（白山市建筑工程勘察設(shè)計(jì)院，吉林 白山 134300）

建筑結(jié)構(gòu)防火研究的現(xiàn)狀與發(fā)展

李洪朋

（白山市建筑工程勘察設(shè)計(jì)院，吉林 白山 134300）

建筑防火的安全性被更多的居民所關(guān)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(dān)心的問題，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)此也應(yīng)該多加用心。

建筑物；防火；現(xiàn)狀的研究；發(fā)展

鋼筋水泥作為我們建筑居民住宅的主要支撐填充結(jié)構(gòu)的現(xiàn)在，可以看出這是對(duì)鋼鐵、水泥以及防火疏散設(shè)計(jì)的一個(gè)考驗(yàn)，在很多的重大火災(zāi)中鋼筋并不是最好的耐火物品。大火在燃燒時(shí)釋放出的巨大熱量會(huì)讓鋼筋在水泥中彎曲變形，時(shí)間一長(zhǎng)更是出現(xiàn)融化現(xiàn)象，在這個(gè)時(shí)候由于下面承受不住頂層的壓力就會(huì)塌陷。這也是許多居民建筑在火災(zāi)中如此不堪一擊的原因。

一、 我國(guó)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的研究

房屋的防火問題并不是在現(xiàn)代才出現(xiàn)的東西，而是隨著建筑行業(yè)的興起而逐步的形成的，有著非常悠久的歷史。也是在社會(huì)上經(jīng)常引起注意的問題。從古至今我國(guó)的防火問題就是在施工以及住宅設(shè)計(jì)方面的一個(gè)重要問題。一直以來我國(guó)也對(duì)建筑防火進(jìn)行了大量的研究與試驗(yàn)，但還是存在著一些不足與困惑。

在我國(guó)的房屋防火建造上我國(guó)還是落后于國(guó)際上的其他國(guó)家很長(zhǎng)一段時(shí)間。在二十世紀(jì)中期。蘇維埃就首先的發(fā)布了建筑防火方面的標(biāo)準(zhǔn)。耐熱鋼筋混凝土的設(shè)計(jì)。雖然是設(shè)想，但是這已經(jīng)是走在我國(guó)前沿最早的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)了。再其次美國(guó)瑞典法國(guó)也隨即頒布了建筑防火方面的標(biāo)準(zhǔn)，這也是后世進(jìn)行建筑防火的一個(gè)根據(jù)。

雖然我國(guó)在這一研究中處于落后地位，落后了其他國(guó)家很多年 。但是通過我國(guó)孜孜不倦的研究現(xiàn)在已經(jīng)成功的趕上其他發(fā)達(dá)國(guó)家的研究進(jìn)程。

二、 居民建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的方法

根據(jù)國(guó)外的建筑防火的研究現(xiàn)狀來看，很多的學(xué)者進(jìn)行了大量的研究以及實(shí)驗(yàn)。雖然采用的方法不足唯一，就連實(shí)驗(yàn)的側(cè)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(duì)于居民建筑的結(jié)構(gòu)部件防火的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于居民建筑的結(jié)構(gòu)部件防火的設(shè)計(jì)方法最主要的特點(diǎn)就是進(jìn)行結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)居民建筑構(gòu)件耐火的時(shí)間來按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來采取防火措施。這種針對(duì)性強(qiáng)操作容易的方法很容易被人直觀的看出結(jié)果。很容易被大眾所介紹。應(yīng)用起來不用根據(jù)環(huán)境直接可以進(jìn)行試驗(yàn)。但是這種方式不足的地方是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)而言存在了比較大的隱患，這種實(shí)驗(yàn)的缺陷對(duì)于居民建筑物中結(jié)構(gòu)的荷載分布大小不一。因?yàn)檫@些部件構(gòu)件分布并不是一成不變的。所以我們實(shí)驗(yàn)的時(shí)候所用的結(jié)構(gòu)部件一定要和建筑中所使用的結(jié)構(gòu)部件相同這樣才能保證了我們實(shí)驗(yàn)的正確性。

建筑結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)部件的底端約束的情況對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響結(jié)果在結(jié)構(gòu)部件中相鄰的兩個(gè)部件會(huì)受到其他結(jié)構(gòu)部件的影響，在其中約束的狀況不一樣，建筑結(jié)構(gòu)的承載能力以及對(duì)于火災(zāi)的釋放熱度所吸收的情況也不盡相同，在這兩方面而言結(jié)構(gòu)部件的耐火能力就受到了影響。在實(shí)驗(yàn)中很難的全面的進(jìn)行下去。

2.2 計(jì)算在建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件防火設(shè)計(jì)。為了考慮在建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件分布以及荷載大小和對(duì)于頂端底部構(gòu)件相互約束對(duì)于構(gòu)件的耐火極限的影響。按照實(shí)際中的情況對(duì)于構(gòu)件進(jìn)行了耐火測(cè)試。但是這樣的試驗(yàn)方法帶現(xiàn)代的技術(shù)而已達(dá)不到，而且這種試驗(yàn)方法十分的昂貴對(duì)于不同條件下的不同結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行在標(biāo)準(zhǔn)升溫下的耐火考驗(yàn)，在構(gòu)件達(dá)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(cè)試的時(shí)候我們可以直接的按照各種相應(yīng)的防火滅火措施來觀察結(jié)構(gòu)部件的變化程度以及對(duì)哪一種的防火措施最能起到作用進(jìn)行判斷。

2.3 基于計(jì)算的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)的主要功能是作為整體承受荷載。火災(zāi)下結(jié)構(gòu)單個(gè)構(gòu)件的破壞，并不一定意味著整體結(jié)構(gòu)破壞。一般情況下，結(jié)構(gòu)局部少數(shù)構(gòu)件發(fā)生破壞，將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，結(jié)構(gòu)仍具有一定繼續(xù)承受荷載的能力，當(dāng)結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)以防止整體結(jié)構(gòu)倒塌為目的時(shí)，則基于整體結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行防火設(shè)計(jì)更為合理。

三、房屋建筑抗火實(shí)驗(yàn)中數(shù)值的計(jì)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(diǎn)是：將求解區(qū)域用與坐標(biāo)軸平行的一系列網(wǎng)格線的交點(diǎn)所組成的點(diǎn)的集合來代替，然后用用相應(yīng)的差分表達(dá)式控制方程中每一個(gè)導(dǎo)數(shù)，從而形成每個(gè)節(jié)點(diǎn)的代數(shù)方程，每個(gè)方程代表特定節(jié)點(diǎn)以及附近其他節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)化為線性代數(shù)方程的求解問題。這種方法的缺點(diǎn)是只能適用于規(guī)則的差分網(wǎng)格，比如正方形、矩形、正三角形的網(wǎng)格。所以，建筑構(gòu)件內(nèi)的溫度場(chǎng)復(fù)雜的非線性瞬態(tài)問題，計(jì)算時(shí)在空間域上采用有限元法，在時(shí)間域上采用有限差分法，充分利用兩者優(yōu)點(diǎn)來計(jì)算建筑構(gòu)件內(nèi)溫度場(chǎng)各種數(shù)據(jù)。

四、防火設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技水平的發(fā)展，尤其是高速計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用與普及，使人們利用結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行耐火設(shè)計(jì)成為可能。同時(shí)，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到，利用標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)結(jié)果去直接指導(dǎo)實(shí)際耐火設(shè)計(jì)具有相對(duì)片面性。所以，目前耐火設(shè)計(jì)研究有以下的趨勢(shì)。

4.1 建立分析模型。用過去標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)研究方法掌握了各類構(gòu)件在火災(zāi)溫度和重力荷載共同作用下的破壞機(jī)理后，建立構(gòu)件在火災(zāi)條件下的分析模型，使用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究更為科學(xué)合理，所以研究方法正在由構(gòu)件的破壞性實(shí)驗(yàn)方法向結(jié)構(gòu)分析方法過渡。

4.2 構(gòu)件組合。由于單一構(gòu)件在火災(zāi)中產(chǎn)生的溫度內(nèi)力與框架或其它超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度內(nèi)力差別甚大，所以研究對(duì)象正在由單一構(gòu)件轉(zhuǎn)向構(gòu)件組合單元。

4.3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。由于鋼結(jié)構(gòu)耐火研究開展較早，研究得也較深入，而混凝土結(jié)構(gòu)已被證明同樣會(huì)在火災(zāi)中垮塌，所以研究的結(jié)構(gòu)形式正在由鋼結(jié)構(gòu)向鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展。

結(jié)語

在我國(guó)防火意識(shí)還是不夠的強(qiáng)大，對(duì)于培養(yǎng)眾人防火意識(shí)刻不容緩。這樣才能解決根本問題。對(duì)于我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)防火這一研究比起其他國(guó)家我們落后不少但是我國(guó)憑著一股不服輸?shù)膭蓬^，已經(jīng)超趕了一些國(guó)家。而且在研究項(xiàng)目以及防火對(duì)策的提出上，我國(guó)都優(yōu)先于其他國(guó)家。在建筑上我國(guó)的建筑防火分析設(shè)計(jì)方法已經(jīng)融入了我國(guó)尋常的建筑建造中。并且隨著時(shí)間以及研究的不斷深入我們國(guó)家的防火技術(shù)會(huì)更加的合理化實(shí)用化。

[1]高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[J]．2005,95（01）．

[2]李引擎，馬道貞，等．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火計(jì)算和構(gòu)造[J]．2005．

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