消防工程師《綜合能力》鞏固重點(diǎn)：結(jié)構(gòu)耐火

建筑結(jié)構(gòu)是由若干基本構(gòu)件通過(guò)一定連接方式構(gòu)成的整體。在建筑結(jié)構(gòu)中，所有能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的因素統(tǒng)稱為作用。除了直接以力的形式出現(xiàn)的作用會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形外，其他作用，如溫度的變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降等也可在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形。直接以力的形式出現(xiàn)的作用稱為直接作用，即荷載。其他作用則稱為間接作用。一般，設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)能安全可靠地承受并傳遞各種荷載和間接作用。

但是，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅考慮正常使用狀態(tài)下建筑結(jié)構(gòu)的荷載和間接作用，而同時(shí)應(yīng)充分考慮非正常狀態(tài)的作用效應(yīng)組合，如火災(zāi)情況。這是因?yàn)榛馂?zāi)產(chǎn)生的高溫會(huì)對(duì)建筑構(gòu)件帶來(lái)極大的破壞作用。下面以我國(guó)常用的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料鋼筋混凝土為例進(jìn)行說(shuō)明。在高溫作用下，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，其強(qiáng)度和彈性模量隨溫度升高而降低。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋雖有混凝土保護(hù)，但在高溫下其強(qiáng)度仍然有所降低，以致在初應(yīng)力下屈服而引起截面破壞。構(gòu)件破壞的程度取決于溫度升高的速率、最高溫度和火災(zāi)作用持續(xù)的時(shí)間：當(dāng)溫度低于500℃時(shí)，澆水冷卻的混凝土強(qiáng)度低于自然冷卻后的強(qiáng)度;而高于600℃時(shí)，澆水冷卻后的強(qiáng)度高于自然冷卻后的強(qiáng)度;在1400℃時(shí)，鋼筋進(jìn)入液態(tài)，失去了抵抗荷載的能力。

并且在火災(zāi)時(shí)，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度也隨溫度升高而呈下降趨勢(shì)。對(duì)于鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)而言，構(gòu)件的熱膨脹會(huì)使相鄰構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大位移，從而危及相鄰構(gòu)件穩(wěn)定性和承載力。

因此，建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)在建筑防火設(shè)計(jì)中的作用舉足輕重。從各國(guó)的規(guī)范來(lái)看，其具體規(guī)定內(nèi)容雖然不同，但其消防安全總目標(biāo)卻大同小異，其中最重要的就是保護(hù)人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。就保護(hù)人的生命安全而言，結(jié)構(gòu)防火在所有建筑類型中都是重要的。這是因?yàn)椋?/p>

1)良好的結(jié)構(gòu)耐火性能能為人員的安全疏散提供寶貴的疏散時(shí)間，特別是在高層和大空間建筑中以及有行動(dòng)受限人員的建筑內(nèi)，如醫(yī)院、老年人建筑、幼兒園等;

2)為消防隊(duì)員在建筑內(nèi)所有人員撤出后進(jìn)入建筑內(nèi)實(shí)施滅火提供生命安全保證。

就保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全而言，結(jié)構(gòu)防火的重要性更是不言而喻。在火災(zāi)初級(jí)階段，盡管結(jié)構(gòu)耐火能力所起的作用不大，但如果初期火災(zāi)沒(méi)有得到成功控制而使火災(zāi)繼續(xù)增長(zhǎng)，良好結(jié)構(gòu)耐火性能的作用明顯。在消防隊(duì)員實(shí)施滅火之前，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以有效地將火災(zāi)控制在起火區(qū)域或某個(gè)防火分區(qū)內(nèi)，從而減少火災(zāi)和煙氣對(duì)建筑內(nèi)的物品和建筑結(jié)構(gòu)所造成的破壞，同樣也可減少災(zāi)后修復(fù)難度、費(fèi)用和時(shí)間。建筑結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能目標(biāo)如下：

(1)設(shè)計(jì)目標(biāo)。在火災(zāi)作用下，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能在合理的消防投入基礎(chǔ)上，保持足夠的完整性能、隔熱性能或承載力或同時(shí)保持其中兩個(gè)或三個(gè)性能。

(2)功能目標(biāo)①建筑構(gòu)件能避免因其在火災(zāi)中發(fā)生變形或破壞而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞或失去承載力;

②不會(huì)因構(gòu)件的破壞而危及建筑內(nèi)部人員的疏散安全和滅火救援人員的安全;

③避免結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中因變形、垮塌而難以修復(fù)或影響重要功能的使用、減少災(zāi)后結(jié)構(gòu)的修復(fù)費(fèi)用和難度，縮短結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)期;

④預(yù)防因構(gòu)件破壞而加劇火災(zāi)或?qū)е禄馂?zāi)蔓延至其它防火區(qū)域或相鄰建筑物。

3)性能要求(1)建筑構(gòu)件的耐火性能應(yīng)與構(gòu)件的功能、建筑的功能與用途、建筑內(nèi)的預(yù)計(jì)火災(zāi)荷載、火災(zāi)強(qiáng)度及其持續(xù)時(shí)間、建筑高度與體量以及建筑內(nèi)外的消防設(shè)施相適應(yīng);

(2)建筑承重構(gòu)件在火災(zāi)作用下，應(yīng)具有足夠的承載力;

(3)建筑分隔構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限在設(shè)計(jì)所需時(shí)間內(nèi)應(yīng)能防止火災(zāi)和煙氣的蔓延;

(4)建筑物中各構(gòu)件的耐火性能應(yīng)具有合理的關(guān)系;

(5)建筑構(gòu)件在火災(zāi)作用下的變形不應(yīng)超過(guò)允許變形值;

(6)建筑結(jié)構(gòu)所提供的安全水平應(yīng)與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等效。