海绵城市的功能及作用范例6篇

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海绵城市的功能及作用

海绵城市的功能及作用范文1

Abstract: The city wetland patches have the ability of self-repair and sustainable development, and play an important role in improving the urban ecological environment at city landscape restoration. Based on discussion of Sponge City, and Elastic Restoration theory, this paper takes the wetland patches restoration in Dounan district of Dianchi Lake as an example to analyze the importance of urban wetland elasticity landscape patches, describes the relationship between urban elasticity landscape patches and ecological environment construction of the city, and proposes the ideas and methods about reorganization of landscape patches, water network repairing, etc. It is aimed to find the entry point of the implementation with the landscape toughness development and sponge city, in order to build more way to get a solution to restore elasticity and toughness of the city.

关键词: 景观斑块;弹性修复;海绵城市;湿地

Key words: landscape patches;elastic restoration;sponge city;wetland

中图分类号:F205 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)20-0181-04

1 背景

城市景观是自然与人力在不同条件相互作用的产物。一个城市长期生产力、繁荣度和宜居性,从根本上由城市的可持续性(承载能力)和弹性(应对能力)决定。[1]我国以农业立国,在历史长河中,城市被良田所围绕,对于自然灾害与环境问题具有一定的防御能力。随着经济发展,昔日城市中的绿地斑块如农田、湿地、林地等被各类建筑、道路、广场等人工斑块所代替。城市化地表斑块变化的一个重要特征是不透水斑块取代了透水良好的自然斑块,自然水过程受到影响,城市环境恶化失去原有弹性,导致城市生态系统严重退化[2]。

过度开发使得城市景观破碎化,许多涵养水源的绿色弹性空间相继消失,城市绿网破坏,河流、湖泊等水体受到污染甚至断流。如此矛盾的局面正需要城市规划师在城市规划中找到人与自然和谐共处的关键点,建设具有良好生态基础设施系统的城市[3],保护好城市的弹性景观斑块,通过绿色、蓝色以及灰色廊道的连接形成生态屏障,组建城市韧性(抵抗灾害的能力),从而创造弹性宜居的城市环境。

2 相关概念辨析

城市过度发展,生态环境变化,水土流失、洪涝灾害等“城市病”被广泛关注,传统观念中被认为是废弃物的雨水,也被重新审视,[4]人们逐渐意识到雨水作为一种可循环资源,影响城市居民的日常生活,关系城市的生态健康状况,塑造城市的景观斑块,组织城市的缓冲空间。城市绿色缓冲空间往往是城市弹性斑块的有机构成体,反作用于城市景观及生态系统,确保了城市的物、能平衡与资源的良性循环。(如图1)

2.1 海绵城市与弹性景观

海绵城市(Sponge City)是指城市能像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“韧性”与“回弹”能力,有效保护和修复城市水生态,缓解城市内涝,削减城市径流污染负荷,涵养城市水资源,复兴城市水文化[5]。在一定程度上提升城市生态系统功能减少城市洪涝灾害发生。西方国家对雨水的利用由来已久,形成了最佳管理实践(Best Management Practices,简称BMPs)、低影响开发(Low Impact Development,简称LID)、水敏型城市设计(Water Sensitive Urban Design,简称WSUD)、绿色(雨洪)基础设施(Green Infrastructure,简称GI)等措施。这些都是海绵城市(Sponge City)雨水管理的重要理论基础。(如表1)。

弹性景观(Resilient Landscapes)是城市中用于抵抗自然灾害,维持城市生态系统稳定的重要韧性空间,强调基于人工参与的同时注重自然生态系统自我修复的能力。合理设计城市的弹性景观斑块,将不同功能的生态空间与雨水管理、生物栖息、公共休闲和审美需求相结合,连接城市“绿色”和“蓝色”斑块,为城市生态环境搭建起重要的生态保障屏障。城市湿地斑块构成城市景观,组织城市能源循环,如“海绵”一般,在应对城市生态失衡与自然灾难时,为城市生物提供安全庇护港,保护生物的多样性,保证城市景观的稳定与持续发展。

2.2 湿地斑块与弹性修复

湿地斑块是城市生态系统的重要组成部分,具有城市其他生态系统不可替代的多种生态服务功能,被认为是陆地生态系统的最佳利用方式。[10]国内许多学者认为,湿地(Wetland)是陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡带,是一种复杂的生态系统。城市湿地(Urban Wetland)是指位于城市中,由水文、地貌、植物、动物等要素构成的,要素之间相互联系相互作用形成的具有防洪、污水净化和气候调节等特定功能的一种水陆生态系统。[11-12]湿地斑块对城市的建设贡献主要在于连接了城市(人工斑块)与水域(自然斑块),形成了半自然半人工的中间过渡地带,是重要的城市水陆枢纽与弹性缓冲空间,是城市与自然间的天然屏障,具有以下的生态学意义:

2.2.1 疏导水流,涵养水源

对于城市,湿地斑块无疑是良好的水流“储藏器”,随着城市无序扩张,河渠硬化,防浪堤高筑屡见不鲜。城市给、排水不畅,下雨时地表径流增大,形成快速排水模式,水资源难以保存。[13]城市污水处理不当,水体受到污染,湿地斑块支离破碎,蓄水能力严重不足,导致城市土地河流的水源安全问题。

2.2.2 净化水体,形成良性水网

湿地的植物,在长期自然演替过程中,对水体中的污染物有着一定的过滤、吸附和降解作用。“以绿养水”的生态支持模式[14],在其自身生态承载力允许条件下,会促进水循环,形成良性水网络。在城市生态环境中,许多湿地斑块以及绿地斑块被河流廊道等联系成绿网,对城市水流起到层层净化的作用,形成天然依水而生的缓冲空间。

2.2.3 可持续发展,形成城市综合“海绵体”

可持续发展,需要可持续经济,首要就是对环境的低影响开发,低成本维护,低干扰管理,让城市可以自由的呼吸,要做到这一点最重要是城市中水的资源化,从而进行景观的弹性组织与资源循环利用。[15]水流的循环利用带来的是能流的循环持续,既促进了城市的物质、能量循环,又可以调节城市的自然环境。[16]

将湿地的弹性修复融入城市建设中,恢复景观斑块在应对城市问题中的稳定作用,从广义的角度理解海绵城市理论,发挥城市绿河流湿地等水陆交界面对雨水的吸纳、缓解作用,充分发挥城市绿地斑块对自然灾害的预防和缓解的能力,采用融、滞、消、散等措施,建设具有自然缓解、自然容纳、自然重构的城市综合“海绵体”(如图2)。[17]

总体来说,湿地的弹性修复设计,需要城市在防御自然灾难时做到以下4方面内容:

①了解水资源的重要性及在城市生态系统中扮演的角色,形成城市应对自然灾害的屏障和缓冲空间;②调节城市旱涝的基础上,加强绿地应对灾害的能力;③以城市绿色空间涵养水源,从而调节城市生态,减少自然灾害;④形成绿色弹性景观斑块,化对抗为共生,使城市生态自我修复能力提升。

3 城市的弹性景观――湿地斑块修复设计

3.1 研究区概况

云南滇池是城市发展中与湖争地,导致城市生态破坏的例子。1950年-1970年随着“围湖造田”运动,滇池先后萎缩近30km2水域。1990年“防浪堤”建造工程的启动,阻断水陆能量交流,沿湖湿地斑块严重破坏,城市生态系统失稳,蓄水、净水能力下降,自然灾害频发,昆明城市人居环境受到严重威胁。

研究区位于滇池湖岸东侧水陆交接处,北纬24°53′11″-24°53′34″,东经102°46′4″-102°46′30″,面积约24hm2,是斗南片区城市空间与滇池水域空间最后的生态屏障。研究区全年平均降雨789.6mm,有旱、雨季之分,降雨量集中于5-10月占全年降水量的86%-90%。随着斗南片区发展,城市生活生产废水肆意排放,导致滇池水体富营养化,维持该地区生态平衡的弹性景观――湿地斑块,在“造田”运动中消失殆尽,植被减少,生物生存环境受到威胁,研究区主要面临以下城市问题(如图3):

①湿地退化,蓄水困难,内涝严重,交通受限。研究区较为平坦,在雨季后存在内涝问题,主要道路被雨水淹没,严重影响区域交通。湿地斑块退化,场地无法储存雨水,造成二次污染。

②水体富营养,水陆交接面硬化,生态失稳。作为水陆媒介的驳岸系统有着重要的生态学作用。研究区均为水泥驳岸,阻隔水陆物质能量传递,造成湿地景观斑块弹性缺失,水体富营养化严重。

③水体分离,排水困难,湿地斑块缺乏弹性。研究区水体分离,水网不联通,不能引导排水,造成雨季水体倒灌,植被受损,动物生境破坏,湿地斑块弹性不足,应对措施不够,无法达到湿地生态系统的自我修复与稳定。

3.2 弹性修复设计与措施

弹性修复,即在分析场地存在的主要城市问题基础上,运用生态设计、柔性恢复等方式进行场地各个景观斑块的修复和重建设计,以较低影响,增强其景观与生态系统应对生态扰动、人类活动及自然灾害时自我修复与重回稳定的能力。

通过对景观斑块的研究比较,依据研究区独特的水文、地理气候等条件,进行湿地生态系统的韧性修复,形成城市中良好的弹性景观斑块。尊重场地原有景观记忆,延续场地景观斑块的演变脉络,减少对场地的破坏。通过水体网络的重构组织场地绿地斑块的修复与更新引导场地产业的转型达到湿地景观斑块的韧性修复,做到低成本修复、少管理维护和弱生态破坏,营造良性、有序的城市景观过渡带。柔化城市边界,促进水陆生态系统物、能循环,形成依托于滇池周边城市的弹性湿地景观斑块。(如图4)基于对水陆交接带湿地斑块修复设计的研究,主要有以下几种方式:

3.2.1 整合地形,构建湿地骨架,通过水网联通形成弹性蓄水空间

在原有肌理基础上,根据场地降水、污染物种类等影响因素,利用研究区原有鱼塘,缓和边形成曲线水陆界面,增加水岸边长,创造供湿地鸟类等生物生存的小环境。增加观赏度的同时活化了水岸,使水、陆之间的物质、能量传递界面增长。

梳理地形,将研究区低洼内涝地块整理开发形成“湿地泡”,设置长淹没区、半淹没区域、偶尔淹没区域,与边界原有鱼塘链接形成净化网络,恢复湿地斑块的生态功能,创造动植物的生活生境,形成应对雨水的弹性空间。

3.2.2 软化驳岸,路网修复,形成多级式水体净化模式

进行水循环交流,将防浪堤岸进行适度开口,形成沿堤内流湿地泡,在防浪堤外增加立体绿化,形成水陆生态廊道,解决水泥堤岸高筑的生态隔离问题,同时也阻止雨水倒灌造成的堤顶路塌方,路网断裂。运用厂区拆卸废料加工形成空中景观高架系统,为湿地恢复提供空间,借鉴海绵城市理论形成水网净化系统,通过过滤池、氧化池、潜流湿地净化泡、表流湿地净化泡、末端强化池等多级式水体净化池,形成弹性可淹没区,收纳雨水,在必要时业区转型后的花卉大棚浇灌使用。

3.2.3 更新地块产业,借鉴海绵城市等理论,形成水循环系统及景观修复机制

海绵城市是关于水循环的智慧,城市湿地作为弹性景观的重要组成部分,作为城市绿地斑块的缓冲空间,为城市的生态健康及经济发展做出贡献。在研究区中依据不同条件,设置雨水的储存装置利用自然集水槽与大棚集水设施,从源头留住雨水。

通过产业更新,在温室大棚区通过立体绿化、无土栽培等技术栽植花卉、中草药等植物。防止浇灌废料中氮、磷等物质流入场地水系统,抬高厂区地平面在其底部形成1m的水槽用于收集雨水与浇灌用水,应用生态、物理等水处理方法,由湿地泡净化后排入研究区水网系统,既能够保证水体的自然循环,又能够最大限度的保护湿地、湖泊的水体安全。在湿地内部形成完整水循环系统,从而完成湿地斑块的景观修复,达到城市水陆交界带的柔性回归。

3.3 小结

对滇池斗南片区湿地斑块的修复研究,通过梳理研究区存在的主要生态问题,找到湿地斑块恢复的切入点,重构湿地斑块水网,以海绵城市理论研究入手,形成水循环系统网络,组织湿地斑块的柔性恢复,为动植物生存创造条件。另一方面,将研究区融入城市环境,尊重场地记忆,促使产业转型,把斗南片区的经济支柱产业――花卉贸易与地块产业衔接,形成特色鲜明集聚科研与生态旅游为一体的城市弹性斑块,达到水陆交接面湿地与城市发展的和谐,使城市中的景观斑块得到弹性修复,韧性重构及景观更新。

4 结语

城市发展对自然的掠夺造成绿地斑块支离破碎,水生态恶化、生物生境缺失,城市失去弹性和应对灾害的韧性。海绵城市理念对城市建设带来了健康发展的契机,为僵硬的城市加入地下和地上水系统的互动[18]。城市中的弹性景观空间、绿地斑块等在应对自然灾害时扮演着城市保卫者的角色。湿地作为城市景观斑块的一员,人们更应该意识到保护城市弹性空间与水环境安全的重要性与必要性。在城市弹性空间的景观修复研究中应该站在建设广义的“城市海绵体”水循环的角度上,对绿地斑块进行组织与重构,尊重场地精神,保证场地内部与外部生态循环的自我稳定。

湿地斑块是城市水岸空间的有机组成部分,提供城市中动物生存的必要环境。对城市湿地景观斑块的修复研究,既能对城市景观斑块的弹性进行重构,也能对城市的水安全、水循环和水环境进行恢复,达到城市生态系统的自我稳定与长久发展。湿地景观是海绵城市组成的一个重要环节,斑块间的连接性十分重要。单一的湿地仅仅是城市众多弹性景观斑块中的一员,对水循环、水网络的影响有限,需要在城市规划与设计中考虑绿色生态斑块、蓝色水体斑块与灰色基础设施斑块的连通性,通过韧性修复与设计形成统一的综合网络,才能使弹性斑块在城市的资源循环及应对自然灾害中达到生态效益的最大化。

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海绵城市的功能及作用范文2

雨水花园的适用范围

雨水花园作为绿化生态蓄滞区,是自然形成或人工挖掘形成的浅凹绿地。由树皮或植被作为覆盖,具有蓄水、净水和收集雨水的功能,用来吸收屋顶或地面的雨水,通过将雨水滞留下渗来补充地下水,降低暴雨地表径流,是一种生态可持续的雨洪控制和雨水利用设施。主要应用于居住区、街道和城市广场、城市公园。居住区雨水花园不仅可以改善屋顶积水,还可以增加绿化面积。街道中的雨水花园主要是在人行道边设置绿化隔离带。雨水花园通过蓄水和净水的功能降低地表径流、降低雨水污染、实现雨水循环再利用,同时可以有效地缓解路面积水的压力。

雨水花园的建造结构

(1)蓄水层。主要是对雨水进行短暂的储存,蓄水层深度是影响设施储水能力的主要因素,蓄水层越深,储水能力越强。早期的设计手册要求设施蓄水深度为150毫米,一般要求积水在24小时内排干,如蓄水层深度增加则要求具有更高的渗透能力;但是,蓄水深度增加,不利于植物生长,也不能确保景观质量,建议设计时选择蓄水深度为150~300毫米。

(2)覆盖层。主要是用树皮进行覆盖,作用是保持土壤的湿度,避免土壤硬化影响雨水渗透,覆盖层的深度为50~80毫米。

(3)植被种植层。具有很好的过滤和吸附作用,在种植土表层铺树叶、树皮等覆盖物,防止雨水径流对表面土层的直接冲刷,减少水土流失。还可以使植物根部保持潮湿,为生物生长和分解有机物提供媒介,并过滤污染物,种植层所选的植物多为多年生草本植物。

(4)人工填料层。一般选用渗透性好的人工或天然材料,填料层是雨水花园的主体部分,设施通过填料的物理、化学和其中微生物综合作用削减径流污染。早期的设计手册推荐用渗透速率较高的沙质土壤作为填料,土壤掺沙会降低土壤的保水能力,不利于植物生长。因此,除了向土壤添加沙以外,还应添加锯末、木屑等有机质,提高其保水性能,提供适宜植物生长的条件。

(5)排水层。填料下层原状土壤渗透速率一般小于填料层,因此当地下水较高时,为避免上层填料饱和,需设置排水层,存储不能及时下渗的径流。排水层常由沙或者沙砾组成,深度通常取150~300毫米。中间可设置直径为10厘米的穿孔管,雨水渗透穿孔管可流入附近的河流。

雨水花园的植物配置

雨水花园在植物配置时,应选择适合本地生长的乡土植物,乡土植物适应性强,具有较强的去污能力,同时能彰显地方景观特色。此外,还应注意乔木与灌木等不同植物类型在旱季和雨季的合理搭配。

(1)吸收和净化污染物。污染物随着雨水渗入雨水花园,这些污染物包括重金属、营养物和沉淀物,雨水花园中的植物可以吸收和净化这些污染物,对土壤中氮、磷等物质净化,特别是能够对重金属拦截和清理。生长旺盛既耐干旱又耐水湿,去污效果强的植物,有美人蕉、芦苇、凤眼莲等,风车草、香根草等对土壤中氮、磷的去除及重金属吸收有一定效果。除此之外,还有一些植物可供选择:

乔木类:红枫、樟树、落羽杉等。

灌木类:对二氧化碳、氯气抗性很强的夹竹桃,绿地中有金边黄杨、金叶女贞、南天竹、木槿、杜鹃、海棠、紫薇、龙爪槐等。

草本:美人蕉、细叶芒等。

水生植物:慈姑、芦苇等。

草本植物:停车场及行道树树池下的草本植物有麦冬、玉带草等。

(2)选用适应能力强的植物。植物的选择既要适应湿地环境也要具有抗旱能力,要有较强的抗冻、抗热、抗虫害特性。

(3)选用具有观赏性的植物。雨水花园除了具有蓄水、净水的功能外,还应具有一定的观赏价值,遵循造园艺术的基本原则,植物的色彩与形态要与所处的环境相适应,同时要结合景观欣赏的季节性。

雨水花园的应用

(1)屋顶花园。城市中小区住宅建筑密度一般较大,可以将雨水花园的技术应用到屋顶花园中。屋顶的雨水污染程度小,雨水收集系统结构相对简单,运行成本低,为雨水收集提供了便利,屋顶花园与绿地雨水收集主要包括种植层、过滤层、排水层、防水层、保温层、找平层和屋面结构层。屋顶的雨水收集主要是通过雨水管流入滤水池,无须再重新设置其他雨水收集设施,滤水池要做好防水处理,避免破坏建筑结构,滤水池池内一般铺设卵石并种植植物,以过滤水中杂质,当滤水池的水超过其自身容量后,雨水会流入绿地。

(2)街道。可以选择透水性能好的材料,如透水砖或者石块铺砌,石块与石块之间填充泥土、煤灰等,可以通过改变排水坡度,将雨水引入两旁的雨水花园,通过绿地渗入地下,有效降低道路积水的压力。街道雨水花园的建设主要有两种形式,第一种是绿化带紧邻道路两侧,主要是人车混行的道路,可以在雨水花园的地方把道路侧石断开,形成雨水的流入和流出口;第二种是绿化带位于人行道路的一侧,由于人行道路分隔了市政雨水系统和雨水花园,所以要在人行道路下设暗沟,使市政雨水花园和市政雨水系统连接起来。

(3)广场及停车场。广场铺装尽量选用透水性能好的透水砖,透水砖可以将雨水渗透到地下补充地下水源,如果是硬质铺装场地应设计一定的坡度,将雨水排到周围的渗水池。停车位的铺装材料最好用多孔空心植草砖,里面种植草皮,让雨水沿着砖渗入地下。停车带的雨水花园应建在雨水井之间,经过雨水花园净化后的雨水可以直接流入雨水排水管。

海绵城市的功能及作用范文3

关键词:木结构建筑;火灾原因;防火措施

中图分类号:TU336.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2011)36-0032-02

1前言

我国木结构建筑有着悠久的历史,早在3 500年前就已经形成了用榫卯连接梁柱的木结构框架体系,到盛唐逐渐成熟,现在许多大型的古代木建筑都没有坏。现在的桁架结构经过传统的设计和加工技术,逐步进入现代胶合木结构自行设计与加工应用阶段。随着越来越多的建筑使用木结构,木建筑的防火措施尤为重要。

2木结构建筑出现火灾的原因

2.1木结构建筑耐火等级较低

许多的木结构建筑,经过多年的干燥,木材构件成了全干的,含水量很低,极易燃烧,特别是一些枯朽的木材,由于质地疏松,在干燥的季节遇到火星也会起火,且一旦起火,屋顶内部的烟和热不易散发出去,容易使温度积聚,迅速导致“轰燃”。在发生火灾时,建筑的梁、柱、椽等构件表面积大,木材的裂缝和拼接的缝隙多,大多数情况下通风条件都较好,有些建筑建在山地之间,发生火灾后火势蔓延快,燃烧猛烈,极易形成立体燃烧。很多木建筑中的可燃、易燃物多,火灾荷载远远高于现行国家标准所规定的火灾负荷量,火灾危险性极大。

2.2木结构建筑密度大,无防火间距

很多木结构建筑的修建随意性较大,缺乏统一的规划和整体布局,多数为成片修建,防火间距严重不足,且大多数木结构建筑都是以各式各样的单体建筑为基础,组成各种庭院。在庭院布局中,基本采用“四合院”和“廊院”的形式,这两种形式都造成了建筑布局密集,缺少必要的防火分隔和安全距离,如果其中一处起火而得不到及时有效的控制,毗连的木结构建筑很快就会出现大面积燃烧,形成“火烧连营”的局面。此外,一些建筑的跨度大、空间大且高位窗口多,在火灾情况下,极易形成“烟囱”效应。

2.3火灾扑救困难

很多木结构建筑位置往往距离最近的消防站也要数十公里,无法依托城市的消防基础设施,而且一旦建筑发生火灾,火势就会迅速蔓延,此时城镇消防站也没有办法。有些地区道路崎岖,消防车根本无法通行,更无法形成环形消防车道。此外,缺乏消防水源,多数木建筑附近没有消火栓,无法依托城市消防管网,自动灭火系统更是无从谈起。总之,木结构建筑的消防设施不健全,缺乏自防自救能力,既没有足够的训练有素的专职消防队员,也没有安装有效的消防设施,一旦失火,不能及时扑救,使得小火酿成大祸,这些因素都给火灾扑救工作带来了很大的困难。

3木结构建筑的防火措施

3.1建筑木材的阻燃处理

建筑木材经过阻燃剂处理后,可有效降低木材燃烧概率。阻燃剂的阻燃途径主要有:抑制木材高温下的热分解、抑制热传递和抑制气相及固相的氧化反应。由于阻燃途径是相辅相成、相互补充的。一种阻燃剂往往具有一种以上的阻燃作用,并有侧重。因此,在木材阻燃剂配方中一般都选用两种以上的成分进行复合,各成分相互补充,产生阻燃协同作用。常用的木材阻燃剂主要有:磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和硼系阻燃剂等。经过阻燃处理的木材,抗火性明显提高,木构件表面火焰的燃烧速度降低,相应地提高构件的耐火极限,改变其燃烧性能。因此,建议少数民族聚居区的建筑木材应经过阻燃处理后再建筑。

3.2建筑木材的表面防护

表面防护是在最后加工成型的木材及其制品上涂覆阻燃剂或防火涂料,或者在其表面包覆不燃性材料,通过这层保护层达到隔热、隔氧、抑制燃烧的目的。这是目前对木材进行防火保护最有效的方法。据文献记载:早在20世纪60年代,我国就已研制出了非膨胀型防火涂料,如过氯乙烯防火漆等,建筑都是通过涂料本身的难燃性或不燃性,或者通过涂层在火焰下释放出不燃气体,并在表面形成釉状物的绝氧隔热膜来保护基材。20世纪80年代,又陆续研制出各种膨胀型防火涂料,用作木质材料的饰面型防火保护层。膨胀型防火涂料受热后,会形成多孔性的海绵状炭化层结构,具有很好的隔氧隔热保护作用。将其涂刷在可燃建筑结构上,遇小火不燃烧;火势不大时,具有阻滞延燃能力,从而减缓火焰传播速度;离开明火后能自行熄灭,可提高材料的耐火能力,防止火灾迅速蔓延扩大,但不能完全阻止和消灭火灾。有资料报道,建造木制房屋时,在墙体和天花板上安装防火石膏板,可使整个木结构组合墙体的耐火极限长达2 h。少数民族聚居区可通过在建筑木材上涂表面防护材料,以此来增加木材的耐火时间,提高材料耐火能力。

3.3建筑木构件的结构设计

参考文献得知:通常情况下,只有在温度达到250 ℃时木材才会燃烧。一旦着火,木材在火势凶猛的情况下将以0.64 mm/s的速度炭化。炭化层将木材内部与外界隔离并提高木材可承受的温度,使构件内部免于火灾。因此,按照参考文献的数据,可以计算得出:在一场持续30 min的大火中,木构件的每个暴露表面将只有19 mm因炭化而损失,其余的绝大部分原始截面则保持完整无损。通常情况下,大型建筑结构中都包含大规格的梁或柱,其本身就具有很好的耐火性能。这是因为木材的导热性能低,且大构件表面燃烧所形成的碳化层会进一步隔绝空气和热量的作用,以延缓木材燃烧的速度并保护其余未烧着的木材。这使得大块木材要燃烧很长时间才会引起结构的破坏。也即,当采用大截面构件时,若尺寸达到一定的要求就可以得到较高的耐火极限。一般而言,木构件截面越大,防火性能越好。木结构的防火设计主要是根据设计荷载的要求,结合不同树种的木材在受到火焰作用时的炭化速度。通过规定结构构件的最小尺寸,利用木构件本身的耐火性能来满足所需的耐火极限要求。

3.4木结构建筑的防火设计

按照《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)的有关规定,木结构建筑的防火设计构造可以设计。主要是通过对木结构的使用范围、长度、面积、防火间距进行控制,并在建筑中制作好必要的安全措施(如防火墙、安全出口等),这样可以有效避

免木建筑的火灾发生,即使出现火灾,也可以有效控制火灾的蔓延,把火灾的损失降到最低,并且在短时间内使人员得到安全疏散。所以对少数民族聚居区进行建筑设计时,为了将建筑火灾降到最低,必须充分考虑到木结构建筑的使用功能、建筑内人数、发生火灾时逃生的难易程度以及防止火灾蔓延的方法等,而不仅仅是简单的把建筑做好就行。通过合理的结构设计和构造措施来控制火势的蔓延,使木结构建筑满足防火要求才是最重要的。

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On the Wooden Structure Fire Protection Measures

Ma Ruizhong, Liu Yongli