火灾下建筑结构抗火性能和人员疏散分析

李 梦 颖

(山西省消防总队晋中支队榆次大队，山西 晋中 030600)

火灾属于一种较为严重的灾害，如果建筑物发生火灾，有可能会导致整个建筑物内人员生命安全受到威胁，给消防救援工作带来一定的危害和困难。消防人员进行人员疏散，需要初步了解建筑结构情况，结合实际情况，及时制定科学可行的人员疏散方案，从而成功将遇灾人员疏散到安全地带，保证人民生命安全。

1 建筑结构抗火性能

当前，主流的建筑结构主要是钢筋混凝土结构，部分建筑主要使用的是其他类型的结构，例如木质结构、钢架结构等，本文主要是从钢筋混凝土结构的抗火性能方面进行阐述的。首先要制定一套相对合理、方便、实用的结构抗火设计方案，这样能够保障火灾在一定的时期内拥有足够的承载力，以方便组织人员撤离，同时也有助于消防员灭火等工作的进行。其次是针对火灾后结构损伤程度进行科学、准确的评价，以此作为依据，制定相应的修复加固方案，从而保障火灾后，修复结构足够安全，能够最大程度的发挥经济效益。

2 安全疏散时间合理确定

若建筑物发生火灾，可以快速的将建筑物内的受灾人员进行疏散，使其到达安全区域，这样能够避免火灾导致大量人员伤亡。人员是否能够被疏散到安全区域，取决于遭受火灾的建筑内遇灾人员是否能够在火灾发展到对人员安全构成威胁之前到达安全场地。对此，需要对建筑物火灾对遇灾人员安全构成威胁的时间进行明确，该时间段则为安全疏散时间。遇灾人员可以从着火的建筑物当中疏散出来，该时间为必要安全疏散时间，这两者之间需要达到一定条件，在此基础上才能够对人员进行安全疏散。

火灾的大体过程是起火、初期增长、充分发展、火势减弱、熄灭等五个阶段。人员在进行具体疏散过程中，一般需要进行相应的观察，然后为行动做准备，疏散行为，疏散到安全场地等阶段。对此，相应管理人员则可以将疏散时间和必要安全疏散时间两者进行结合。两者关系如图1所示。

从图1可以看出，遇灾人员是否可以被安全疏散，最大的影响因素在于安全疏散的时间和必须安全疏散的时间两个内容[1]。如果火灾继续发展，达到对人产生安全的时间，这一内容主要取决于建筑物结构和材料、火灾强度、控火以及灭火系统等方面的因素，和火灾的蔓延和烟气等的疏流过程之间存在较为密切的联系。当人员被疏散到安全场地时，这一时间大多情况下取决于人员密度、人员火灾应急能力、人员在安全逃生方面的教育培训程度等。如果人员被疏散到安全场所所需时间比火灾发展到对人安全带来威胁的时间短，就可以判断这一火灾现场人员能够被安全疏散。

3 建筑结构抗火性能和人员疏散两者的关系

结构抗火性能研究以及人员疏散研究，两者存在相同的目的性，也就是在火灾发生过程中，为了能够确保建筑物内部人员的生命安全。但是，人们对两者之间的关系研究还不是十分完善。在火灾下，人们最为关注的问题就是如何尽快进行人员疏散，而在结构抗火性能的具体研究过程中，人们最为关注的问题是结构的临界温度，在特定的火灾场景当中，火灾温度和时间之间存在着一定的函数关系，人们可以结合结构的临界温度，对结构破坏所需要的时间进行计算。

3.1 结构破坏影响范围和人员疏散通道之间的关系

建筑结构在火灾当中被破坏的过程是一个逐渐发展的过程，破坏所影响的范围也是不断增大的，结构的破坏对人员的疏散通道带来影响之前，在建筑物当中，人员在疏散过程中，能够对疏散通道进行安全应用，这种情况下，结构火灾下，性能可以对建筑内人员疏散安全提供保障[2]。相反，如果火灾下，结构破坏的范围加大，对人员疏散通道带来影响，导致通道中构件下坠，从而促使疏散通道被堵塞，当通道发生较大变形，甚至倒塌，原有疏散通道线路则会被切断，在相应建筑物当中，剩余的人员很难从建筑物内被安全疏散，这就会导致人员被困，也有可能会导致人员安全受到影响。借助相应时间参数，针对这一情况进行分析，如果结构破坏的范围被火灾扩大到疏散通道的所需时间为t1，而建筑物内部人员通过这一疏散通道的时间为t2。和上述安全疏散时间相似，如果t1比t2大，就证明该建筑结构能够确保疏散通道在具体疏散过程中可以正常使用，如果相反，则证明该建筑结构难以确保火灾下人员安全疏散，这种情况下，工作人员可以适当的调整疏散方案，或者适当的提升建筑结构抗火性能[3]。

3.2 结构倒塌时间和人员安全疏散时间的关系

当建筑结构破坏，对人员疏散带来极大的影响，有可能会导致建筑物局部、甚至整体全部倒塌。在这种情况下，结构倒塌的区域内，当建筑物当中人员全部被疏散到安全区域之前，结构倒塌区域不会发生破坏。以某建筑结构为例，该建筑结构的底层位置中柱因为火灾而失效，此后该建筑结构中间两跨可能会出现局部倒塌，在这种情况下结构中间的两跨属于结构倒塌区域，而结构两个边跨属于安全区域。在结构倒塌区域内部，人员被全部疏散到安全区域之前，如果结构出现局部倒塌，则会导致建筑当中人员面临生命危险，但是如果中间两跨内人员全部被疏散到安全区域之前，结构倒塌位置不出现破坏，这种情况下则认为该结构拥有确保人员安全疏散的能力。

借助相应时间参数，对这一情况作出说明，假设在结构火灾当中，倒塌区域被破坏的时间是t3，在该倒塌区域内部，将人员疏散到安全区域内所需要的时间t4。那么t3比t4短，则证明该结构出现倒塌时，在倒塌的区域内，相关人员很难全部安全疏散到安全区域。上述两种关系分别对应结构火灾下发生不同程度的破坏情况，其中第一种关系当中的结构破坏范围相对较小，所影响的区域也较小，因此其比较适合结构出现构件破坏或者小范围局部倒塌的情况中。第二种关系当中，结构破坏的范围相对较大，所影响的区域也相对较大。比较适合应用在大范围局部倒塌，甚至得以整体倒塌带来影响的情况下[4]。对此，建筑结构在火灾下，有可能会被破坏，但是一定要确保其破坏的范围对人员疏散通道的使用不带来影响。对于结构而言，如果在火灾下不发生倒塌，但是一定要确保倒塌区域内的人员在倒塌发生前，全部疏散到安全区域。

4 结语

我国城市化建设不断加快，建筑物层数越来越多，规模越来越大。建筑物火灾呈现出逐年上升趋势，对于建筑结构的抗火性能的研究已经成为一个热点问题，钢筋混凝土被广泛应用在建筑结构当中。建筑结构抗火性能，直接影响火灾下人员疏散成功率。因此，建筑物结构抗火性能十分重要，消防人员制定人员疏散方案时，一定要了解建筑物结构的抗火性能，从而在建筑物结构破坏影响消防通道之前，成功对人员进行疏散。