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如果你一直注意的话国际代码理事会(ICC)代码开发过程为2021国际建筑规范(IBC),你知道,建筑行业对允许高层木结构建筑的新提案是否会通过非常感兴趣。
在过去的十年里,人们对高层木结构建筑的兴趣有所增加。这可以部分归因于可持续发展运动,木材工业的支持,以及大规模木结构建筑系统的发展,如CLT。
如果你像我一样,你可能谷歌一下CLT这个词.我照做了,下面是我的发现:
交叉层压木材(CLT)是一种大型预制实木工程木板,由多层窑干木材板在交替方向上堆叠而成,用结构粘合剂粘合,并压成坚固的直矩形板。CLT面板由奇数层组成(通常,三到七层完成的CLT面板非常坚硬,坚固,稳定,处理所有方面的负载转移。
除了它的承载质量外,它的使用还有几个好处,包括美观和降低建筑成本。
CLT面板的另一个好处是它们是绿色的。木材来自可持续管理的森林(被认为是可再生资源)。一些人认为使用CLT将有助于减缓气候变化,因为可再生森林代表二氧化碳2下沉。
CLT最常见的缺点是防火性能。建筑行业的大部分焦点是如何解决高层木结构建筑的消防安全问题。
建造更高的木结构建筑的动力主要是由我们在加拿大的朋友领导的,似乎是因为他们那里有很多树。在木材工业的支持下,加拿大在将高层木结构建筑纳入其建筑规范方面领先于美国。
包括澳大利亚、挪威和英国在内的其他国家正在使用基于性能的设计方法建造高层木结构建筑。然而,我想把重点放在加拿大和美国正在发生的事情上,因为他们似乎正在用一种合理的方法来解决高层建筑的问题,这种方法结合了规范性措施和基于性能的设计。显然比其他国家更保守,但在我看来,更有可能建立建筑法规,这将导致安全的高层木结构建筑。
与当前IBC的情况一样,2010年(以及之前的版本)的加拿大国家建筑规范(NBCC)允许木结构建筑高达四层。
加拿大各省采用NBCC并进行了修改,修改后允许木结构建筑更高的高度。不列颠哥伦比亚省(2009年)、魁北克省(2013年)和安大略省(2014年)修改了他们的建筑法规,允许住宅、商业和个人(办公室)使用六层木结构建筑。
这些修订包含额外的消防安全措施,包括洒水装置保护,火灾区域和高度限制,防止外部火势蔓延,保护出口和消防设备通道。
NBCC后来将允许最多六层建筑的省级修正案纳入其2015年版本。
加拿大各省的下一步是制定建筑指令,允许建造更高的木结构建筑。
2017年,安大略省公布了安大略省的高层木结构建筑参考:开发替代解决方案的技术资源根据安大略省的建筑法规。
该文件为基于性能的设计解决方案(称为替代解决方案)的开发提供了指导,分为两类:7至12层的中高层建筑和高于12层的高层建筑。
当采用替代解决方案路线时,遵守OBC必须证明替代解决方案至少达到与建筑规范中概述的可接受解决方案所要求的性能水平相同。
必须解决的第一个也是最关键的替代解决方案是可燃结构。对于七层或七层以上的建筑,可接受的(规定的)解决方案是不可燃建筑。最直接的解决方案是使用封装,用不燃或有限可燃材料(如石膏板)“保护”大量木结构。通过表明在完全燃尽的条件下,可燃木结构不会显著地为火灾提供燃料来证明等效性。封装的厚度将根据火灾期间所需的保护时间而定。
当然,出于美观的原因,建筑师自然会希望尽可能多地暴露木材。必须非常仔细地评估暴露木结构的创造性替代解决方案。
的安大略省高层建筑参考确定了几种“常见高层木结构建筑消防安全策略”,其中包括:
魁北克也变得更高了,但采取了更规范的方法。该方法包含在出版物中高达12层的大型木结构建筑,指令和说明指南.
在本文件第二页,我们看到这样一段话:
如果设计和建造符合本文件第1部分-指南中规定的条件,以及第2部分-说明指南中的技术规范,则这些建筑物被视为符合针对魁北克省修订的2010年国家建筑规范中规定的标准。
根据文件标题,它将木结构建筑的高度限制在12层。规定的消防安全措施包括:
本指南要求对可燃结构进行完全封装。
安大略省和魁北克省的指南都解决了另一个非常严重的问题,即高层木结构建筑施工期间的消防安全。
我没有看到适用于不列颠哥伦比亚省的高层木结构建筑的类似文件。然而,作为2013年加拿大国家资源竞赛支持的示范项目的一部分,以促进加拿大的木材产品英属哥伦比亚大学最近建成了400个床位的学生宿舍。它被称为Brock Commons,有18层,53米高,使用CLT建造。消防安全功能与安大略省的指南相似。木结构是完全封装的。
现在让我们向南旅行,看看美国的高大木结构建筑
在美国,IBC目前允许配备洒水装置的木结构建筑最高可达4层。如果四层可燃建筑被放置在IA型耐火平台上,由3小时水平防火屏障隔开,并且整个建筑保持在可燃建筑允许的高度内,则可以增加到五层。
2016年,ICC成立了高层木结构建筑特设委员会,以制定规范变更建议。2018年IBC提交了几项代码变更提案,但没有通过。
对于2021年版的IBC和国际消防规范(IFC),委员会提交了14项与高层木结构建筑相关的提案。
整套提案在IBC表504.3中引入了三种新的建筑类型:IV-A型、IV-B型和IV-C型。
IV-A级、IV-B级和IV-C级之间的主要区别在于要求的结构耐火等级和块状木结构的保护量,即封装量。
IV-A型洒水建筑物的主结构框架和承重墙为3小时,楼板为2小时。所有的大块木材都是封装的。IV-A类建筑的层高最高可达18层,高度最高可达270英尺(约合3.7米)。
IV-B型洒水建筑物的主结构框架为2小时,承重墙为2小时。一定比例的木材可能暴露在外(未受保护)。IV-B类建筑最高可达12层,高180英尺。
IV-C型洒水建筑物的主结构框架为2小时,承重墙为2小时。所有的大块木材都可能暴露在外。高度和面积限制类似于IV-HT型(重型木材)。
提案包括要求高度超过120英尺的IV-A型和IV-B型建筑有两个供水连接。两个连接点必须位于不同的街道上。
这些规定还包括要求在需要具有耐火等级的大块木材构件的相邻边缘和交叉处使用密封胶或粘合剂,以及只有与其他建筑构件的交叉处才需要具有耐火等级。密封剂和粘合剂必须通过规定的标准测试方法。
此外,还向国际金融公司提出了一项规范变更建议,要求在IV-A、IV-B和IV-C类建筑施工期间采取额外的消防安全措施。
高层木结构建筑特设委员会提出的2021年IBC高层木结构建筑提案建立在加拿大人的工作基础上,为高达18层的高层木结构建筑提供了坚实的规范基础。
如果这些提案获得通过,那么留给以性能为基础的设计界的就是提出设计解决方案,允许更多不受保护的木结构和更高的建筑。
在第十二届国际基于性能的规范和消防安全设计方法会议最近于2017年4月25日至27日在檀香山举行的几场演讲专门讨论了CLT在高层建筑中的应用。
在这个项目中,来自日本、新西兰、香港和美国四个国家的团队提出了一个案例研究,代表了一个40层CLT高层建筑的设计,其中CLT是无保护的。个案研究报告的副本可在sfpe.org.
SFPE指出:
请在日历上做记号。SFPE 2018北美会议暨博览会将于2018年10月28日至11月2日在田纳西州纳什维尔举行。这个年度活动经常被引用为有关消防工程问题和新兴趋势、案例研究、研究以及规范和标准的最新技术信息的主要来源。会议期间还将举办几场为期1至3天的专业发展研讨会。有关更多信息,请参见www.sfpe.org.