摘要：火災(zāi)是建筑中較為常見且危害較大的災(zāi)害之一，建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇和使用對火災(zāi)的蔓延具有重要影響。通過對不同建筑結(jié)構(gòu)材料在火災(zāi)中的表現(xiàn)進(jìn)行研究和分析，探討材料選擇對火災(zāi)蔓延的影響機(jī)制，并提出減少火災(zāi)危害的建議。研究表明，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)材料，提高其耐火性能，可以有效延緩火災(zāi)的蔓延速度，為人員疏散和滅火救援工作贏得寶貴時間，減少火災(zāi)造成的損失。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)材料；火災(zāi)擴(kuò)散；耐火性能；影響機(jī)制

建筑結(jié)構(gòu)材料是建筑物的重要組成部分，其選擇和使用對火災(zāi)的擴(kuò)散有著重要影響。因此，研究建筑結(jié)構(gòu)材料對火災(zāi)擴(kuò)散的影響機(jī)制，對于提高建筑物的火災(zāi)安全性具有重要意義。

1 建筑結(jié)構(gòu)材料的分類和特性

1.1" 鋼材

鋼材是目前應(yīng)用最廣泛的建筑結(jié)構(gòu)材料之一，具有強(qiáng)度高、韌性好、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點。常用的建筑鋼材有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼等。鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、跨度大、施工速度快等特點，在高層建筑、大跨度建筑中應(yīng)用廣泛。

1.2" 混凝土

混凝土是由膠凝材料、骨料、水和外加劑按一定比例混合并經(jīng)過硬化而成的復(fù)合材料?；炷辆哂性牧蟻碓磸V泛、強(qiáng)度高、耐久性好、抗火性能優(yōu)良等特點，是當(dāng)今建筑工程中用量最大的結(jié)構(gòu)材料。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合鋼筋和混凝土兩種材料的優(yōu)點，在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛。

1.3" 木材

木材是一種可再生的天然材料，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、加工方便等特點。木結(jié)構(gòu)在古代建筑中應(yīng)用廣泛，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)多用于輕型房屋、別墅等低層建筑。但木材的耐火性能較差，在火災(zāi)中容易燃燒和損壞。

1.4" 其他材料

除鋼材、混凝土、木材外，建筑結(jié)構(gòu)中還應(yīng)用了一些其他材料，如砌體材料、復(fù)合材料等。砌體材料主要包括磚、石、砌塊等，多用于承重墻、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料如玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）、碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）等，具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點，在建筑加固、防護(hù)等方面有廣泛應(yīng)用。

2 建筑結(jié)構(gòu)材料在火災(zāi)中的表現(xiàn)

2.1" 鋼材在火災(zāi)中的表現(xiàn)

鋼材導(dǎo)熱系數(shù)高，在火災(zāi)中溫度上升快，強(qiáng)度下降明顯。當(dāng)鋼材溫度超過300℃時，屈服強(qiáng)度開始下降；超過600℃時，強(qiáng)度下降超過50%。受熱后的鋼構(gòu)件會發(fā)生較大變形，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。鋼材在高溫下還會發(fā)生氧化、退化等現(xiàn)象，進(jìn)一步降低材料性能[1]。因此，鋼結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計需要采取保護(hù)措施，如涂刷防火涂料、設(shè)置防火包覆等，以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。

2.2" 混凝土在火災(zāi)中的表現(xiàn)

與鋼材相比，混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低，升溫速度慢，在火災(zāi)初期能起到一定的隔熱作用。但當(dāng)混凝土溫度超過300℃時，水泥石會脫水分解，強(qiáng)度開始下降；溫度超過600℃時，混凝土強(qiáng)度下降明顯，內(nèi)部會產(chǎn)生大量微裂縫，嚴(yán)重時會發(fā)生爆裂。鋼筋混凝土構(gòu)件在火災(zāi)中的破壞主要歸因于鋼筋強(qiáng)度的降低，因此，提高鋼筋的耐火性能對于增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體耐火性能至關(guān)重要。在設(shè)計中，可以通過增加混凝土保護(hù)層的厚度、設(shè)置附加保護(hù)層等措施提高構(gòu)件的耐火極限。

2.3" 木材在火災(zāi)中的表現(xiàn)

木材因其可燃性強(qiáng)，在火災(zāi)高溫環(huán)境中很容易被引燃。木材燃燒時，表面會形成一層炭化層，該炭化層具有一定的隔熱效能，有助于減緩內(nèi)部溫度的上升速度。然而，隨著燃燒的持續(xù)進(jìn)行，炭化層會逐漸剝落，導(dǎo)致木材的燃燒速度加快，其強(qiáng)度和剛度會急劇下降，最終導(dǎo)致構(gòu)件破壞。木結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計主要采取阻燃處理以及設(shè)置防火保護(hù)層等措施，以延緩木材的燃燒和提高構(gòu)件耐火極限[2]。

2.4" 其他材料在火災(zāi)中的表現(xiàn)

砌體材料在火災(zāi)中的表現(xiàn)與混凝土類似，但由于砌體砂漿強(qiáng)度低，在高溫下更容易發(fā)生破壞。石材在高溫下易產(chǎn)生開裂、爆裂等現(xiàn)象，強(qiáng)度下降明顯。玻璃在高溫下會軟化、熔融，導(dǎo)致構(gòu)件變形。塑料材料可燃性強(qiáng)，在火災(zāi)中容易燃燒，并產(chǎn)生大量有毒煙氣。復(fù)合材料的耐火性能取決于基體和增強(qiáng)體材料的特性，通常需要進(jìn)行專門的耐火設(shè)計。

建筑結(jié)構(gòu)材料在火災(zāi)高溫環(huán)境下，會發(fā)生性能退化，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)破壞。因此，深入研究不同材料在火災(zāi)中的表現(xiàn)，采取有效的防火保護(hù)措施，對于提高建筑結(jié)構(gòu)的整體耐火性能，確保建筑物的火災(zāi)安全至關(guān)重要。同時，加強(qiáng)建筑材料的質(zhì)量控制，提高材料本身的耐火性能，為建筑火災(zāi)安全提供可靠保障。

3 建筑結(jié)構(gòu)材料對火災(zāi)擴(kuò)散的影響機(jī)制

3.1" 材料的導(dǎo)熱性能對火災(zāi)擴(kuò)散的影響

材料的導(dǎo)熱性能決定了熱量在材料內(nèi)部和不同材料間傳遞的速率。導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，如鋼材，熱量傳遞快，容易加速火災(zāi)的蔓延；相反，導(dǎo)熱系數(shù)低的材料，如混凝土，傳熱慢，可以發(fā)揮一定的隔熱作用，從而減緩火勢的擴(kuò)散。材料的比熱容也會影響其吸熱和散熱能力，進(jìn)而影響火災(zāi)溫度的變化[3]。通過合理選用導(dǎo)熱系數(shù)低、比熱容大的材料，可以有效延緩火災(zāi)初期建筑構(gòu)件溫度的快速上升，為人員疏散及救援工作贏得寶貴時間。同時，在建筑局部采用隔熱性能好的材料設(shè)置防火分隔，可以有效控制火災(zāi)在建筑內(nèi)部的蔓延范圍。

3.2" 材料的燃燒性能對火災(zāi)擴(kuò)散的影響

材料的燃燒性能直接影響火災(zāi)發(fā)展的速度和規(guī)模。可燃性強(qiáng)的材料在火災(zāi)中容易被點燃并快速燃燒，釋放出大量熱量，加速火勢蔓延。燃燒過程中還會產(chǎn)生大量煙氣，加速煙氣在建筑內(nèi)部迅速擴(kuò)散，威脅人員安全。木材、塑料等可燃材料燃燒時，火焰蔓延速度快，極易引起火災(zāi)迅速擴(kuò)大。相比之下，鋼材、混凝土等不燃材料雖然不會燃燒，但在高溫環(huán)境下會發(fā)生強(qiáng)度退化，影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，加強(qiáng)對建筑材料燃燒性能的研究至關(guān)重要，提高材料阻燃性能，控制可燃材料的使用，在必要時采取阻燃處理措施，以有效減緩火災(zāi)的擴(kuò)散速度。

3.3" 材料的力學(xué)性能對火災(zāi)擴(kuò)散的影響

材料的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性等，在火災(zāi)高溫環(huán)境下會發(fā)生退化，導(dǎo)致建筑構(gòu)件發(fā)生變形、破壞，影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，加速火災(zāi)擴(kuò)散。例如，鋼材在高溫條件下強(qiáng)度快速下降，引起鋼構(gòu)件過大變形，可能引發(fā)局部坍塌，進(jìn)而使火勢蔓延至鄰近區(qū)域?；炷猎诟邷叵聲霈F(xiàn)開裂、爆裂現(xiàn)象，導(dǎo)致保護(hù)層脫落，使鋼筋直接暴露于火焰中，進(jìn)一步削弱結(jié)構(gòu)承載力[4]。木材在燃燒過程中會發(fā)生炭化，導(dǎo)致截面減小，承載力下降，引起構(gòu)件破壞。因此，提高材料在高溫下的力學(xué)性能對于遏制火災(zāi)擴(kuò)散至關(guān)重要。可以采取設(shè)置保護(hù)層、噴涂隔熱材料等措施，以提高建筑構(gòu)件的耐火極限，延緩力學(xué)性能的退化，維持建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，阻止火災(zāi)蔓延。

4 提高建筑結(jié)構(gòu)材料耐火性能的措施

4.1" 選擇高耐火性能的材料

選用耐火性能好的建筑結(jié)構(gòu)材料，是提升建筑火災(zāi)安全性的基礎(chǔ)。材料的耐火性能主要取決于可燃性、導(dǎo)熱性、高溫力學(xué)性能等因素。在材料選擇時，應(yīng)優(yōu)先選用不燃或難燃材料，如混凝土、磚石、耐火鋼材等。這些材料在火災(zāi)高溫下不易燃燒或燃燒速度慢，能有效阻止火勢蔓延。

對于鋼結(jié)構(gòu)而言，可以選用耐火型鋼材，如耐火鋼、耐候鋼等，這些鋼材在高溫下強(qiáng)度和剛度下降的幅度較小，能維持較長時間的承載力?；炷量梢允褂酶邚?qiáng)混凝土、輕質(zhì)混凝土等，以提高混凝土的耐高溫性能。在某些特殊場所，還可以采用新型耐火材料，如陶瓷基復(fù)合材料、耐火隔熱涂料等，以進(jìn)一步提高建筑的耐火性能。選材時還應(yīng)考慮材料在高溫下的熱工性能。導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料傳熱速度較慢，有助于延緩火勢蔓延，隔熱保溫材料如巖棉、陶瓷纖維等可用于填充墻體、樓板等建筑構(gòu)件，以提高其隔熱性能。

4.2" 采用阻燃處理技術(shù)

對于一些難以避免使用的可燃材料，可以采用阻燃處理技術(shù)來提高其耐火性能。阻燃處理的目的是抑制材料的燃燒過程，減緩火勢的蔓延速度，為人員的安全疏散和火災(zāi)撲救贏得時間。常見的阻燃處理方法包括阻燃涂料涂覆、阻燃劑浸漬、阻燃材料貼面等。

木材作為建筑中常用的可燃材料之一，可以采用阻燃涂料或阻燃劑進(jìn)行表面處理，在木材表面形成一層保護(hù)層，遇火時可以產(chǎn)生絕熱和隔氧效果，延緩木材的燃燒過程。一些電纜、管線等關(guān)鍵設(shè)施也可以采用阻燃材料包裹，提高其耐火完整性。

阻燃處理的效果受材料種類、處理工藝、使用環(huán)境等多種因素影響，因此，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況合理選擇阻燃技術(shù)和材料，以確保最佳的阻燃效果。同時，阻燃材料在使用過程中可能會因為環(huán)境、時間等因素導(dǎo)致其性能發(fā)生退化，需要定期檢查和維護(hù)，必要時及時更換。

4.3" 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計

合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以延緩火災(zāi)擴(kuò)散，提高建筑整體的耐火性能。在建筑設(shè)計中，應(yīng)合理劃分防火分區(qū)，設(shè)置防火墻、防火卷簾等設(shè)施，以有效限制火災(zāi)在建筑內(nèi)部的蔓延。對于鋼結(jié)構(gòu)等敏感構(gòu)件，可以采取耐火保護(hù)措施，例如，涂覆防火涂料、設(shè)置防火包覆等，提高構(gòu)件的耐火極限。

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)耐火等級的具體要求，合理選擇構(gòu)件尺寸和配筋，必要時可增大保護(hù)層厚度，以提高構(gòu)件的耐火極限。此外，在一些關(guān)鍵部位，如樓梯間、疏散通道等，可采用耐火性能更高的材料，如耐火玻璃、防火門等，確保疏散路徑的安全性。

5 案例分析

以上海市靜安區(qū)某公寓大樓特別重大火災(zāi)事故為例[5]，該事故造成58人遇難，71人受傷。據(jù)調(diào)查，起火點位于10樓，直接原因是施工人員違規(guī)操作，電焊濺落的金屬熔融物引燃下方腳手架上的可燃材料。這一火災(zāi)事故反映出外墻保溫材料的防火隱患。通過分析得出，建筑結(jié)構(gòu)材料的耐火性能對建筑火災(zāi)安全具有重大影響。若可燃性材料缺乏有效的阻燃保護(hù)措施，極易引發(fā)火勢快速蔓延，給人員疏散和消防救援帶來困難。因此，在建筑設(shè)計和材料選用中，必須高度重視構(gòu)件的耐火性能，加強(qiáng)材料的阻燃處理和防火保護(hù)措施，為人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供有力保障。

6 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇和使用對火災(zāi)的蔓延具有重要影響。通過合理選擇高耐火性能的材料、采用阻燃處理技術(shù)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計等措施，可以有效提高建筑物的火災(zāi)安全性能，延緩火災(zāi)蔓延。在建筑設(shè)計和施工過程中，應(yīng)高度重視建筑結(jié)構(gòu)材料的耐火性能，加強(qiáng)對火災(zāi)蔓延機(jī)理的研究，不斷提高建筑物的火災(zāi)安全水平，保障人民生命財產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉良德.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)后的構(gòu)件損傷評估與鑒定分析[J].福建建材，2022（11）：60-62+56.

[3]賴雨薇.論泡沫彩鋼板結(jié)構(gòu)建筑的安全隱患和防火策略[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（21）：210-211.

[4]丁宏軍.論建筑火災(zāi)疏散與疏散時間[J].建筑電氣，2020，

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[5]上海市靜安區(qū)人民政府.“11·15”特別重大火災(zāi)事故處理決

定公布[EB/OL].https：//www.jingan.gov.cn/rmtzx/003001/

20110614/b205ff94-b54a-40d1-ac97-8e842a76538e.html