建筑结构防火研究的现状与发展

（白山市建筑工程勘察设计院，吉林 白山 134300）

建筑结构防火研究的现状与发展

李洪朋

（白山市建筑工程勘察设计院，吉林 白山 134300）

建筑防火的安全性被更多的居民所关心着。如何解决高大居民建筑的防火安全问题一直是我们所担心的问题，建筑结构设计人员对此也应该多加用心。

建筑物；防火；现状的研究；发展

钢筋水泥作为我们建筑居民住宅的主要支撑填充结构的现在，可以看出这是对钢铁、水泥以及防火疏散设计的一个考验，在很多的重大火灾中钢筋并不是最好的耐火物品。大火在燃烧时释放出的巨大热量会让钢筋在水泥中弯曲变形，时间一长更是出现融化现象，在这个时候由于下面承受不住顶层的压力就会塌陷。这也是许多居民建筑在火灾中如此不堪一击的原因。

一、 我国对于建筑结构的研究

房屋的防火问题并不是在现代才出现的东西，而是随着建筑行业的兴起而逐步的形成的，有着非常悠久的历史。也是在社会上经常引起注意的问题。从古至今我国的防火问题就是在施工以及住宅设计方面的一个重要问题。一直以来我国也对建筑防火进行了大量的研究与试验，但还是存在着一些不足与困惑。

在我国的房屋防火建造上我国还是落后于国际上的其他国家很长一段时间。在二十世纪中期。苏维埃就首先的发布了建筑防火方面的标准。耐热钢筋混凝土的设计。虽然是设想，但是这已经是走在我国前沿最早的相关标准了。再其次美国瑞典法国也随即颁布了建筑防火方面的标准，这也是后世进行建筑防火的一个根据。

虽然我国在这一研究中处于落后地位，落后了其他国家很多年 。但是通过我国孜孜不倦的研究现在已经成功的赶上其他发达国家的研究进程。

二、 居民建筑结构防火设计的方法

根据国外的建筑防火的研究现状来看，很多的学者进行了大量的研究以及实验。虽然采用的方法不足唯一，就连实验的侧重方向也很是不同。就研究问题而言，主要是分以下几种：

2.1 对于居民建筑的结构部件防火的设计方法。对于居民建筑的结构部件防火的设计方法最主要的特点就是进行结构防火设计时，可以根据居民建筑构件耐火的时间来按照相应的标准来采取防火措施。这种针对性强操作容易的方法很容易被人直观的看出结果。很容易被大众所介绍。应用起来不用根据环境直接可以进行试验。但是这种方式不足的地方是根据实验的结构防火设计而言存在了比较大的隐患，这种实验的缺陷对于居民建筑物中结构的荷载分布大小不一。因为这些部件构件分布并不是一成不变的。所以我们实验的时候所用的结构部件一定要和建筑中所使用的结构部件相同这样才能保证了我们实验的正确性。

建筑结构中结构部件的底端约束的情况对于实验的影响结果在结构部件中相邻的两个部件会受到其他结构部件的影响，在其中约束的状况不一样，建筑结构的承载能力以及对于火灾的释放热度所吸收的情况也不尽相同，在这两方面而言结构部件的耐火能力就受到了影响。在实验中很难的全面的进行下去。

2.2 计算在建筑结构的构件防火设计。为了考虑在建筑结构的构件分布以及荷载大小和对于顶端底部构件相互约束对于构件的耐火极限的影响。按照实际中的情况对于构件进行了耐火测试。但是这样的试验方法带现代的技术而已达不到，而且这种试验方法十分的昂贵对于不同条件下的不同结构的结构部件进行在标准升温下的耐火考验，在构件达到吸热极限以及耐火极限之后就可以确定耐火程度了。在耐火测试的时候我们可以直接的按照各种相应的防火灭火措施来观察结构部件的变化程度以及对哪一种的防火措施最能起到作用进行判断。

2.3 基于计算的结构防火设计方法。结构的主要功能是作为整体承受荷载。火灾下结构单个构件的破坏，并不一定意味着整体结构破坏。一般情况下，结构局部少数构件发生破坏，将引起结构内力重分布，结构仍具有一定继续承受荷载的能力，当结构防火设计以防止整体结构倒塌为目的时，则基于整体结构的承载能力极限状态进行防火设计更为合理。

三、房屋建筑抗火实验中数值的计算方法

有限差分法。有限差分法是在科研方面采用比较早的，也是最普遍的方法。这种方法的特点是：将求解区域用与坐标轴平行的一系列网格线的交点所组成的点的集合来代替，然后用用相应的差分表达式控制方程中每一个导数，从而形成每个节点的代数方程，每个方程代表特定节点以及附近其他节点的未知值。用这种方法可以将微分方程和边界条件的求解问题转化为线性代数方程的求解问题。这种方法的缺点是只能适用于规则的差分网格，比如正方形、矩形、正三角形的网格。所以，建筑构件内的温度场复杂的非线性瞬态问题，计算时在空间域上采用有限元法，在时间域上采用有限差分法，充分利用两者优点来计算建筑构件内温度场各种数据。

四、防火设计的发展趋势

随着科技水平的发展，尤其是高速计算机的广泛应用与普及，使人们利用结构分析方法进行耐火设计成为可能。同时，人们也逐渐认识到，利用标准耐火试验结果去直接指导实际耐火设计具有相对片面性。所以，目前耐火设计研究有以下的趋势。

4.1 建立分析模型。用过去标准耐火试验研究方法掌握了各类构件在火灾温度和重力荷载共同作用下的破坏机理后，建立构件在火灾条件下的分析模型，使用计算机数值模拟研究更为科学合理，所以研究方法正在由构件的破坏性实验方法向结构分析方法过渡。

4.2 构件组合。由于单一构件在火灾中产生的温度内力与框架或其它超静定结构产生的温度内力差别甚大，所以研究对象正在由单一构件转向构件组合单元。

4.3 结构转型。由于钢结构耐火研究开展较早，研究得也较深入，而混凝土结构已被证明同样会在火灾中垮塌，所以研究的结构形式正在由钢结构向钢筋混凝土结构发展。

结语

在我国防火意识还是不够的强大，对于培养众人防火意识刻不容缓。这样才能解决根本问题。对于我国的建筑结构防火这一研究比起其他国家我们落后不少但是我国凭着一股不服输的劲头，已经超赶了一些国家。而且在研究项目以及防火对策的提出上，我国都优先于其他国家。在建筑上我国的建筑防火分析设计方法已经融入了我国寻常的建筑建造中。并且随着时间以及研究的不断深入我们国家的防火技术会更加的合理化实用化。

[1]高层民用建筑设计防火规范[J]．2005,95（01）．

[2]李引擎，马道贞，等．钢筋混凝土结构构件防火计算和构造[J]．2005．

TU31

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