郭海明

(贛州振華裝飾工程有限公司)

建筑結構抗火設計問題研究

郭海明

(贛州振華裝飾工程有限公司)

高層建筑的火災已經(jīng)成為危害人們生命財產(chǎn)安全的主要災害之一，僅僅依靠高層建筑內(nèi)部的消防系統(tǒng)是無法完全解決火災造成的損失。現(xiàn)代建筑大多數(shù)是由鋼結構與鋼筋混凝土結構作為承重結構。這些材料在持續(xù)的高溫作用下，很容易出現(xiàn)變形或溫度變化不均勻等，繼而發(fā)生建筑物坍塌事件。本文主要針對目前我國建筑結構扛活設計方法的不足討論，探究我國建筑結構抗火設計應有的發(fā)展方向。

建筑結構；抗火設計；設計問題

引言

現(xiàn)代建筑物大部分是采用鋼筋混凝土結構或鋼結構建設的，雖然這兩種材料本身就是熱惰性材料，在火災中并不會燃燒。但如果火災的溫度過高，熱惰性材料的性質(zhì)也會發(fā)生變化。當周圍的溫度達到300℃以上，鋼材的承載力和耐火極限就會出現(xiàn)嚴重的下降；當周圍的溫度達到400℃的時候，混凝土材料就會在截面上出現(xiàn)不均勻溫度場，繼而改變截面的應力分布情況[1]。這些都會對建筑結構產(chǎn)生致命的破壞。

1.我國建筑結構抗火設計方法的不足

1.1 建筑結構抗火等級的劃分不全面

我國目前所使用的建筑結構抗火設計方法是依據(jù)建筑物的性質(zhì)、重要性、撲救難度來確定及抗火等級的，然后再考慮建筑建構的抗火穩(wěn)定性。這樣的抗火設計方法全面沒有考慮建筑物的火災荷載量的大小所造成的影響，而是過于強調(diào)建筑物失火的可能性。

發(fā)生火災時，火災荷載較大的建筑物的溫度會在短時間內(nèi)升高，火災的燃燒時間也長，如此必然會對建筑結構造成重大的損傷。如果建筑物的火災荷載較小，其溫度就不會在短時間升高，燃燒的時間也就縮短，對建筑結構的負面影響自然也就會降低[2]。當建筑物的火災荷載量大小相等時，火災房間的形狀、火災與空氣的接觸程度以及火災熱量的散發(fā)的不同也會對建筑結構產(chǎn)生不同的作用。

1.2 對于建筑物的抗火極限的計算過于粗糙

建筑物的抗火極限的計算是需要在一定的條件下，根據(jù)有限次數(shù)的抗火實驗的結果才能得到其抗火極限的正確數(shù)值。但由于影響抗火實驗的結果因素比較多，因此很難得到一個較為合理且正確的抗火極限數(shù)值。在我國現(xiàn)有的建筑結構的抗火設計中，對于柱的抗火極限是按照截面尺寸來計算的，忽視了截面的配筋情況、受力狀態(tài)及長度等因素的影響[3]。對于梁的抗火極限也僅僅是從其配筋情況進行計算，沒有考慮到配筋的具體種類與荷載大小、截面的形狀等因素。由于對于抗火極限的計算過于粗糙，在火災中出現(xiàn)結構失效導致坍塌或局部失效的情況的幾率自然比較高。

2.關于建筑結構抗火設計的方向

2.1 加大對建筑材料性能、熱傳導及溫度場分布的研究

由于混凝土與鋼材的化學成分本身就存在很大的差異性，因此在高溫的影響下二者的力學性能是一定會產(chǎn)生離散性的。因此要對不同的建筑材料進行實驗，以確定其基本的性能和變化情況。盡量選擇即便在高溫下也具有良好性能的建筑材料，以提升建筑結構的抗火性能。通過計算建筑材料的熱傳統(tǒng)及熱度場的分布情況，來確定鋼筋保護層的厚度及選擇建筑表面的防火材料，以提升建筑結構的抗火性能。

2.2 重視對建筑結構在火災下的可靠度分析

目前使用概率計算的方式來評估工程建筑結構的安全度已經(jīng)成為工程界內(nèi)最常使用的方式。但該方式是否在火災中也同樣使用，還需要進一步的研究。因為當火災發(fā)生幾率、火災的持續(xù)時間、峰值強度及結構所承載的火災負載都充滿了不確定性。而一些建筑材料會在高溫條件下出現(xiàn)離散型，進而影響到建筑結構的抗火性能。因此重視建筑結構在火災中的可靠度將是提升建筑結構抗火性能設計中的一個重要課題。

2.3 做好火災后的鑒定與修復工作

由于經(jīng)濟條件或技術條件的限制，一些建筑在設計或施工是往往沒有采取必要的抗火措施，導致在發(fā)生火災后出現(xiàn)建筑結構破壞、倒塌的事件。我國對于火災后的鑒定與修復工作的研究還處于起步階段，大多數(shù)建筑在經(jīng)歷火災時發(fā)生建筑結構破壞或坍塌后，只能廢棄或重新建筑。這樣無疑加重了火災之后的重建工作的經(jīng)濟壓力。在火災后對建筑進行修復加固，并加大對火災后重建建筑結構的抗火性能的鑒定，盡可能的提升建筑結構的抗火性能。

2.4 研究并建立建筑結構抗火設計計算機模塊

根據(jù)相關研究可以了解，對特定結構進行火災全過程非線性有限元分析在理論上是行的通的，但由于其運算過程非常的繁瑣復雜，因此并沒有建立有效的計算模型，被廣泛的應用。但相關人員可以以此為基礎，運用先用的結構設計軟件，建立一個操作簡單、概念清晰且計算準確度較高的計算機程序，用于提升建筑結構抗火性能設計的計算。一旦該計算機模塊被設計出，將會大大提升建筑結構的抗火性能，提升抗火設計的有效性和實操性。

結論

隨著人們對現(xiàn)代建筑的安全性要求越來越高，建筑結構不僅要具備應有的消防系統(tǒng)、抗震性能，還有應該具備足夠的抗火性能。當建筑發(fā)生火災時，如果其具備良好的抗火性能，不僅能夠有效的防止火勢的蔓延，為人們疏散、逃離爭取到足夠的時間，還能在火災之后對建筑進行再次使用，大大降低了火災造成的損失。但目前我國對于建筑結構的抗火性能并沒有一個專業(yè)的、有效的、準確的設計方式。對于建筑結構抗火等級的劃分不全面及抗火極限的計算過于粗糙，都導致因火災造成的建筑物破壞、坍塌的事件時有發(fā)生。因此，在加大對建筑結構抗火設計的理論研究的同時，還要加大對其實驗數(shù)據(jù)的收集，為建立有效的計算機模型提供前提條件。

[1]盧文清,李振華.由典型火災論鋼結構建筑防火與抗火設計[J].山西建筑, 2015,23:19-20.

[2]丁志耀. 鋼結構抗火性能化設計若干問題分析[J]. 中國科技投資,2012, 26:80.

[3]張玉鎖. 我國現(xiàn)行結構抗火設計的問題及對策[J]. 山西建筑,2003,04:6-7.

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1007-6344（2016）08-0073-01