火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)抗火性能和人員疏散分析

李 夢(mèng) 穎

(山西省消防總隊(duì)晉中支隊(duì)榆次大隊(duì)，山西 晉中 030600)

火災(zāi)屬于一種較為嚴(yán)重的災(zāi)害，如果建筑物發(fā)生火災(zāi)，有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑物內(nèi)人員生命安全受到威脅，給消防救援工作帶來一定的危害和困難。消防人員進(jìn)行人員疏散，需要初步了解建筑結(jié)構(gòu)情況，結(jié)合實(shí)際情況，及時(shí)制定科學(xué)可行的人員疏散方案，從而成功將遇災(zāi)人員疏散到安全地帶，保證人民生命安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗火性能

當(dāng)前，主流的建筑結(jié)構(gòu)主要是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，部分建筑主要使用的是其他類型的結(jié)構(gòu)，例如木質(zhì)結(jié)構(gòu)、鋼架結(jié)構(gòu)等，本文主要是從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗火性能方面進(jìn)行闡述的。首先要制定一套相對(duì)合理、方便、實(shí)用的結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方案，這樣能夠保障火災(zāi)在一定的時(shí)期內(nèi)擁有足夠的承載力，以方便組織人員撤離，同時(shí)也有助于消防員滅火等工作的進(jìn)行。其次是針對(duì)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)損傷程度進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，以此作為依據(jù)，制定相應(yīng)的修復(fù)加固方案，從而保障火災(zāi)后，修復(fù)結(jié)構(gòu)足夠安全，能夠最大程度的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。

2 安全疏散時(shí)間合理確定

若建筑物發(fā)生火災(zāi)，可以快速的將建筑物內(nèi)的受災(zāi)人員進(jìn)行疏散，使其到達(dá)安全區(qū)域，這樣能夠避免火災(zāi)導(dǎo)致大量人員傷亡。人員是否能夠被疏散到安全區(qū)域，取決于遭受火災(zāi)的建筑內(nèi)遇災(zāi)人員是否能夠在火災(zāi)發(fā)展到對(duì)人員安全構(gòu)成威脅之前到達(dá)安全場(chǎng)地。對(duì)此，需要對(duì)建筑物火災(zāi)對(duì)遇災(zāi)人員安全構(gòu)成威脅的時(shí)間進(jìn)行明確，該時(shí)間段則為安全疏散時(shí)間。遇災(zāi)人員可以從著火的建筑物當(dāng)中疏散出來，該時(shí)間為必要安全疏散時(shí)間，這兩者之間需要達(dá)到一定條件，在此基礎(chǔ)上才能夠?qū)θ藛T進(jìn)行安全疏散。

火災(zāi)的大體過程是起火、初期增長(zhǎng)、充分發(fā)展、火勢(shì)減弱、熄滅等五個(gè)階段。人員在進(jìn)行具體疏散過程中，一般需要進(jìn)行相應(yīng)的觀察，然后為行動(dòng)做準(zhǔn)備，疏散行為，疏散到安全場(chǎng)地等階段。對(duì)此，相應(yīng)管理人員則可以將疏散時(shí)間和必要安全疏散時(shí)間兩者進(jìn)行結(jié)合。兩者關(guān)系如圖1所示。

從圖1可以看出，遇災(zāi)人員是否可以被安全疏散，最大的影響因素在于安全疏散的時(shí)間和必須安全疏散的時(shí)間兩個(gè)內(nèi)容[1]。如果火災(zāi)繼續(xù)發(fā)展，達(dá)到對(duì)人產(chǎn)生安全的時(shí)間，這一內(nèi)容主要取決于建筑物結(jié)構(gòu)和材料、火災(zāi)強(qiáng)度、控火以及滅火系統(tǒng)等方面的因素，和火災(zāi)的蔓延和煙氣等的疏流過程之間存在較為密切的聯(lián)系。當(dāng)人員被疏散到安全場(chǎng)地時(shí)，這一時(shí)間大多情況下取決于人員密度、人員火災(zāi)應(yīng)急能力、人員在安全逃生方面的教育培訓(xùn)程度等。如果人員被疏散到安全場(chǎng)所所需時(shí)間比火災(zāi)發(fā)展到對(duì)人安全帶來威脅的時(shí)間短，就可以判斷這一火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員能夠被安全疏散。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗火性能和人員疏散兩者的關(guān)系

結(jié)構(gòu)抗火性能研究以及人員疏散研究，兩者存在相同的目的性，也就是在火災(zāi)發(fā)生過程中，為了能夠確保建筑物內(nèi)部人員的生命安全。但是，人們對(duì)兩者之間的關(guān)系研究還不是十分完善。在火災(zāi)下，人們最為關(guān)注的問題就是如何盡快進(jìn)行人員疏散，而在結(jié)構(gòu)抗火性能的具體研究過程中，人們最為關(guān)注的問題是結(jié)構(gòu)的臨界溫度，在特定的火災(zāi)場(chǎng)景當(dāng)中，火災(zāi)溫度和時(shí)間之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系，人們可以結(jié)合結(jié)構(gòu)的臨界溫度，對(duì)結(jié)構(gòu)破壞所需要的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。

3.1 結(jié)構(gòu)破壞影響范圍和人員疏散通道之間的關(guān)系

建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)當(dāng)中被破壞的過程是一個(gè)逐漸發(fā)展的過程，破壞所影響的范圍也是不斷增大的，結(jié)構(gòu)的破壞對(duì)人員的疏散通道帶來影響之前，在建筑物當(dāng)中，人員在疏散過程中，能夠?qū)κ枭⑼ǖ肋M(jìn)行安全應(yīng)用，這種情況下，結(jié)構(gòu)火災(zāi)下，性能可以對(duì)建筑內(nèi)人員疏散安全提供保障[2]。相反，如果火災(zāi)下，結(jié)構(gòu)破壞的范圍加大，對(duì)人員疏散通道帶來影響，導(dǎo)致通道中構(gòu)件下墜，從而促使疏散通道被堵塞，當(dāng)通道發(fā)生較大變形，甚至倒塌，原有疏散通道線路則會(huì)被切斷，在相應(yīng)建筑物當(dāng)中，剩余的人員很難從建筑物內(nèi)被安全疏散，這就會(huì)導(dǎo)致人員被困，也有可能會(huì)導(dǎo)致人員安全受到影響。借助相應(yīng)時(shí)間參數(shù)，針對(duì)這一情況進(jìn)行分析，如果結(jié)構(gòu)破壞的范圍被火災(zāi)擴(kuò)大到疏散通道的所需時(shí)間為t1，而建筑物內(nèi)部人員通過這一疏散通道的時(shí)間為t2。和上述安全疏散時(shí)間相似，如果t1比t2大，就證明該建筑結(jié)構(gòu)能夠確保疏散通道在具體疏散過程中可以正常使用，如果相反，則證明該建筑結(jié)構(gòu)難以確?；馂?zāi)下人員安全疏散，這種情況下，工作人員可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整疏散方案，或者適當(dāng)?shù)奶嵘ㄖY(jié)構(gòu)抗火性能[3]。

3.2 結(jié)構(gòu)倒塌時(shí)間和人員安全疏散時(shí)間的關(guān)系

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)人員疏散帶來極大的影響，有可能會(huì)導(dǎo)致建筑物局部、甚至整體全部倒塌。在這種情況下，結(jié)構(gòu)倒塌的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)建筑物當(dāng)中人員全部被疏散到安全區(qū)域之前，結(jié)構(gòu)倒塌區(qū)域不會(huì)發(fā)生破壞。以某建筑結(jié)構(gòu)為例，該建筑結(jié)構(gòu)的底層位置中柱因?yàn)榛馂?zāi)而失效，此后該建筑結(jié)構(gòu)中間兩跨可能會(huì)出現(xiàn)局部倒塌，在這種情況下結(jié)構(gòu)中間的兩跨屬于結(jié)構(gòu)倒塌區(qū)域，而結(jié)構(gòu)兩個(gè)邊跨屬于安全區(qū)域。在結(jié)構(gòu)倒塌區(qū)域內(nèi)部，人員被全部疏散到安全區(qū)域之前，如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部倒塌，則會(huì)導(dǎo)致建筑當(dāng)中人員面臨生命危險(xiǎn)，但是如果中間兩跨內(nèi)人員全部被疏散到安全區(qū)域之前，結(jié)構(gòu)倒塌位置不出現(xiàn)破壞，這種情況下則認(rèn)為該結(jié)構(gòu)擁有確保人員安全疏散的能力。

借助相應(yīng)時(shí)間參數(shù)，對(duì)這一情況作出說明，假設(shè)在結(jié)構(gòu)火災(zāi)當(dāng)中，倒塌區(qū)域被破壞的時(shí)間是t3，在該倒塌區(qū)域內(nèi)部，將人員疏散到安全區(qū)域內(nèi)所需要的時(shí)間t4。那么t3比t4短，則證明該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌時(shí)，在倒塌的區(qū)域內(nèi)，相關(guān)人員很難全部安全疏散到安全區(qū)域。上述兩種關(guān)系分別對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)火災(zāi)下發(fā)生不同程度的破壞情況，其中第一種關(guān)系當(dāng)中的結(jié)構(gòu)破壞范圍相對(duì)較小，所影響的區(qū)域也較小，因此其比較適合結(jié)構(gòu)出現(xiàn)構(gòu)件破壞或者小范圍局部倒塌的情況中。第二種關(guān)系當(dāng)中，結(jié)構(gòu)破壞的范圍相對(duì)較大，所影響的區(qū)域也相對(duì)較大。比較適合應(yīng)用在大范圍局部倒塌，甚至得以整體倒塌帶來影響的情況下[4]。對(duì)此，建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下，有可能會(huì)被破壞，但是一定要確保其破壞的范圍對(duì)人員疏散通道的使用不帶來影響。對(duì)于結(jié)構(gòu)而言，如果在火災(zāi)下不發(fā)生倒塌，但是一定要確保倒塌區(qū)域內(nèi)的人員在倒塌發(fā)生前，全部疏散到安全區(qū)域。

4 結(jié)語

我國(guó)城市化建設(shè)不斷加快，建筑物層數(shù)越來越多，規(guī)模越來越大。建筑物火災(zāi)呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì)，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗火性能的研究已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)問題，鋼筋混凝土被廣泛應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。建筑結(jié)構(gòu)抗火性能，直接影響火災(zāi)下人員疏散成功率。因此，建筑物結(jié)構(gòu)抗火性能十分重要，消防人員制定人員疏散方案時(shí)，一定要了解建筑物結(jié)構(gòu)的抗火性能，從而在建筑物結(jié)構(gòu)破壞影響消防通道之前，成功對(duì)人員進(jìn)行疏散。