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「導讀」

近期熱映的《長安三萬里》再現了千年前瑰麗浪漫的盛唐風光，也為觀眾“復活”了盛唐市井間氣魄宏偉、嚴整舒朗的木結構建筑。唐代木結構建筑多以堆疊結構為基礎，以貼面裝飾、內腔飛檐等形式呈現建筑結構，其規模之宏大、規劃之嚴整，設計之巧妙，令人驚嘆。

木結構建筑是中國幾千年歷史上最重要的代表性建筑類型之一，有著深厚的歷史積淀與文化內涵涂料在線coatingol.com。新中國成立后，隨著我國基建規模迅速擴大，木材需求量急劇增加，森林一度被大量砍伐，木材資源幾近耗盡。上世紀 70 年代后，木結構建筑在中國基本停用，中國木結構被迫處于停滯狀態延續長達 20 余年。而今隨著國家對環保低碳的日益重視，木結構建筑迎來重要的發展契機。

但從古到今，易燃性一直是木制建筑面臨的最大挑戰之一。木結構真的易燃嗎？古代匠人又如何解決木結構的防火難題？今人又有哪些防火科技與狠活？

從遠古時代開始，人類就開始使用木材修筑自己的家，木材的結構性也使它擁有非常廣泛的應用場景——從低層和中層建筑中常見的輕型重復性框架到用于建造競技場、辦公室、大學和其他建筑物的更大、更重（通常是復合項目），且需要大跨度和高墻的地方，皆有應用。

相比混凝土、鋼材等不可再生資源，在合理控制采伐量，兼顧采伐與生長平衡的前提下，木材可以成為永不枯竭的環保材料，且木結構建筑全生命周期產生的能耗以及對環境的影響是遠優于鋼結構和混凝土結構。

樹木在生長期通過光合作用吸收二氧化碳起到固碳的作用。同時，木基建材和構件的生產過程產生的能耗少。自重輕，運輸過程同樣具有能耗小的優勢。木結構建筑建設適合預制、施工快速，若設計和維護得當，結構壽命長，且回收后可再利用。此外，在使用過程中，木材保溫隔熱性能佳，可降低運行階段碳排放。

隨著全球對氣候變化和碳排放的關注度日益上升，如果人類更有意識地善用木材，那么木材有望重新找回其在建材領域的重要地位。

01 木結構建筑的防火性并沒有你想象的那么脆弱

在傳統認知中，大家普遍認為木材易燃，木制建筑結構存在安全隱患。實際上，木結構建筑的防火性并沒有你想象的那么脆弱！

碳化層 

當木結構暴露在火中時，木材表面會燃燒并形成一層保護性碳化層。炭化層作為木材與外界的隔離層，可以延遲下層木芯的加熱，提高木材可承受的溫度，延阻木材的燃燒速度。碳化層以可預測的速度（約46mm/小時）形成，可以減緩燃燒和火勢蔓延。而且，在重型木結構中往往包含了規格更大的木梁或木柱，由于其自身截面尺寸較大，耐火性能就更強。

木材遇火表面形成碳化層

建筑發生火災時的平均溫度大約在攝氏700-900度之間，溫度升至230度時，鋼材的強度急劇下降，造成結構垮塌；而相同溫度下，木材才開始燃燒，形成的碳化層可以將木結構建筑的主體結構與外界隔離，并有效提高主體結構可承受的溫度上限，保持結構的完整性，為救援人員爭取更多救援時間。

相關研究和分析表明，大塊木材不僅符合規定的防火安全標準，而且可以更優于規定。在有關耐火測試中，表面涂有石膏的7英寸厚（約18厘米）的交叉層壓木（CLT）墻壁能持續3小時6分鐘，該結果比目前的防火規范要求長一個多小時。

02 古今木結構建筑的防火妙招

據我國古代文獻記載，火災很多情況下由于房屋距離過近，混亂的房屋搭建，以及不夠寬敞的通道等情況，引起“連片失火”。

我國古代勞動人民在不斷總結火災起因的基礎上，對建筑群體的規劃，逐步總結出：劃分坊里、開辟火道、設置火巷、開擴廣場空地、綠化、挖溝渠水面、鑿井池等防火措施。

此外，古人在原材料處理上從源頭降低危險系數，避免采用全木質材料，比如，使用磚石這種不容易燃燒的材料做墻面。對易燃的建筑材料要做加工處理，提升其耐火性能，比如在木材表面涂抹石灰泥等。

早在新石器時代的大地灣文化中就發現了泥土構筑的“防火保護層”，木柱上就被涂抹了一層堅固的防火涂料。隨后出現了磚木混合結構形式，如廣東潮州宋駙馬府，除廳堂用木構架結構外，其他多用山墻承重。

如今，保護木制建筑內部免受火災的做法，通常使用防火板（一般是石膏板和鎂質板），或在木材上涂上防火涂料。

木結構防火涂料以水作溶劑，以有機和無機復合材料作粘結劑，再加入高效阻燃劑和助劑配制而成，是一種集環保、裝飾、防火于一體的新型涂料品種。

涂刷過阻燃涂料的木結構構件會覆蓋平整的阻燃涂膜，遇火時這層阻燃涂膜會膨脹發泡形成泡沫層，泡沫層具有隔熱隔氧的特性。不僅如此，涂層膨脹發泡產生泡沫層的過程還會因其本身體積擴大產生吸熱反應，消耗掉大量熱量，有利于降低火災現場溫度。

但傳統的防火涂料以及防火板的使用多會掩蓋掉木材的天然紋理，影響其美觀度。因此，如何讓木結構呈現天然之美的同時，又能提供重要的防火屏障，一直科學研究的重要議題。

新型“隱形”防火涂層

新加坡南洋理工大學（以下簡稱“NTU”）材料科學與工程學院的Aravind Dasari副教授領導的團隊曾公開了一種可以使木材防火的“隱形”涂層。之所以被稱之為“隱形”涂層是因該涂層僅有0.075毫米厚，高度透明，肉眼無法看到。

而它的防火實力又表現于，當該涂層被高溫火焰加熱時，會發生一系列復雜的化學反應，導致涂層變成焦炭，膨脹到原來厚度的30多倍，這種焦炭進而可以防止火燒到下面的木材。

由NTU開發的新型防火隱形涂層，“使用特殊技術來鎖定某些化合物，并與樹脂相互作用。它們將以系統的方式積極參加化學反應，暴露在高熱下導致焦炭的形成。這種焦炭被設計成具有極強的耐熱性，使下面的木材與高熱絕緣，” Dasari副教授解釋稱。NTU副校長Louis Phee教授認為該發明是木材建筑業的一個革命性的進步，“而且幾乎沒有缺點。”

相關人士表示，這項新技術的商業化應用研究具有重大意義，“可以減少對其他更昂貴的解決方案的依賴，比如使用更厚的木材來增加炭化層，或通過用防火板來封裝木材”，這與如今更為推崇的可持續發展理念和自然和諧之美背道而馳。

目前市場上只有少數產品能同時提供透明度和阻燃性能，該產品往往成本極高，或無法通過行業使用的國際標準。

在第三方認證實驗室進行的單項燃燒項目測試中，NTU研發的涂層達到了最高等級。當暴露在高溫火焰下時，涂層產生的煙霧極少，能夠防止火焰蔓延。當刮掉焦炭時，下面的木材仍然完好無損，證明了涂層保護木材的性能。

03 現代木結構防火科技

木結構建筑日漸熱潮興起的今天，建筑設計師們越發熱衷于在住宅和商業建筑中使用裸露的木結構，為了兼顧美與安全，使用以防火涂料為代表的防火材料為木結構建筑提供安全防護外，現代木結構的防火科技也在不斷發展與精進。

現代木結構基本擯棄了原木，而是以規格材和工程木材料取而代之，如CLT工程木（交叉層積木）、膠合木等。這些材料的強度、耐久性、穩定性、環保性、經濟性遠遠高于一般木材。相比以前，現代木結構構件的截面尺寸也在加大，提高了木結構整體的抗燃性。

現代木結構構件

同時，以前木結構節點多以榫卯連接，其強度、耐火達不到現代的防火要求。而現代木結構多以鋼連接件做為結構節點，其強度大大提高，同時連接件還可以隱藏在木材之中，形成一個隔溫層。

除了對木結構建筑的各個構件以及所有材料都要做防火處理，一般的木結構建筑在建造過程中還會做墻體防火層設計，使用像石膏板等一些耐火難燃的物質覆蓋表面，用以阻止火勢的蔓延。

完整的消防體系——自動噴水滅火系統、火災報警系統、建筑滅火器、消火栓滅火系統等消防措施——的加入，也讓木結構建筑的安全性更上一層樓。

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