火灾状态下玻璃破碎的文献计量学分析

杨文欣 宋乐源 沙忠沅 陈露梅 仝艳民

摘要：为了解国内外火灾状态下玻璃破碎痕迹研究文献的发展动态，以“中国知网”和“谷歌学术”为数据源，对国内外研究文献进行人工查询，系统整理了国内外对于火灾状态下玻璃破碎的研究文献，通过对文献年份、作者、研究机构和期刊分布四个方面的文献特征进行分析评价，总结国内外在这一领域的研究历史和发展动态，为有关研究团队和机构提供参考。

关键词：火灾;玻璃破碎;文献计量学

玻璃作为建筑物中力学性能相对较为脆弱的一部分，在火灾状态下会有不同程度的失效，往往容易破碎，原本不透风的屏障就会形成新的通风口，导致火势从玻璃窗口蔓延至其他楼层或建筑物内，同时会有新鲜气流进入建筑物内，加速火势发展，使建筑内原先设置的防火门、防火墙等失去其应有的作用，有时还会引起灾难性的轰燃、回燃，给社会造成更大的生命和财产损失。玻璃碎片的脱落，还可能影响人员的安全疏散和消防队员的救援，甚至在火灾中破碎的玻璃从高空坠落直接对人体造成伤害。因此火灾下玻璃破碎研究既可以减缓火灾状态下因玻璃破碎导致的事故严重程度，还可作为火灾调查人员提供起火原因判断的依据，并且对制定人员安全疏散方案和灭火救援方案具有重要的参考意义。为了解国内外对玻璃破碎研究现状，文章应用计量学分析的方法对相关文献进行分析，以期为今后玻璃破碎的研究和发展提供参考。

一、文献来源与研究方法

以“中国知网”和“谷歌学术”为分析数据源，本研究以“玻璃破碎”“玻璃破裂”“玻璃物证”“Glass breaking”等作为关键词进行检索。通过人工检索的方法对国内外1926—2021年有关火灾状态下玻璃破碎研究的各个方向进行检索收集，通过检索收集到火灾状态下玻璃破碎国外文献共43篇，国内相关文献171篇，共筛选出214篇文献并通过计量学的方法进行分析。

二、基于计量学对玻璃破碎文献分析

（一）文献的年度分布

从检索的214篇文献来看，国外学者对玻璃破碎研究起步较早，相比国内研究提前64年，研究时期划分如表1所示。

1.研究初期（1926—1988年）

这一时期历经64年，国外文献6篇，国内未见文献，国内外文献合计6篇，平均0.09篇/年。国外学者1926年的玻璃破碎研究是对汞血压计玻璃管的意外断裂，不能对火灾状态下玻璃破碎提供参考意义。直到1949年国外学者Norman J.Thompson进行了玻璃窗的爆炸试验，分析不同施压速率对玻璃破损的影响[1]，这是第一次研究火灾下玻璃破碎的论文，从此国外开启了对玻璃破碎的探索，对研究火灾状态下的玻璃破碎具有真正的指导意义。

2.研究中期（1989—2016年）

这一时期历经27年，国外文献19篇，国内文献92篇，国内外文献合计111篇，平均4.1篇/年。这一时期的文献数量大幅增加，国内研究人员开始重视火灾下玻璃破碎的研究。1989年张新民根据送检的碎玻璃，确定玻璃是从哪一面击碎的，来判断案件性质[16]，这是第一篇研究玻璃破碎的文献。

3.近期研究（2017—2021年）

这一时期是近五年，对国内外研究文献数量进行划分，其中国外文献18篇，国内文献79篇，国内外文献合计97篇，平均19.4篇/年。近五年国内学者发表了大量关于火灾下玻璃破碎痕迹的文章，总体来看对于玻璃破碎的研究，国内学者虽然起步较晚，但论文发表数量的增长趋势较大，表明国内研究人员越来越重视火灾安全领域的研究。但国内研究人员在国际性期刊发文仅有15篇，国际影响力不够。

（二）玻璃破碎研究机构分布

通过对国内外214篇文献统计，将国内外第一作者发表火灾下玻璃破碎研究论文数量≥3篇的机构作为该领域的核心机构，结果如表2所示。

国内核心机构有6个，这些机构的发文总量为55篇，约占国内总文献量的三分之一，表明这些研究机构是我国研究玻璃破碎的核心机构。这些机构中以中国科学技术大学、中国人民警察部队学院、中国刑事警察学院科研团队的研究成果最为丰厚，这三所研究机构团队发文总量为45篇，占核心研究机构发文总量的81.9%，成为国内研究玻璃破碎最为活跃的机构。中国科学技术大学以研究热状态下的玻璃破裂和软件模拟玻璃破碎为主，中国人民警察部队学院以热状态下玻璃破碎和热状态下消防射水导致玻璃破碎研究为主，中国刑事警察学院以机械外力导致玻璃破碎的案件分析为主要研究方向。

国外核心机构有4个，这些机构的发文总量为15篇，这些研究机构以TechnicalResearchCentreof Finland、FireTechnologyLaboratory、Departmentof MechanicalEngineering的科研团队研究成果最为丰厚，这三所研究机构发文总量为12篇，占国外核心研究机构发文总量的80.0%，成为国外研究玻璃破碎最为活跃的机构，这三所国外研究机构都是以实体试验的方式展开研究。

（三）玻璃破碎研究人员分布

选取国外发文数量≥2篇和国内发文数量≥3篇的第一作者，对其发文数量及占比做出统计，如表3所示。

从中可知国内的核心作者有4位，其中王禹对玻璃破碎研究贡献文章12篇，发文数量占比国内研究玻璃破碎核心作者发文数量的52.2%，是对玻璃破碎研究贡献数量最大的作者，王禹对玻璃破碎的研究主要集中于2015—2019年，其中英文文献居多[2-6]，侧重于建筑安全防火设计角度。张庆文对玻璃破碎研究贡献文章4篇，发文数量占比17.4%，张庆文针对玻璃破碎文献主要集中在2006—2007年，文献均为中文文献[7-8]，主要从防火性能化参数设计角度分析。陈昊东对玻璃破碎研究贡献文章4篇[9]，发文数量占比17.4%，其英文文献和中文文献各占一半，侧重于对玻璃破碎机理的研究分析。

国外的核心作者有3位，其中Olavi Keski-Rahkonen学者对玻璃破碎研究贡献文章为3篇[10-12]，发文数量占比国外研究玻璃破碎核心作者发文数量的37.5%，該学者早在1988年就对玻璃破碎有所研究，其发文集中于1988—1991年，是国外早期研究玻璃破碎的核心人员，偏向于玻璃破碎应力学角度的研究。A.Vedrtnam对玻璃破碎研究贡献文章3篇[13-15]，发文数量占比37.5%，与Olavi Keski-Rahkonen学者发文数量持平，其主要研究集中于2018—2020年，主要侧重于玻璃破碎数值结构评估，是国外近几年研究玻璃破碎的核心人员。

（四）文献的发布期刊分布

选取刊登数量≥3篇的期刊为玻璃破碎研究领域的核心期刊，并对其发文数量及占比做出统计，如表4所示。

从中可知国内核心期刊有7家，这些期刊中《消防科学与技术》《中国科学技术大学学报》《火灾科学》《燃烧科学与技术》是第九版北大中文核心期刊。其中《消防科学与技术》期刊发文最多，刊登玻璃破碎类文章20篇，占国内刊登玻璃破碎核心期刊的33.3%，其次是《刑事技术》期刊发文14篇，占比23.3%，《中国科学技术大学学报》刊文9篇，占比15.0%。

国外核心期刊有6家，是国外发表玻璃破碎文章的主要阵地。其中《Fire safety journal》期刊是国外刊登玻璃破碎类型文章最多的期刊，发表玻璃破碎文章9篇，占国外刊登玻璃破碎文章的32.2%，是国外刊登玻璃破碎核心期刊的三分之一。《Construction and building Materials》期刊发文5篇，占比17.8%。《The Journal of the Acoustical society of America》期刊发文4篇，占比14.3%。

三、结语

通过对国内外214篇文章的计量学分析发现，国外学者对于火灾状态下玻璃破碎的研究起步较早，国内研究玻璃破碎虽起步较晚，但在2000年后该领域的研究文献数量大幅度上升。国内刊物《消防科学与技术》和国外刊物《Fire safety journal》是刊登此领域文章的最主要的期刊，是消防科学领域所认可的具有权威性和专业性的期刊。

总体来看，国内玻璃破碎研究呈快速发展的良好态势，在玻璃破碎研究领域已经取得丰硕的成果，国内的核心团队、核心机构已经形成。目前核心机构领头羊为中国科学技术大学，其主要研究人员为王禹和张庆文，为中国玻璃破碎的研究起引导作用，推动着中国玻璃破碎研究的发展。相比之下，国内相关论文在国际性期刊的发文数量极少，对于该领域的研究创新性不足，在玻璃破碎研究深度方面征途漫漫，唯有奋斗！

参考文献：

[1]NJ Thompson，EW Cousins.Explosion Testson Glass Windows，Effect on Glass Breakage ofVarying the Rate of Pressure Application[J].Journal of the American Ceramic Society，1949，32（10）.

[2]Wang Y，Rush D.Determination of Critical Fallout Condition of Tempered Glass in an Enclosure Fire[J].Fire Safety Journal，2018，101：18-24.

[3]Wang Y，Xie Q，Zhang Y，et al.Sensitivity Analysis of Influencing Factors on Glass Faade Breakage in Fire[J].Fire Safety Journal，2018，98：38-47.

[4]Wang Y.The Breakage Behavior of Different Types of Glazing in a Fire[C]//Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology.Springer，Singapore，2018：549-560.

[5]Wang Y，Zhang Y，Wang Q，et al.The Effect of Glass Panel Dimension on the Fire Response of Glass Facades[J].Construction and Building Materials，2018，181：588-597.

[6]Yang Y，Chow C L.Transient Temperature Fields and Thermal Stress Fields in Glazing of Different Thicknesses Exposed to Heat Radiation[J].Construction and Building Materials，2018，193：589-603.

[7]张庆文.受限空间火灾环境下玻璃破裂行为研究[D].合肥：中国科学技术大学，2006.

[8]张庆文，张和平，万玉田，等.4mm单层浮法玻璃全尺寸火灾实验研究[J].燃烧科学与技术，2007，13（01）：67-71.

[9]陈昊东，王青松，孙金华.火灾环境下玻璃首次破裂时间的模拟预测[C]//第25届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册），2016：452-455.

[10]Olavi Keski‐Rahkonen.Breaking of Window Glass Close to Fire，II：Circular panes[J].Fire and Materials，1991，15（1）.

[11]O.Keski‐Rahkonen.Theoretical Estimation of Critical Fire Load Close to an Unprotected Steel Member[J]. Fire and Materials，1988，12（4）.

[12]Olavi Keski‐Rahkonen.Breaking of window glass close to fire[J].Fire and Materials，1988，12（2）.

[13]A.Vedrtnam，C.Bedon，M.A.Youssef，et al.Experimental and Numerical Structural Assessment of Transparent and Tinted Glass During Fire Exposure[J].Construction and Building Materials，2020，250（C）.

[14]A.Vedrtnam，S.J.Pawar.Ring-on-ring Testing of Laminated Glass with Polyvinyl Butyral and Ethyl Vinyl Acetate Inter-layers of Different Critical Thicknesses[J].Journal of the Australian Ceramic Society，2019，55（11）.

[15]A.Vedrtnam，S.J.Pawar.Experimental and Simulation Studies on Fatigue Behavior of Laminated Glass Having Polyvinyl Butyral and Ethyl Vinyl Acetate Interlayers[J].Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures，2018，41（6）.

[16]張新民.玻璃破碎痕迹鉴定1例[J].刑事技术，1989（01）：40.

基金项目：国家级大学生创新训练计划，项目编号：202010677037。

通讯作者：仝艳民 （1980.06—） ，女，河北廊坊人，硕士，讲师，研究方向：消防安全风险评估和火灾调查学。