消防工程師《綜合能力》鞏固重點：結構耐火

建筑結構是由若干基本構件通過一定連接方式構成的整體。在建筑結構中，所有能使結構產生內力和變形的因素統(tǒng)稱為作用。除了直接以力的形式出現的作用會在結構中產生內力和變形外，其他作用，如溫度的變化、混凝土收縮、基礎不均勻沉降等也可在結構中產生內力和變形。直接以力的形式出現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，設計合理的建筑結構能安全可靠地承受并傳遞各種荷載和間接作用。

但是，在進行建筑結構設計時，不能僅考慮正常使用狀態(tài)下建筑結構的荷載和間接作用，而同時應充分考慮非正常狀態(tài)的作用效應組合，如火災情況。這是因為火災產生的高溫會對建筑構件帶來極大的破壞作用。下面以我國常用的建筑結構構件材料鋼筋混凝土為例進行說明。在高溫作用下，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，其強度和彈性模量隨溫度升高而降低。

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

并且在火災時，鋼筋與混凝土間的粘結強度也隨溫度升高而呈下降趨勢。對于鋼筋混凝土超靜定結構而言，構件的熱膨脹會使相鄰構件產生過大位移，從而危及相鄰構件穩(wěn)定性和承載力。

因此，建筑結構防火設計在建筑防火設計中的作用舉足輕重。從各國的規(guī)范來看，其具體規(guī)定內容雖然不同，但其消防安全總目標卻大同小異，其中最重要的就是保護人的生命和財產安全。就保護人的生命安全而言，結構防火在所有建筑類型中都是重要的。這是因為：

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

2)為消防隊員在建筑內所有人員撤出后進入建筑內實施滅火提供生命安全保證。

就保護財產安全而言，結構防火的重要性更是不言而喻。在火災初級階段，盡管結構耐火能力所起的作用不大，但如果初期火災沒有得到成功控制而使火災繼續(xù)增長，良好結構耐火性能的作用明顯。在消防隊員實施滅火之前，結構構件可以有效地將火災控制在起火區(qū)域或某個防火分區(qū)內，從而減少火災和煙氣對建筑內的物品和建筑結構所造成的破壞，同樣也可減少災后修復難度、費用和時間。建筑結構性能化設計目標、功能目標和性能目標如下：

(1)設計目標。在火災作用下，建筑結構應能在合理的消防投入基礎上，保持足夠的完整性能、隔熱性能或承載力或同時保持其中兩個或三個性能。

(2)功能目標①建筑構件能避免因其在火災中發(fā)生變形或破壞而導致建筑結構的嚴重破壞或失去承載力;

②不會因構件的破壞而危及建筑內部人員的疏散安全和滅火救援人員的安全;

③避免結構在火災中因變形、垮塌而難以修復或影響重要功能的使用、減少災后結構的修復費用和難度，縮短結構功能的恢復期;

④預防因構件破壞而加劇火災或導致火災蔓延至其它防火區(qū)域或相鄰建筑物。

3)性能要求(1)建筑構件的耐火性能應與構件的功能、建筑的功能與用途、建筑內的預計火災荷載、火災強度及其持續(xù)時間、建筑高度與體量以及建筑內外的消防設施相適應;

(2)建筑承重構件在火災作用下，應具有足夠的承載力;

(3)建筑分隔構件的燃燒性能和耐火極限在設計所需時間內應能防止火災和煙氣的蔓延;

(4)建筑物中各構件的耐火性能應具有合理的關系;

(5)建筑構件在火災作用下的變形不應超過允許變形值;

(6)建筑結構所提供的安全水平應與現行國家標準的規(guī)定等效。