建筑結構防火性能研究

摘要：隨著我國建筑工程數量的增多，建筑物安全成為我國社會各界普遍關注的問題。建筑結構防火性能是保障人員安全與減少火災損失的核心要素。在建筑工程建設期間，應加大對建筑結構防火性能的設計和研究，提高建筑結構的防火性能，盡量降低火災所造成的損失，從而最大程度地保障公眾的人身和財產安全。本文將從防火性能的概念、建筑結構防火設計的重要性、各建筑結構防護性能分析、影響建筑結構防火性能的因素以及強化建筑結構防火性能的防火設計策略五個方面進行分析和論述。

關鍵詞：建筑結構；防火性能；防火設計

引言

火災是最常發生的災害類型，其發生頻率在眾多災害中占據首位。一旦火災爆發，建筑物的結構可能被破壞，甚至導致崩塌，這往往導致嚴重的人員傷亡和財產損失。為了減少火災造成的損失，建筑企業在施工過程中必須特別關注建筑物的防火性能。通過采用科學的防火設計和實施有效的防火措施，大幅增強建筑物的耐火能力，從而為疏散人群和消防救援工作贏得更多時間。然而，目前許多建筑物在防火性能方面仍存在缺陷，甚至還會加劇火災情況。面對這一問題，建筑結構設計單位應持續深入研究，以提升建筑結構的防火性能，強化防火設計，并制定出更加科學合理的防火方案，確保建筑物安全[1]。

一、防火性能的概念

建筑結構的防火性能指的是在火災發生時，建筑結構在抑制火勢擴散、保持結構穩定性以及確保人員和財產安全的能力。建筑結構防火性能主要體現在建筑結構在高溫環境下的耐火性、隔熱性以及結構的完整性等關鍵性能指標。這些性能指標通常以耐火極限、燃燒性能等參數呈現出來，從而使人們對建筑結構的防火性能進行全面了解與掌握[2]。建筑結構防火性能的強弱會直接影響建筑物在火災發生時的具體表現，從而對火災嚴重程度、人員疏散情況以及人財損失情況等產生一定影響。因此，建筑結構防火性能的提升不僅僅對單一結構或構件提出更高要求，而是需要從整體性的角度出發，提升建筑結構在火災情況下的綜合防控水平，進而達到良好的防火效果。

二、建筑結構防火設計的重要性

建筑結構防火設計作為提升建筑結構防火性能的重要措施，在抑制火災持續蔓延、保障結構穩定安全方面具有至關重要的作用。建筑結構防火設計決定了建筑結構在火災環境中的耐用性。優秀的結構設計能夠在火災初期限制火勢擴散，為建筑物內人群擴散爭取更多時間，盡量降低人員與財產損失。同時，建筑結構防火設計涵蓋對人群疏散路徑的規劃和對安全出口標識的設置，這些對于提高建筑的應急反應能力至關重要。基于法律層面，建筑結構防火設計需要以國家相關安全標準和規范為依據，這不但可以提升建筑結構的質量，增加建筑物在激烈市場競爭中的優勢，還能夠為社會的高質量發展提供動力。因此，在建筑結構設計中，設計單位應采取各種有效措施，優化建筑結構設計，提高建筑結構的防火性能，并以此為基礎促進建筑行業持續發展[3]。

三、各建筑結構防護性能分析

（一）建筑防火墻的防火性能

作為建筑結構防火的最外層，建筑防火墻對于確保建筑物內部安全至關重要。在眾多規范條例中，對防火墻的防火性有多項標準要求，如防火墻應位于建筑物基礎與鋼筋混凝土框架等承重結構之上。

（二）建筑頂部的防火性能

屋頂、悶頂、建筑縫隙等部位的防火性能都屬于建筑頂部防火性能范疇。在許多建筑結構中，房頂的位置偏高，尤其是在醫院、影院等公共場所內，建筑頂部防火性能相對欠缺，應加強對建筑頂部防火性能的設計。

（三）建筑樓梯間和樓梯的防火性能

在建筑結構中，樓梯間、樓梯和門是火災發生時人們逃生的關鍵通道。在這些區域內，對樓梯間的要求更為嚴格，要求樓梯間具備自然采光和通風條件，并靠近外墻布置。樓梯間內禁止設置燒水間、存放可燃材料的儲藏室以及垃圾道[4]。此外，樓梯間不能存在影響人們疏散的障礙物、甲、乙、丙類液體管道以及可燃氣體管道。

（四）建筑防火門和防火卷簾的防火性能

建筑防火門和防火卷簾在火災發生時具有重要作用。一般來說，防火門根據其耐火性能被劃分為三類，A類為隔熱防火門，B類為部分隔熱防火門，C類為非隔熱防火門。對于防火卷簾，并未對防火卷簾的耐火極限劃分等級。因此，必須保證防火卷簾在火災中滿足防火時間不低于3小時的要求。

四、影響建筑結構防火性能的因素

（一）建筑結構材料性能因素

材料作為建筑結構的主要構成元素，建筑結構材料的耐火等級直接影響建筑構件的耐火能力，從而影響建筑結構的防火性能。一般來講，高耐火等級的建筑材料能夠在火災發生時具有較長的耐火時間和火勢阻隔作用，還能夠降低建筑結構被火災破壞的速度；低耐火等級的建筑材料往往會在火災發生時快速喪失其強度和剛性，導致建筑結構被快速摧毀。此外，建筑結構材料的燃燒性能會對建筑結構的防火性能產生影響[5]。在火災中，可燃性建筑材料會釋放出大量熱能，導致火勢擴散速度加快，而不可燃性材料能夠起到阻斷火勢蔓延的作用，從而降低火災危害和損失。

（二）結構構件設計因素

結構構件的形狀、尺寸等設計會對建筑結構的防火性能產生一定影響。由于大截面構件具有較大的截面積和較低的導熱系數，其在火災中的溫度上升速度相對較慢。相反，小截面構件由于接觸面積更大，會出現溫度上升速度較快的情況，導致小截面構件的強度更快速地受到影響。同時，所選用的構件材料會對其高溫下的力學性能產生影響。在高溫環境中，鋼結構構件會明顯出現強度降低和剛度減弱的現象，而混凝土構件展現出比常溫時更好的延展性和收縮性。此外，構件的連接方式對建筑結構在火災中的防火性能起到關鍵作用。雖然剛性連接能夠使建筑結構的強度得到顯著提升，但一旦發生火災，剛性連接會出現應力集中的現象，導致連接點受到破壞，從而引發構件變形等問題，影響建筑結構的安全性和穩定性。

（三）防火分隔規劃因素

在建筑結構中，防火分隔措施主要涉及防護墻、防火隔離帶、防火卷簾等措施，其功能是將建筑物空間劃分為獨立的防火區域，阻斷火勢和煙霧在建筑內擴散。由此可見，防火分隔措施是影響建筑結構防火性能的重要因素，防火分隔設施的耐火性直接關系火災的蔓延范圍和嚴重程度。若防火分隔設施的耐火完整性較高，在火災發生時，隔熱隔煙效果能夠持續較長的時間，從而為撲滅火災以及為人員逃生爭取時間。若防火分隔設施的耐火完整性較低，可能在火災發生時，受高溫影響而產生破損的情況，影響其功能的發揮，無法控制火勢和火情。此外，防火分隔設施的位置也會影響建筑結構的防火性能，若出現設置位置不正確或區域劃分不合理等情況，會減弱防火分隔設施的防火效果[6]。

（四）消防設施配置因素

消防設施配置是建筑結構設計中的重要內容，建筑在火災中的受損情況會受到消防設施種類、數量等因素的影響。合理配置消防設施，科學規劃消防設施的位置，能夠迅速偵測并撲滅火災，抑制火勢蔓延，使建筑結構避免承受較高的火災荷載，保持穩定狀態。一旦出現消防設施配置數量不足或位置不合理等情況，可能導致火災撲救延遲，使建筑結構受到高溫的影響。同時，在選擇消防設施時，須關注消防設施的耐火性能，以避免其在火災高溫環境中損壞，從而無法起到防火救災作用。

五、強化建筑結構防火性能的防火設計策略

（一）優選建筑結構材料

在建筑工程規劃階段，應綜合考量各種建筑結構材料的防火級別、易燃性、熱力學特性等指標，依據建筑物的使用目的、火災隱患等因素，確定最佳的建筑結構材料搭配方案。例如，在建筑主體結構設計期間，應選用耐火極限超過3小時的無機非金屬材料，如混凝土。這種建筑材料能夠起到阻斷火勢的作用，避免火勢快速擴散。針對具有美觀性要求的建筑物，在結構設計期間，可利用耐火板或耐火涂料等防火材料對其進行裝飾，在保證其美觀性的同時，還能夠增強建筑結構的防火性能。針對容易在高溫環境中產生損壞的鋼結構、木結構等，建筑結構設計人員可結合工程情況選用高強度鋼材以及具有阻燃效果的木材，也可在其上方涂抹防火涂料，對鋼結構和木結構進行保護，提升其防火性能。

（二）完善結構構件設計

1.提高耐火極限

對于建筑結構來說，結構構件的耐火極限通常在建筑結構防火性能中占據著重要地位。在高溫環境中，結構構件的耐火極限越高，建筑結構的穩定性持續時間就越長，可減緩建筑結構的損壞速度，為疏散和救援提供更多時間。提高建筑結構構件耐火極限的方法有很多種，如可以擴大構件的截面尺寸，避免構件在高溫環境中溫度上升速度過快，可以在混凝土構件保護層內設置耐火層，也可以提高構件的耐火性能。針對容易被高溫損壞的木構件，可以通過在木構件上涂抹阻燃涂料的方式增加其耐火時間，以免在短時間內出現構件受損，影響建筑結構的穩定性[7]。

2.減少熱橋效應

熱橋現象是指由于某些區域的材料或結構熱性能不同，導致熱量集中傳遞，形成熱流的“短路”。熱橋效應會使建筑結構內部溫度急劇上升，從而使建筑物的火災荷載增加，甚至還會導致建筑結構因過熱而影響其穩定性，造成建筑結構損壞或倒塌。在建筑結構設計中，為降低火災事故對建筑結構損壞的嚴重程度，可通過一系列方法減少熱橋效應。例如，在結構設計期間，可以在圍護結構保溫層外增加隔熱板，避免圍護結構與高溫環境密切接觸，從而避免熱橋部位熱量傳遞過速。此外，針對具有較強導熱性能的建筑結構，可布置保溫隔熱層，從而控制結構構件的溫度，降低熱橋效應對建筑結構穩定性產生的負面作用。

（三）合理規劃防火分區

一般來講，設置防火分區的作用在于對建筑物進行劃分，通過劃分獨立防火區域的方式，對火災和煙霧進行阻隔，避免火災和煙霧在建筑內快速蔓延，對火災的發生區域進行控制，避免對建筑產生更加嚴重的損害。合理規劃防火分區也是建筑結構設計人員需要負責的工作。在規劃防火分區過程中，應基于建筑物的規模、高度等因素完成防火分區的合理規劃，盡量縮小防火分區的面積，通過增加防火分隔設施的方式，將火災控制在最小范圍內。例如，針對小規模建筑物，須多設置防火分隔設施，確保防火分隔設施的密度合理；針對大規模的建筑物，可適當擴大防火分區的面積，必須留意防火隔離措施間的距離，以保證火災發生時，這些措施能迅速發揮隔離作用[8]。同時，防火分區布局與設計還應顧及疏散人群的需求，確保火災發生時，人們能快速轉移到安全區域。

（四）優化消防設施配置

消防設施作為火災發生時主要的救援器具，對消防設施進行正確應用能夠起到控制火災和抑制火情的作用。建筑結構設計人員在對建筑物內各結構進行設計時，應基于結構布置實現消防設施的合理配置，以便在火災發生時，充分利用消防設施阻止火勢，避免火災對建筑結構產生嚴重影響。在對消防設施配置進行設計和布置時，須將建筑物的用途、規模等納入考慮因素中。例如，針對建筑物內火災風險較高的區域，可通過設置火災自動報警系統和滅火設施的方式，在火災發生的第一時間發出警報，并自動對火災進行處理；針對建筑物內人員密集的區域，如辦公室、影院等，需要做好應急照明設施和疏散指示標識的設置工作，確保在火災發生時，人們能按照指示及時撤離危險區域。在對消防設施進行配置時，需要基于建筑的結構特征。例如，針對高層建筑，需要采用高揚程、高壓力的消火栓系統，并在電氣豎井、管道井等位置設置細水霧滅火系統，從而對火災進行控制。

結語

綜上所述，一旦建筑工程發生火災，其結構將遭受不同程度的損害，從而危及居民的生命財產安全。一般來講，建筑火災都是突然發生的，雖然無法保證火災不會發生，但可以從建筑結構設計的角度降低火災對建筑物與人們生命財產安全的損害。因此，為了有效應對建筑物內無法避免的火災情況，在建筑結構設計過程中，設計人員應消除各種因素對建筑結構防火性能產生的負面影響，極大程度上提升建筑結構的防火性能，滿足現代建筑防火要求。

參考文獻

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