關于建筑結構防火性能探討及防火研究

李征

（浙江省杭州市消防局桐廬縣消防大隊，浙江 杭州 311500）

在鋼筋混凝土材料成為建筑物主要支撐結構的今天，對建筑結構防火設計實質就是對鋼結構的耐火性能的設計，而這也是一直困擾著建筑和防火相關研究人員的重大難題。在美國911事件中，世貿大樓頃刻間倒塌，更加說明了鋼結構的極端脆弱性。目前國內對鋼結構耐火設計僅僅局限在鋼梁和鋼柱，尚未形成整體的，適應現代鋼結構形式的設計規范，尤其是對鋼筋混凝土結合和預應力鋼筋混凝土結構的防火研究顯然不足，應是我們下一步著力的方向。

1 建筑中各種建筑結構的防火性能分析

1.1 建筑墻的防火性能探討

建筑防火墻是建筑建筑結構防火的最外層結構，對于保證結構內部的安全具有重要的作用。在一些規范條例中，對于防火墻的防火性能有多條標準。首先，防火墻的位置做了一定的限制，即防火墻應直接設置在建筑物的基礎或鋼筋混凝土框架、梁等承重結構上，并且防火墻應從樓地面基層隔斷至頂板底面基層。

1.2 建筑頂部防火性能探討

對于建筑頂部的防火性能，如屋頂、悶頂以及建筑縫隙的防火性能標準在一些規范中都有相關要求。在建筑結構中，大多數的房頂都較高，特別是對一些公共場所，如影院、醫院等，這方面的防火條例就相對薄弱，需要進一步的加強。

1.3 建筑結構中樓梯間、樓梯防火性能探討

樓梯間、樓梯以及門對于建筑結構而言是非常重要的部分，也是建筑結構火災之后逃生的重要部位。在這三個部位中，對于樓梯間的要求則是最高的，樓梯間應能天然采光和自然通風，并宜靠外墻設置；樓梯間內不應設置燒水間、可燃材料儲藏室、垃圾道；樓梯間內不應有影響疏散的凸出物或其它障礙物，樓梯間內不應敷設甲、乙、丙類液體管道；公共建筑的樓梯間內不應敷設可燃氣體管道。

1.4 建筑結構中防火門和防火卷簾防火性能探討

對于具體的防火性能要做到相當合理才能保證防火工作的徹底。例如，對防火門按其耐火性分為隔熱防火門（A類）、部分隔熱防火門（B類）和非隔熱防火門（C類）。防火卷簾的耐火極限沒有等級的分別，要求為不低于3h。

2 建筑結構防火材料研究

分析建筑結構在高溫中的反應一般是以熱工性能參數和力學性能參數為依據。材料學意義上的熱工性能主要指的是熱傳導系數、比熱容和熱膨脹系數等，在這其中，熱傳導系數是基礎參數，影響其傳導效果的因素有骨料類型、混凝土配合比及溫度、混凝土中水分含量等。試驗研究證明，材料周圍溫度與混凝土熱傳導系數呈反相關系，溫度越高，混凝土傳導系數越低。而混凝土的膨脹系數與材料骨密度關系密切。

3 當前鋼構件的耐火保護方式選擇

3.1 隔熱法

隔熱法是常規方法，主要就是采用耐高溫材料將構件包裹，以達到阻止溫度傳導的目的。當前市場上流行的耐高溫材料主要有輕質耐火混凝土、鋼絲網膜耐火砂漿等。

3.2 阻熱法

阻熱法工作原理就是控制火災生成的熱量向構件傳導，從理論上看就是使Td≥Tm。具體做法是在構件外圍的包裹材料上進行特別處理，方向是在構件表面敷設一層導熱系數小的保溫材料以阻滯熱量向構件的傳導，從而達到保護作用。

4 建筑結構防火設計的未來研究趨勢

我國目前在結構材料的熱反映性能方面研究明顯不足；常溫結構下的設計還存在精確計算模式選擇問題；針對防火材料的熱參數隨外界變化而應采取的相應的計算方法的研究還很薄弱，有待突破等。以上幾個問題其實也代表著建筑結構防火設計的研究方向，概括起來包括以下幾個方面。

4.1 建筑材料性能

實際上，增強材料自身的耐火抗火性能才是最終提高建筑整體防火性能的根本措施。從材料學來看，混凝土和鋼材作為一種材料，在溫度的干擾下其性能會發生離散，因此，必須通過對不同的材料進行試驗以確定各種材料的基本性能及變化特點，也借此發現在高溫下依然體現出優越性能的材料以用作建筑結構。目前的趨勢是總結世界范圍內各國對高溫材料試驗結果，利用計算機系統對各種結果建立性能數據庫。要增強材料的耐火性能，首先要從材料的分子結構研究做起，可以適當研究出一些耐火的材料，再將這些材料有機的組合起來，應用到實際的建筑設計當中去，做出明顯可靠的耐火材料。

4.2 高溫下建筑結構的可靠性研究

如何在火災狀態下盡快確定結構的可靠性是當前和今后一段時間研究的重點。建筑結構在高溫下的耐火性是一個建筑耐火的關鍵。在建筑的構建過程中，有兩個方面可以增強其耐火性能。第一個方面是從建筑材料入手，采用耐火的建筑材料。第二個方面是從建筑結構入手，創造出不易發生火災或不易火勢蔓延的建筑結構。而現在材料已經高度發達，研發新的材料所消耗的人力物力已是非常巨大的。所以，從建筑構造上防火具有相當大的發展空間，今后的防火性建筑結構已成必然。由于發生火災后火勢是向上蔓延的，而且最容易危機火災區人生命安全的是火災后的濃煙。因此可以設計出一種建筑結構，可以阻止火災的向上蔓延，并且采用空心材料，設計出吸煙天花板等等，這都是今后防止火災的重中之重。

結語

大型樓型建筑的防火研究一直是相關工作者不懈努力更進的話題，近年來取得了突出的成績，由單一的材料防火性研究向材料防火和構造防火綜合發展。建筑物的防火安全設計是一門綜合性科學，是由多專業共同采取安全措施的綜合體現，大空間建筑在消防系統設計上應優先保證人員在火災中的安全，同時考慮如何減少火災的發生和火災的損失防止火災大面積蔓延，能夠最大限度地降低火災對人們生命和財產的破壞，并且利用性能化設計合理劃分防火分區、組織人員安全疏散，利用快速響應早期抑制噴頭的閉式噴淋系統、自動消防水炮等較先進的自動消防滅火系統來彌補現行防火規范的不足，達到大空間建筑防火性能總目標的實現，最大限度地保障人民生命財產安全，切實做到火災的防護。

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