建筑結構防火研究的現狀與發展

（白山市建筑工程勘察設計院，吉林 白山 134300）

建筑結構防火研究的現狀與發展

李洪朋

（白山市建筑工程勘察設計院，吉林 白山 134300）

建筑防火的安全性被更多的居民所關心著。如何解決高大居民建筑的防火安全問題一直是我們所擔心的問題，建筑結構設計人員對此也應該多加用心。

建筑物；防火；現狀的研究；發展

鋼筋水泥作為我們建筑居民住宅的主要支撐填充結構的現在，可以看出這是對鋼鐵、水泥以及防火疏散設計的一個考驗，在很多的重大火災中鋼筋并不是最好的耐火物品。大火在燃燒時釋放出的巨大熱量會讓鋼筋在水泥中彎曲變形，時間一長更是出現融化現象，在這個時候由于下面承受不住頂層的壓力就會塌陷。這也是許多居民建筑在火災中如此不堪一擊的原因。

一、 我國對于建筑結構的研究

房屋的防火問題并不是在現代才出現的東西，而是隨著建筑行業的興起而逐步的形成的，有著非常悠久的歷史。也是在社會上經常引起注意的問題。從古至今我國的防火問題就是在施工以及住宅設計方面的一個重要問題。一直以來我國也對建筑防火進行了大量的研究與試驗，但還是存在著一些不足與困惑。

在我國的房屋防火建造上我國還是落后于國際上的其他國家很長一段時間。在二十世紀中期。蘇維埃就首先的發布了建筑防火方面的標準。耐熱鋼筋混凝土的設計。雖然是設想，但是這已經是走在我國前沿最早的相關標準了。再其次美國瑞典法國也隨即頒布了建筑防火方面的標準，這也是后世進行建筑防火的一個根據。

雖然我國在這一研究中處于落后地位，落后了其他國家很多年 。但是通過我國孜孜不倦的研究現在已經成功的趕上其他發達國家的研究進程。

二、 居民建筑結構防火設計的方法

根據國外的建筑防火的研究現狀來看，很多的學者進行了大量的研究以及實驗。雖然采用的方法不足唯一，就連實驗的側重方向也很是不同。就研究問題而言，主要是分以下幾種：

2.1 對于居民建筑的結構部件防火的設計方法。對于居民建筑的結構部件防火的設計方法最主要的特點就是進行結構防火設計時，可以根據居民建筑構件耐火的時間來按照相應的標準來采取防火措施。這種針對性強操作容易的方法很容易被人直觀的看出結果。很容易被大眾所介紹。應用起來不用根據環境直接可以進行試驗。但是這種方式不足的地方是根據實驗的結構防火設計而言存在了比較大的隱患，這種實驗的缺陷對于居民建筑物中結構的荷載分布大小不一。因為這些部件構件分布并不是一成不變的。所以我們實驗的時候所用的結構部件一定要和建筑中所使用的結構部件相同這樣才能保證了我們實驗的正確性。

建筑結構中結構部件的底端約束的情況對于實驗的影響結果在結構部件中相鄰的兩個部件會受到其他結構部件的影響，在其中約束的狀況不一樣，建筑結構的承載能力以及對于火災的釋放熱度所吸收的情況也不盡相同，在這兩方面而言結構部件的耐火能力就受到了影響。在實驗中很難的全面的進行下去。

2.2 計算在建筑結構的構件防火設計。為了考慮在建筑結構的構件分布以及荷載大小和對于頂端底部構件相互約束對于構件的耐火極限的影響。按照實際中的情況對于構件進行了耐火測試。但是這樣的試驗方法帶現代的技術而已達不到，而且這種試驗方法十分的昂貴對于不同條件下的不同結構的結構部件進行在標準升溫下的耐火考驗，在構件達到吸熱極限以及耐火極限之后就可以確定耐火程度了。在耐火測試的時候我們可以直接的按照各種相應的防火滅火措施來觀察結構部件的變化程度以及對哪一種的防火措施最能起到作用進行判斷。

2.3 基于計算的結構防火設計方法。結構的主要功能是作為整體承受荷載。火災下結構單個構件的破壞，并不一定意味著整體結構破壞。一般情況下，結構局部少數構件發生破壞，將引起結構內力重分布，結構仍具有一定繼續承受荷載的能力，當結構防火設計以防止整體結構倒塌為目的時，則基于整體結構的承載能力極限狀態進行防火設計更為合理。

三、房屋建筑抗火實驗中數值的計算方法

有限差分法。有限差分法是在科研方面采用比較早的，也是最普遍的方法。這種方法的特點是：將求解區域用與坐標軸平行的一系列網格線的交點所組成的點的集合來代替，然后用用相應的差分表達式控制方程中每一個導數，從而形成每個節點的代數方程，每個方程代表特定節點以及附近其他節點的未知值。用這種方法可以將微分方程和邊界條件的求解問題轉化為線性代數方程的求解問題。這種方法的缺點是只能適用于規則的差分網格，比如正方形、矩形、正三角形的網格。所以，建筑構件內的溫度場復雜的非線性瞬態問題，計算時在空間域上采用有限元法，在時間域上采用有限差分法，充分利用兩者優點來計算建筑構件內溫度場各種數據。

四、防火設計的發展趨勢

隨著科技水平的發展，尤其是高速計算機的廣泛應用與普及，使人們利用結構分析方法進行耐火設計成為可能。同時，人們也逐漸認識到，利用標準耐火試驗結果去直接指導實際耐火設計具有相對片面性。所以，目前耐火設計研究有以下的趨勢。

4.1 建立分析模型。用過去標準耐火試驗研究方法掌握了各類構件在火災溫度和重力荷載共同作用下的破壞機理后，建立構件在火災條件下的分析模型，使用計算機數值模擬研究更為科學合理，所以研究方法正在由構件的破壞性實驗方法向結構分析方法過渡。

4.2 構件組合。由于單一構件在火災中產生的溫度內力與框架或其它超靜定結構產生的溫度內力差別甚大，所以研究對象正在由單一構件轉向構件組合單元。

4.3 結構轉型。由于鋼結構耐火研究開展較早，研究得也較深入，而混凝土結構已被證明同樣會在火災中垮塌，所以研究的結構形式正在由鋼結構向鋼筋混凝土結構發展。

結語

在我國防火意識還是不夠的強大，對于培養眾人防火意識刻不容緩。這樣才能解決根本問題。對于我國的建筑結構防火這一研究比起其他國家我們落后不少但是我國憑著一股不服輸的勁頭，已經超趕了一些國家。而且在研究項目以及防火對策的提出上，我國都優先于其他國家。在建筑上我國的建筑防火分析設計方法已經融入了我國尋常的建筑建造中。并且隨著時間以及研究的不斷深入我們國家的防火技術會更加的合理化實用化。

[1]高層民用建筑設計防火規范[J]．2005,95（01）．

[2]李引擎，馬道貞，等．鋼筋混凝土結構構件防火計算和構造[J]．2005．

TU31

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