建筑火災坍塌原因分析和處置探究

摘要：建筑坍塌主要由高溫高壓環境、建筑載荷過大、外力作用與冷熱驟變以及施工質量問題引起。坍塌事故具有突發性、不可控性和風險隱患疊加的特點，給救援工作帶來極大挑戰?；诮ㄖ嫾茐捻樞?、燒損程度、荷載狀況和簡易技術設備的預判方法，提出并制定了相應的處置對策，以期達到預防事故、保障安全、降低損失及提升建筑全生命周期安全管理水平的目標。

關鍵詞：火災坍塌；結構分析；預判；處置對策

中圖分類號：TU998.1" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）03-0058-03

建筑火災坍塌事故往往會造成重大人員傷亡和巨大財產損失。準確有效地對建筑火災坍塌的危險性進行評估[1]，分析影響坍塌的因素，進而探索防范應對建筑坍塌的有效措施，以避免更大的財產損失和人員傷亡，顯得尤為重要。

1 火場建筑坍塌的原因

建筑結構根據建筑材料分類，可以分為鋼筋混凝土結構、鋼結構、磚混結構、磚木結構、木結構以及土木結構等。按照受力類型分類，可以分為框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、排架結構以及門式剛架結構等。建筑坍塌是指建筑在外力或重力作用下，超過自身的強度極限或因結構穩定性破壞而造成的事故。在火災情況下，起火建筑由于高溫、沖擊和過載等多方面因素可能發生坍塌或局部坍塌。

1.1" 高溫高壓的環境

在建筑火災場景中，對于木質結構，一旦遭受火源，其表面會迅速燃燒，火勢快速蔓延，導致木材內部結構嚴重碳化，承載力急劇衰減。當承重表面損傷過半，木質結構的承載效能幾近喪失，進而失穩倒塌。鋼結構在溫度升至500℃時，強度瞬間減半，穩定性顯著降低，可能在15～20min內發生塑性變形，鋼梁、鋼柱產生扭曲。加之鋼結構的耐火極限有限，長時間高溫作用下，構件變細，承載力顯著削弱，對建筑的穩定性和堅固性構成重大威脅。對于混凝土結構，火災中的高溫造成強度遞減，不均勻的受熱導致墻體和柱體表面變形，應力分布失衡，承載力逐步降低，直至無法承受自重而垮塌。至于磚石結構，雖然材料本身有一定的耐熱性，但在整體建筑中，高溫導致的膨脹變形會破壞結構平衡，影響各構件間的連接協作，隨著裂縫擴展，墻體完整性受損，最終導致崩潰[2]。

1.2" 建筑荷載過大

建筑火災中，荷載的疊加效應是導致結構失效的重要誘因?；馂暮奢d的強度與建筑內部可燃物分布密切相關，大量堆積的易燃物質不僅助長火勢蔓延，更促使局部溫度急劇攀升，間接削弱建筑材料的力學性能。而重力荷載的持續作用則使承重構件長期處于高應力狀態，加速結構疲勞。尤其值得注意的是，滅火過程中產生的積水若無法及時排出，其附加荷載將進一步打破建筑構件的受力平衡會導致局部坍塌甚至連鎖性破壞。

1.3" 外力作用與冷熱驟變

火災環境中的力學破壞具有復合性特征。高壓水槍的噴射動能對受損結構形成直接沖擊，這種動態荷載易引發構件連接節點的應力突變。同時，高溫構件遭遇水流急速冷卻時產生的熱應力不容忽視，鋼材在經歷反復熱脹冷縮后易出現脆性斷裂現象。更危險的是，密閉空間內燃氣泄漏引發的爆燃事故，其沖擊波可在毫秒級時間內對承重體系造成毀滅性打擊。此類多重外力的耦合作用往往突破傳統結構設計的冗余度，導致建筑在未達到理論耐火時限前即發生崩潰[3]。

1.4" 施工質量問題

建筑品質關乎其安全性，施工過程中的多種因素常對工程質量構成挑戰，諸如標號不足的混凝土在高溫下易爆裂，摻雜雜質的鋼筋則加速高溫蠕變過程。施工過程中的偷工減料行為，如保護層厚度不達標、節點焊接不完整等問題，直接削弱了結構的耐火完整性。更為嚴重的是違規加建行為，擅自增加的樓層荷載遠超原設計承載能力，使建筑長期處于超負荷狀態。這些質量隱患在火災高溫催化下，往往引發應力集中部位的快速失效，形成多點破壞的坍塌模式。

2 火場建筑坍塌事故特點

2.1" 坍塌具有突發性，救援人員撤離困難

若火勢未能及時控制，火災高溫持久作用下的建筑物，其結構坍塌的可能性極高。建筑結構的破壞歷程是一個復雜的漸變至突變過程，涉及多因素的交互影響。該過程由建筑材料性質、構造形態、火勢強度等多元變量的共同塑造，導致其確切的量化分析極具挑戰性。當這些因素累積至臨界狀態，建筑會發生脆性失效，瞬間引發坍塌。盡管建筑外圍通常設有安全監護人員并制定了撤離信號，但鑒于坍塌前的預警跡象微弱，預先精準預測困難重重。

2.2" 坍塌具有不可控性

建筑作為一個整合體，由多種獨立構件經特定連接方式構筑，其耐火特性深受結構設計的影響。通常，即使單個構件損壞或喪失承重能力，未必會立即導致整座建筑的崩潰。然而，部分建筑設計往往受限于理念局限和規范執行的松懈，對構件受損后結構整體穩定性的考量不足。因此，火災發生時，一旦出現局部破壞，可能會觸發連鎖坍塌，乃至整體結構的垮塌。

2.3" 風險隱患疊加，現場施救困難

建筑物倒塌現場存在二次坍塌風險，也會出現天然氣、液化氣泄漏，車輛被埋壓、汽油泄漏等情況，存在爆炸風險。事故現場有限的作業面內密集分布各類大型工程機械，環境嘈雜，偵測器材性能發揮嚴重受限，給現場搜索和救援帶來極大困難，以上因素都對救援行動提出了更高的安全要求。

3 火場建筑坍塌的預判方法和處置對策

3.1" 預判方法

1）依據建筑構件破壞順序預判。根據GB55037—2022《建筑防火通用規范》，各類耐火等級的建筑物內，構建物的燃燒性能與耐火極限各有特點。以二級耐火等級的民用建筑為例，其吊頂耐火極限設定為0.25h，屋頂承重構件與樓板的耐火極限為1h，疏散樓梯同為1h，梁則提升至1.5h，而柱與承重墻的耐火極限通常超過2.5h。此規定揭示了火災發生時，建筑構件受損的順序與時間關系，即吊頂率先損毀，繼之而來的是屋頂承重構件、樓板和疏散樓梯，然后是梁，最后是柱與承重墻。據此規律，內攻滅火策略可得以科學制定。初期階段，消防人員在進入火場內部時，首要任務是使用水槍消除進攻路徑及頭頂起火的吊頂，防止其墜落造成傷害；隨著火災發展，當環境溫度升高，應避免直接用直流水槍冷卻梁和樓板等，而宜采用開花或噴霧水槍進行溫和且全面的降溫，以免因急速冷卻加劇結構損壞；如若火勢持久，樓板等橫向承重構件顯現局部垮塌跡象（預應力樓板尤為敏感，實際判斷需結合具體情況），指揮者需謹慎評估內攻策略的可行性。

2）根據建筑燒損程度與細部特征預判。建筑火災中承重體系的損傷具有漸進性與隱蔽性特征，消防救援人員需通過持續的結構狀態監測實現坍塌風險預判。當梁柱節點區域出現混凝土保護層成片剝落、鋼筋外露并伴隨明顯彎曲變形時，表明高溫已突破結構材料的物理耐受閾值；若墻體傾斜度持續增大或樓板呈現波浪狀起伏，則預示著建筑整體剛度的退化已進入不可逆階段。此時，內攻指揮員需結合火場溫度梯度分布與構件形變速率，采用“損傷程度-時間曲線”模型綜合評估剩余安全時長，及時調整作戰部署。

3）通過建筑物重量負荷狀況分析預判?；馂暮奢d與救援荷載的疊加效應顯著改變建筑力學平衡體系。燃燒過程中，建筑內部可燃物分布的不均勻性導致熱應力場呈現動態變化，使原本對稱的荷載傳遞路徑發生畸變。滅火用水形成的局部積水區可產生超設計值的附加荷載，GB50009—2012《建筑結構荷載規范》為各類樓宇設定標準的樓面活荷載，以此作為建筑設計和施工的法規參考。在大開間商業建筑的樓板跨中區域，積水深度超過5cm即可能觸發彎矩重分布。指揮員需重點觀察建筑平面內荷載分布的異常特征：當樓板撓度超過跨度的1/200或出現區域性凹陷時，應立即啟動荷載轉移預案，通過設置臨時支撐體系或開辟泄水通道等方式重建力學平衡。

4）基于火場滅火救援力量估算預判。建筑火災救援需構建動態的力量響應模型，其核心在于實現戰術資源配置與結構安全裕度的精準匹配。指揮體系應建立“三維評估框架”：縱向維度關注建筑層間位移角的變化趨勢，橫向維度監測平面剛度中心的漂移狀況，時間維度追蹤材料性能的時效退化規律。在此基礎上，將破拆組、冷卻組、搜救組的作業區域與建筑損傷分區進行空間耦合，確保關鍵戰術動作始終處于結構穩定區域。對于已出現連續倒塌跡象的建筑，應啟動模塊化作戰單元配置方案，將重型機械部署在倒塌影響范圍外緣，輕型突擊隊采取“蛙跳式”推進策略。

5）借助簡易技術設備預判。在火場坍塌風險評估中，可借助便攜式技術裝備實現建筑結構狀態的動態監測。紅外測溫技術通過非接觸式探測，能夠實時反饋建筑承重構件表面溫度分布，幫助指揮員掌握鋼結構受熱軟化進程及高溫區域擴散趨勢。對于大跨度或高層建筑，可引入工程檢測領域常用形變監測裝備，通過多點位坐標測定分析建筑沉降速率及傾斜角度變化，捕捉結構失穩的早期力學特征。在實際操作中，需建立“裝備監測-數據分析-風險預警”的閉環機制，將監測數據與建筑結構力學模型相結合，重點識別梁柱節點位移量、墻體裂縫擴展速度等關鍵參數。

3.2" 建筑火災坍塌風險的處置對策

1）途中詢情?；鶎又笓]員在接到建筑火災撲救任務后，在出警途中要主動詢問報警人起火建筑的結構類型、用途、存儲物品、有無人員被困等信息，預判該建筑火災有哪些潛在風險，思考撲救處置過程中需要注意的問題，初步制定作戰方案，部署力量任務分工。

2）全面偵察。到場后，現場指揮員要迅速帶隊開展全面偵察，重點搞清建筑結構類型、狀態和建造年代，火勢對結構穩定性的影響，內部火災荷載的大小，建筑是否出現坍塌征兆，存在坍塌風險區域及影響范圍等。偵察過程要始終把握兩個要點，一是堅持多角度偵察，不能只看外部不看內部，不能只看正面不看背面，不能只看局部不看整體。二是堅持多途徑偵察，不能單打獨斗而要分工協作，不能盲目聽信而要綜合判斷。

3）現場警戒。對可能發生坍塌的區域，其地面水平警戒距離一般不小于目測建筑高度的1.5倍，在警戒區域邊界外，要安排專人負責看護提示，禁止無關人員隨意進入。確因作戰需要進入時，要尋找有掩體的安全線路，由少量人員快進快出降低風險。

4）加強排煙。在火場中，煙霧是由可燃物質受熱分解所生成的產物，它攜帶著大量熱能擴散至各處。在建筑火災的撲救過程中，關鍵策略之一是將熾熱的煙霧引導至預設的安全區域，以降低室內溫度，防止建筑構件因高溫而受損，進而可能延緩或有效阻止建筑結構的垮塌。

5）科學內攻。內攻滅火是建筑火災最行之有效的戰術措施，一是“要不要內攻”，對于無人員被困，失去保護價值的現場，不能冒險內攻。只有確認具有生命體征的人員被困時，才能承擔一定風險實施內攻救人。二是“能不能內攻”，在燃燒猛烈、坍塌跡象明顯等人身安全很難得到保障的情況下，堅決避免盲目深入危險區域。三是“如何進行內攻”，要制定具體內攻方案，明確內攻的位置和任務，挑選有經驗的指戰員編組作業，避開危險區域，保持不間斷聯系。

6）安全觀察?；馂默F場應科學設置安全員，安全員要全過程觀察建筑坍塌征兆，建筑坍塌的征兆一般有：墻體、樓板出現裂縫并隨著時間推移明顯擴大；梁柱嚴重受損歪斜，尤其梁柱結合部發生明顯的混凝土燒蝕脫落、變形歪斜和鋼筋裸露；混凝土地坪燒蝕后粉末狀大范圍飄落；墻體傾斜變形；玻璃幕墻大面積破碎；門窗無法開啟等。

4 結束語

建筑火場環境的動態性和不確定性，要求消防指揮員需全方位了解現場態勢，尤其是對建筑結構的實時信息保持緊密關注。在此基礎上，需依據實際狀況，精確評估建筑物坍塌的風險，進而采取科學而恰當的戰術策略，以有效抵御坍塌威脅，保障消防救援隊伍的生命安全，從而高效精確地執行滅火與救援行動。

參考文獻

[1]張嘉祥.建筑火災撲救行動中多發風險與管控策略研究[J].消防界（電子版），2023，9（11）：96-98.

[2]高振涵.大跨度建筑火災坍塌規律及滅火救援對策[J].水上安全，2024（14）：118-120.

[3]趙生輝.過火坍塌建筑火災調查中起火部位的認定分析[J].中國住宅設施，2022（7）：79-81.