建筑結構防火關鍵技術與工程應用探究

摘要：在城市化進程中，建筑火災頻發，凸顯了建筑結構防火設計的重要性。高質量的防火技術不僅能降低火災發生可能性，還能在火災發生時減少人員傷亡和財產損失。隨著科技的進步，傳統防火方法已逐步向高科技的防火系統演化，如智能防火系統集成、無機防火保護材料應用。防火技術的發展應用可提高建筑的安全標準，加快建筑防火響應速度。本文分析了建筑結構防火設計的重要作用，討論了建筑結構防火的關鍵技術，并從健全緊急響應與協調機制、完善建筑結構防火體系、引入火災模擬模型、增強建筑結構防火教育效果、提升建筑結構防火性能、搭建智慧化管理系統、充分發揮智能防火系統功能等方面提出解決策略，旨在為建筑設計與工程實踐提供科學指導。

關鍵詞：建筑結構；關鍵技術；結構耐火設計

引言

建筑火災的復雜性、災害性對建筑結構提出了更高要求，必須采用先進技術來預防。隨著材料科學、結構工程、信息技術的發展，建筑結構防火技術已經從傳統靜態防護逐漸轉變為動態、綜合防護。現代建筑結構防火技術不僅關注防火材料的選擇與應用，更注重系統集成與智能化管理，以適應更高層次的安全需求。隨著全球對安全標準的重視，建筑防火規范也在不斷更新，推動著防火技術不斷創新。本文旨在探討通過關鍵技術應用與實踐，希望提升建筑結構的防火安全性能。

一、建筑結構防火設計的重要性

建筑結構防火設計能確保建筑安全，在提升建筑功能性方面扮演著重要角色。作為現代建筑設計的核心組成部分，防火設計直接影響著建筑結構的耐用性與安全性，也是人員安全的首要保障。高質量的防火設計能在火災發生初期控制火勢蔓延，為建筑內人員提供更多的逃生時間，盡可能減少財產損失。防火設計還涉及到緊急疏散路徑的科學規劃及安全出口的合理布置，這些都是提升建筑應急響應能力的關鍵因素。從法規角度看，建筑防火設計須遵循嚴格的國家或地區安全標準與法律法規，既能提升建筑的市場競爭力，也體現了社會對生命安全的重視。隨著建筑科技的進步與材料科學的發展，防火技術已經從傳統的被動防護逐漸轉向主動、智能化的防護。防護系統通過實時監控、自動報警、快速響應等功能，可提高防火安全管理效率[1]。

二、建筑結構防火關鍵技術分析

（一）無機防火保護材料的應用

在建筑結構防火技術中，無機防火保護材料主要是通過加強隔熱與防火屏障來增強建筑結構的耐火性能。這類材料主要包括耐火砂漿、耐火混凝土、礦物纖維等，材料的共同特點是在高溫下具有良好的穩定性與隔熱性能。在實際應用中，無機防火材料用于構造防火墻、防火層及其他關鍵結構部分。例如，耐火混凝土可用于制造樓板與梁，不僅能承載重大負荷，還能在火災情況下保持結構完整性，延長建筑結構耐火時間[2]。礦物纖維板因優異的隔熱性能被廣泛應用于墻體、天花板的防火保護。此外，特殊無機涂料也被用于鋼結構的防火保護。這種涂料在遇到火災時能迅速膨脹形成隔熱保護層，有效隔斷熱量傳遞，保護結構不受高溫影響。通過材料的合理應用，可提高建筑的防火安全性，為火災時人員的安全撤離贏得寶貴時間。

（二）結構耐火設計

結構耐火設計是建筑防火安全策略中的核心部分，目的是確保建筑結構在火災情況下保持一定時間的穩定性與完整性。結構耐火設計主要依靠選擇合適的材料與采用特定的結構設計方法來實現。結構耐火設計要根據建筑的使用性質、高度、規模來確定相應的耐火等級，進而選擇符合防火等級要求的建筑材料與結構形式。在材料選擇方面，常用耐火材料包括耐火混凝土、防火磚、特殊處理的鋼材等。例如，鋼結構要通過涂覆防火涂料或包裹防火板材來提高耐火性能。在結構設計方面，通過優化結構布局、配置，如采用雙層墻體和設置隔熱層，可延緩火勢向關鍵結構部件蔓延。結構耐火設計還包括增加結構冗余度，提高連接部件的耐火能力，如使用耐火性能更強的連接件或增加梁與柱的連接強度，以避免在極端火災情況下結構的局部或整體崩塌。高質量的結構耐火設計還要考慮到緊急撤離、消防設施的布局，確保在火災發生時人員可安全、迅速撤離，方便消防救援行動[3]。

（三）智能防火系統集成技術

智能防火系統集成技術是現代建筑安全系統的重要組成部分，通過整合傳感器、監控設備和自動控制系統來加強火災預防。在具體實施時，要在建筑各個關鍵部位安裝煙霧探測器、溫度傳感器、火焰監測器，通過實時監測，在火災初期迅速識別火源。傳感器的數據通過網絡傳輸到中央監控室，由智能分析系統進行處理。智能系統可分析數據，判斷火災嚴重程度，可根據預設的程序自動啟動相應應急措施，如啟動自動噴水滅火系統、關閉通風系統以防止火勢蔓延以及激活緊急照明和指示系統引導人員疏散。智能防火系統還可與建筑管理系統集成，如在火災情況下自動打開逃生通道的門禁控制，關閉電梯以避免乘客誤入火場等。系統還可實時向消防部門發送火警信號與具體火災位置信息，確保救援行動快速、準確[4]。通過云技術，系統還可實現遠程監控和控制，使建筑管理人員或消防部門即使不在現場也能實時了解火情動態并作出決策。智能防火系統的應用可提高火災應急處理的智能化水平，提升建筑火災的安全管理能力。

（四）耐火隔離與封閉技術

耐火隔離與封閉技術是一種通過物理障礙限制火勢蔓延和煙霧擴散的方法，廣泛應用于建筑設計中以增強防火安全性。在具體應用耐火隔離與封閉技術時，主要側重于使用耐火材料建造墻體、門、窗、其他分隔結構，確保結構能在火災中保持一定時間的完整性、隔熱性。例如，耐火墻會使用高耐火等級的混凝土或磚石材料建造，阻隔火焰與高溫的直接傳遞。耐火門窗采用特殊的耐火玻璃、金屬框架，不僅防火性能高，也能在火災時減少煙霧通過門窗縫隙擴散到其他區域。對通風系統、管道等潛在的火災蔓延路徑，采用耐火封堵材料進行封堵，如使用耐火泥、防火封條，封堵系統中的開口與縫隙，防止火焰、高溫氣體通過這些渠道傳播。在電纜、電線的穿透部位，也須使用耐火封堵材料進行嚴密封閉，以防電氣火災發生與蔓延。在實施這些措施時，設計師要詳細分析建筑的使用功能、結構布局，合理規劃耐火隔離區域、封閉點，確保在火災發生時，火勢可被限制在最初發生的區域內，最大限度保護建筑的結構安全與人員的生命安全[5]。

三、建筑結構防火關鍵技術與工程應用策略

（一）搭建智慧化管理系統，充分發揮智能防火系統功能

搭建智慧化管理系統，充分發揮智能防火系統功能是提升建筑安全性的關鍵一環。首先，可通過集成高級傳感器網絡，包括煙霧、溫度、火焰探測器，將其部署于建筑的關鍵位置，如逃生通道、電氣室、機械設備區等。傳感器能實時監控這些區域的狀態，一旦檢測到異常即刻觸發警報[6]。其次，智慧化管理系統要與建筑自動化系統緊密集成，實現數據實時傳輸與分析，通過先進的數據分析技術，系統能預測潛在的火災風險，自動調整建筑環境設置，如調節通風系統減少煙霧擴散，提供最優的逃生路徑指示。智慧化管理系統還應包括自動滅火設備，如噴水滅火系統、氣體滅火系統，可在火災初期自動啟動，控制或撲滅初期火焰。系統還應具備與外部消防部門的自動聯絡功能，確保在火災情況下迅速通知救援團隊，同時提供準確的火源位置與建筑內部環境信息，助力救援行動有效進行。為實現這些功能，智慧化管理系統應采用穩定、可靠的通信技術，保證在緊急情況下系統穩定運行[7]。通過集成技術的應用，智慧化管理系統不僅可提高防火安全管理的自動化、智能化水平，還能提升火災應對能力，確保人員安全，減少財產損失。

（二）精心選擇建筑材料，提升建筑結構防火性能

在提升建筑結構防火性能過程中，精心選擇建筑材料是關鍵的一步。首先，選擇具有高耐火等級的材料是基本原則，如使用防火磚、耐火混凝土、特種防火涂料。材料不僅可在高溫下不失去結構完整性，還能延緩火勢蔓延。例如，耐火混凝土在被廣泛應用于承重結構如柱和梁的制造中。因能在極端高溫下保持結構穩定性，可為人員撤離爭取寶貴時間[8]。其次，可采用防火隔熱材料如礦物纖維板進行內部隔斷與吊頂施工，防火隔熱材料具有良好的隔熱效果，可減少室內溫度快速上升。對外墻、屋頂，可選擇防火性能優異的保溫材料，如巖棉或玻璃棉，這些材料不僅具有保溫效果，還能防止火焰通過外墻快速蔓延至建筑內部或相鄰建筑。在電氣安裝方面，可使用阻燃電線、電纜，從而避免電氣故障成為火災的誘因。最后，管理人員須定期對建筑材料進行維護和檢測，確保所有防火設施處于良好狀態。通過這些綜合措施，可提升建筑的結構防火性能，保障建筑的安全性與耐用性[9]。

（三）引入火災模擬模型，加強建筑結構防火教育效果

引入火災模擬模型可加強建筑結構防火教育效果。通過模擬不同的火災場景，能使建筑師、工程師、管理人員深度理解火災在建筑內的傳播過程及對建筑結構的影響。一方面，要開發計算機模擬軟件，創建準確的建筑模型，模擬各種火災情況，包括火源位置、火勢強度、煙霧擴散路徑等，并展示出火災對建筑結構如梁、柱和隔墻的熱影響。通過軟件模擬，參與者可觀察到不同材料應用與防火設計選擇對建筑耐火性能的影響[10]。另一方面，火災模擬模型可用來培訓應急響應團隊與建筑管理人員，使其在模擬的火災場景中練習應急響應、疏散工作流程。這種實戰演練有助于提高響應團隊與建筑管理人員在實際火災發生時的處理能力與決策速度。教育培訓主要包括疏散路線優化、消防設施的正確使用、緊急情況下的通信協調。為使火災模擬模型更加有效，還要定期更新軟件，包含最新的建筑材料數據與防火技術，確保模擬結果的準確性。

（四）健全應急響應與協調機制，完善建筑結構防火體系

為健全應急響應與協調機制，完善建筑結構防火體系，要系統整合人員、技術、防火流程，確保在火災等緊急情況下能迅速有效響應。首先，建筑防火設計要包括完善的火警報警系統與自動滅火系統，須與本地消防部門的操作系統實現連接，以便在火災發生時能立即通知，啟動相應的應急響應程序[11]。其次，可建立中央監控中心，負責監控所有與安全相關的信息，包括火警、煙霧探測等。中央監控中心應具備高效的通信與數據處理能力，能夠在緊急情況下與消防、警察、醫療急救等外部救援部門進行相互協作。再次，為提升火災響應速度，管理人員需定期進行緊急演練，包括火災疏散演習、救援操作，確保所有人員都熟悉緊急疏散路線與應對程序。在緊急演練中，可優化疏散指示標志的可見性、疏散路線的通暢性及安全出口的可接近性[12]。最后，建立應急響應團隊，由訓練有素的安全管理人員組成，負責執行火災預防策略的制定及現場指揮。團隊還需要與建筑內的所有租戶或使用者保持定期溝通，確保其了解自己在火災發生時的角色與責任。

結語

在城市化進程中，建筑火災預防與應對變得十分關鍵。本文探討了建筑結構防火的關鍵技術及工程應用，旨在提高建筑設計安全性能和應急響應能力。從耐火材料的選用到智能防火系統集成及火災模擬模型的引入，這些技術的應用不僅可以優化建筑結構設計，還能提升防火管理效率。通過策略的實施，可降低火災發生概率及帶來的損失，保障人員生命財產安全，推動建筑安全領域的技術進步與實踐創新。

參考文獻

[1]崔晟浩.建筑鋼結構的防火關鍵技術[J].中國建筑金屬結構，2023，22（09）：29-31.

[2]徐孟強.裝配式鋼結構建筑的防火保護技術[J].中國建筑金屬結構，2023，22（07）：87-89.

[3]邵永旺.民用建筑設計中建筑防火技術有效性研究[J].消防界（電子版），2023，9（13）：91-93.

[4]張洪源.建筑輕鋼結構的防腐與防火技術研究[J].全面腐蝕控制，2022，36（10）：125-126+130.

[5]栗欣.建筑結構防火關鍵技術與工程應用探究[J].中國建筑金屬結構，2022（09）：37-39.

[6]張佳利.建筑鋼結構防火技術規范理解與軟件應用[J].建筑結構，2022，52（S1）：78-81.

[7]金圣瑋.高層建筑玻璃幕墻設計及施工技術要點分析[J].江西建材，2022（04）：249-250+253.

[8]許清風，李國強，查曉雄，等.建筑結構防火關鍵技術與工程應用[J].建設科技，2022（07）：31-33+37.

[9]田春鵬.裝配式混凝土建筑概論[M].華中科技大學出版社，2021.

[10]馬定一.民用建筑防火技術的運用實踐略述[J].居舍，2021（24）：51-52+62.

[11]孫英會.鋼結構建筑施工技術控制要點分析[J].居舍，2021（12）：49-50.

[12]宋謙益.建筑鋼結構防火設計規范及要點[J].建筑結構，2020，50（24）：1-10.

作者簡介：

豆利琴（1985- ），女，漢族，四川綿陽人，本科，工程師，研究方向：房屋建筑結構工程。