆。火源是一個毗鄰墻體的垃圾桶。試驗在2022年9月29日進行。垃圾桶火源燃燒了30分鐘，20分鐘時發(fā)生轟然，并持續(xù)燃燒了約2分鐘，24分10秒時火源燃料耗盡后，火勢迅速衰減。試驗結(jié)果顯示，控制現(xiàn)場可燃材料的總量是限制建筑施工火災(zāi)的重要方面。

* 第四次試驗* 

這次試驗?zāi)M的場景是一個最不利的情況，現(xiàn)場堆放了大量可燃物且建筑的主體結(jié)構(gòu)全部裸露。試驗在2022年9月15日進行，當(dāng)天的風(fēng)速較大，達到16公里/小時。經(jīng)過18分鐘的充分燃燒后，火勢減弱，但在幾個位置繼續(xù)燃燒了25-30分鐘。由于沒有對樓板進行防火保護，燃燒點和余燼繼續(xù)緩慢燃燒了相當(dāng)長的一段時間。測試進行到1小時時，衰減過程開始停滯，樓板依然燃燒，接縫和交接處偶爾會有小火焰。測試當(dāng)天，強風(fēng)是火焰復(fù)燃的一個因素。

* 第五次試驗 *

通常認為最嚴(yán)重的火災(zāi)場景發(fā)生在防火分區(qū)小，通風(fēng)條件較差的情況下，因此，迄今為止主要的裸露重型木結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗都是模擬住宅建筑場景。第五次試驗旨在研究重型木結(jié)構(gòu)建筑中典型的辦公開放空間的火災(zāi)燃燒性能。此次試驗場景的建筑空間比之前的要大得多，不僅占地面積更大，而且層高更高。大空間在現(xiàn)代重型木結(jié)構(gòu)辦公樓設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)，這次試驗揭示了更大空間內(nèi)的火災(zāi)動態(tài)。試驗于2022年6月22日進行，當(dāng)時為東南風(fēng)，風(fēng)速6公里/小時。

該試驗采用了四個面積為7.3米 x 7.3米、高度為4.0米的區(qū)域，是迄今為止在北美進行的最大規(guī)模的重型木結(jié)構(gòu)火災(zāi)燃燒試驗。重型木結(jié)構(gòu)的樓板、梁和柱，以及正交膠合木墻均裸露。通風(fēng)采用十個窗戶，每個窗戶開口為2.6米寬、2.0米高（通風(fēng)系數(shù)為0.12米1?）。燃料負荷為362 MJ/m2，是用木材作為燃料，模擬典型的辦公室隔間式工位布置。試驗中，火勢在5分43秒時達到樓板的遠端，大量的火焰柱從所有窗口依次噴出，從5分25秒開始持續(xù)到6分25秒。從窗口噴出的火焰柱在7分鐘時達到最大高度和長度，在窗口開口上方高達7.5米，向外延伸10米。從6分50秒開始，辦公空間內(nèi)的所有隔間，包括膠合板地板，都完全卷入火勢之中。從6分50秒到18分，整個開放式辦公空間都被火焰完全籠罩。在第16分鐘，第4區(qū)的火勢減弱，因為部分燃料負荷減少。第18分鐘后，隨著燃料負荷的逐漸消耗，整個空間內(nèi)的火勢顯著減弱，地面上的火焰停止向天花板沖擊。19分鐘時，所有窗口不再噴出火焰柱。21分鐘時，樓板、梁、柱和樓梯井墻上不再有明顯的火焰燃燒，可見的火焰燃燒僅限于樓板上的碎屑，火焰高度不斷降低。在25到30分鐘之間，碎屑燃燒停止，之后地板上僅有一些發(fā)光的碎屑。在此后的時間里，燃燒繼續(xù)以些許的間歇火焰為特點，試驗在250分鐘時終止。試驗期間，樓板溫度達到1100°C以上。樓板溫度在15分鐘后持續(xù)下降，在80分鐘時降至300°C以下，測試結(jié)束時樓板大部分區(qū)域溫度降至100°C以下。試驗過程中和試驗結(jié)束后未發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌。

?第五次試驗中火勢達到最大

?第五次試驗后結(jié)構(gòu)仍然保持完整

試驗結(jié)論匯總

在所有試驗中，裸露的重型木構(gòu)件的平均炭化深度全部完全滿足加拿大木結(jié)構(gòu)規(guī)范CSA O86中對于耐火極限為2小時的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定。

試驗中，在火焰冷卻期，部分裸露的CLT樓板出現(xiàn)局部分層，但這并未引發(fā)復(fù)燃或火勢重新蔓延。

由于火災(zāi)試驗后仍存在深層的熱點和緩燃，因此需要進行消防作業(yè)，以確保這些熱點被完全撲滅。

在所有試驗中，樓梯井均未受到不利影響。

在經(jīng)受了五次嚴(yán)重火災(zāi)試驗，暴露于共計19小時的火焰后，試驗結(jié)構(gòu)仍然保持穩(wěn)定堅固。這在拆除試驗結(jié)構(gòu)的過程中得以明顯驗證。