摘要
木竹结构建筑作为广受亲睐的绿色低碳建筑形态，近年来在我国得到快速发展，随着“双碳”战略的持续推进，现代木竹结构将越来越受到更广泛的关注。在人们固有思维中时有怀疑木竹结构火灾安全性，因此，需要系统性研究阐述木竹结构用主要建材火灾响应特性及其着火燃烧特性。事实上，依据建筑设计防火规范(GB50016-2014_2018年版)规定，木竹结构用主要建材分为难燃材料和可燃材料两大类，本研究以石膏板材、瓷砖、钢材和水泥制品等不燃材料为对象重点分析其传热特性;以木材和竹材为研究对象重点研究其燃烧特性;以木竹结构空间为研究对象，通过FDS火灾模拟软件分析其着火燃烧特性。主要内容如下: (1)对不燃建材石膏板、瓷砖、钢板和水泥板进行了火灾响应特性和材料隔热性能的研究。结果表明，石膏板、瓷砖和水泥板在火灾中存在吸热情况;水泥板在高辐射强度下，随着厚的增加，水泥板的热释放速率峰值逐渐降低，最大降幅为46.1％，到达峰值的时间也较晚;在隔热性能上，石膏板和水泥板在不同热辐射强度下均出现一段相对稳定的状态，但在高热辐射强度下石膏板和20mm及25mm厚水泥板分别在598s、610s和864s丧失隔热作用。 (2)对不同受火面的松木、杨木板材和重组竹材进行燃烧特性分析。结果表明，与低热辐射强度相比，高热辐射强度下的松木、杨木在热释放速率峰值分别增长28.06％和11.27％:到达峰值的时间均提前2min以上，点燃速度平均增加7.3倍。在高热辐射强度下，松木板的燃烧参数均高于杨木板，其中平均热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量分别高20.82％、17.25％和15.16％;不同厚度的杨木在点燃时间上相接近，随着厚度的增加，热释放速率峰值降低、总热释放量上升、火灾增长指数从5mm厚的2.55kW·ms-1逐渐降低到25mm厚的0.18kW·ms-1;在竹材板材中，炭化后的重组竹点燃时间和第二热释放峰出现的时间滞后明显，随着炭化程度的加深，重组竹的第二热释放峰峰值分别下降了15.59％和25.56％。综合各材料的相关性能表现为:松木径切板优于弦切板心材受火和弦切板边材受火;杨木弦切板心材受火优于弦切板边材受火和径切板;重组竹(浅碳)和重组竹(深碳)优于重组竹(中碳)和竹板。 (3)在试样火灾危险性综合评价中，松木和杨木弦切板在不同加热方向各指数相差很小不到10％，二者在火灾增长指数分别有28％和21％的差距;重组竹在火灾增长指数和毒性气体指数上随着炭化程度的加深而逐渐降低，但数值约为竹板的50％，重组竹在放热指数和发烟指数则是先上升后下降，与竹板相接近;在预测轰燃时间上，整体上呈现出炭化重组竹到达轰燃的时间要晚于杨木板和松木板，平均出现轰燃时的时间为244.6s、348.9s和1741.8s。 (4)通过火灾模拟软件FDS对采用重组竹的木结构建筑进行了模拟，在模拟火灾过程中，火焰优先向墙角传播并从靠近墙角的位置向周边蔓延，产生的烟气主要通过门窗洞口向外扩散，同时得到火场中CO最大浓度为150ppm。
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