火災(zāi)對(duì)建筑物的破壞及其預(yù)防

馮川萍

摘 要：本文闡述了火災(zāi)產(chǎn)生的原因、條件，火災(zāi)對(duì)人類造成的損失，對(duì)建筑物的破壞，分析建筑材料抗火的性能。在建筑設(shè)計(jì)中，建筑物對(duì)火災(zāi)預(yù)防的重要性，使用抗火性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)及材料，提倡研發(fā)新的且更有效的防火材料。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；建筑物；結(jié)構(gòu)；預(yù)防；研發(fā)

1.火災(zāi)造成的損失

每一次火災(zāi)，每一次爆炸，都令人觸目驚心。火災(zāi)在我國(guó)每年造成過億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，數(shù)千人死亡。如2013年9月10日，在廣州白云區(qū)鵝掌坦路發(fā)生爆炸事故，造成8人死亡，36受傷。

2013年6月3日，位于吉林省長(zhǎng)春市德惠市的吉林寶源豐禽業(yè)有限公司主廠房發(fā)生特別重大火災(zāi)爆炸事故，共造成121人死亡、76人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失1.82億元。

1.1火災(zāi)產(chǎn)生的原因

火災(zāi)發(fā)生的原因是很多的。概括起來、可以分為三個(gè)方面：人為、社會(huì)和自然三大因素。

1.2人為因素

人為因素是主要原因。由于人們的思想麻痹，用火不慎，不遵守操作規(guī)程而引起的火災(zāi)。

如寶源豐公司主廠房部分電氣線路短路，引燃周圍可燃物，燃燒產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致氨設(shè)備和氨管道發(fā)生物理爆炸。人為因素是該公司安全生產(chǎn)主體責(zé)任不落實(shí)，地方消防部門安全監(jiān)督管理不力，建設(shè)部門在工程項(xiàng)目建設(shè)中監(jiān)管缺失，安全監(jiān)管部門綜合監(jiān)管不到位，地方政府安全生產(chǎn)監(jiān)管職責(zé)落實(shí)不力。

2.2社會(huì)因素

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，各類電器設(shè)施的頻繁使用，甚至是超負(fù)荷使用，這是導(dǎo)致火災(zāi)呈上升趨勢(shì)的重要原因。頻發(fā)點(diǎn)多屬于樓房建筑物，而樓房建筑物未普及電子式消防安全，企業(yè)又不愿花費(fèi)整改早期落后的消防系統(tǒng)。電線老化而不及時(shí)更換也是火災(zāi)頻發(fā)重要的原因之一，安全防火設(shè)備落后于電器使用功率的不斷增大，這都是普遍存在的現(xiàn)象。

中國(guó)的餐飲習(xí)慣，多數(shù)使用明火。有的餐廳，為了增加地方風(fēng)味，臨時(shí)使用明火較多，如點(diǎn)蠟燭增加氣氛，菜肴加熱使用爐火等，這方面已多次發(fā)生事故。 廚房?jī)?nèi)設(shè)有冷凍機(jī)、廚房設(shè)備、烤箱等，由于霧氣、水氣較大，油煙積存較多，電器設(shè)備容易受潮和導(dǎo)致絕緣層老化，造成漏電或短路起火；廚房用火較多，油鍋起火是十分常見的。

生活生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電，也是火災(zāi)發(fā)生的原因之一。許多工藝過程中，由于物料間的摩擦，可以產(chǎn)生高達(dá)幾十千伏的靜電電位。

2.3自然因素

由于自然的、化學(xué)的或生物的作用而引起自燃起火。引發(fā)著火過程的“源頭”多種多樣：明火、高溫物體的表面摩擦或沖擊產(chǎn)生的火花、靜電放電或電氣設(shè)施產(chǎn)生的電火花、聚焦的日光、緩慢氧化積蓄的熱量（緩慢氧化引起的燃燒稱為自然）、閃電或雷擊等等。

火災(zāi)的多發(fā)期，常見于秋、冬天。冬天燒火取暖的人較多，還有家用取暖設(shè)備（如電爐）功率過大，導(dǎo)致線路負(fù)荷過大，而發(fā)生火災(zāi)，劣質(zhì)電器（如不合格的電熱毯）也可能引發(fā)火災(zāi)。 另外，秋、冬季干燥也是促使火災(zāi)多發(fā)的原因。因?yàn)槎斓目諝庵兴州^少，所以比較干燥，可燃物體易于著火。

2.建筑物內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生的條件

火災(zāi)通常經(jīng)歷三個(gè)階段：著火過程，火災(zāi)旺盛階段，火災(zāi)衰減、熄滅階段。建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰溫度、長(zhǎng)度和方向都是火災(zāi)損失，火災(zāi)蔓延的重要因素，而實(shí)際火災(zāi)中火勢(shì)的大小還與可燃物各類、堆放方式、空氣流通情況等有關(guān)。

火災(zāi)的蔓延不單是火焰引起各種可燃物質(zhì)延燒的結(jié)果。燃燒除必需達(dá)到燃點(diǎn)，燃燒過程才能發(fā)生。因而，通過各種熱傳播途徑（熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等）積蓄熱量，或由于風(fēng)力助威（火風(fēng)）、熔融物滴落、可燃物飛濺或飄落，都可能使火災(zāi)迅速蔓延。

3.火災(zāi)對(duì)建筑物的破壞

從著火到形成火災(zāi)，通常需5～10分鐘左右。著火以后，災(zāi)區(qū)的可燃物延燒，進(jìn)入火災(zāi)的旺盛階段。隨著可燃物種類、數(shù)量、供氧情況不同，火災(zāi)以不同方式持續(xù)，對(duì)建筑物造成不同程度的破壞情況有以下幾種。

3.1閃燃。可燃液體液面上的蒸氣與空氣混各物發(fā)生的一閃即滅的短暫燃燒。由于新的蒸氣來不及補(bǔ)充，這種燃燒不會(huì)持久，只要不引發(fā)其他燃燒，對(duì)建筑物基本無害。但是，閃燃是燃爆危險(xiǎn)的警告，切不可掉以輕心。

3.2爆燃。由火炸藥或燃爆性氣體混和物引起的快速燃燒，有時(shí)在一瞬間完成。爆燃對(duì)建筑物造成損傷的主要因素是沖擊波。輕度破壞時(shí)僅玻璃破碎、門窗損壞、磚墻出現(xiàn)小于5mm的微細(xì)裂縫和稍有傾斜。嚴(yán)重破壞時(shí)可至房屋倒塌。破壞烈度與沖擊波強(qiáng)弱和建筑物結(jié)構(gòu)有關(guān)。

3.3持續(xù)燃燒?？扇嘉镌诠┭醯那闆r下充分燃燒，其旺盛程度與持續(xù)時(shí)間且與可燃物的種類、數(shù)量、堆放方式、位置、供氧情況等有關(guān)。火場(chǎng)溫度?？蛇_(dá)10000C以上，持續(xù)時(shí)間也可能較長(zhǎng)。對(duì)建筑物的損害主要來自高溫灼傷、煙氣損害等，輕則使材料剝裂、脫落，重則發(fā)生坍塌。持續(xù)燃燒常常是火災(zāi)中的旺盛階段，也是對(duì)建筑物損壞最重的階段。

3.4陰燃。在供氧不足、燃燒物間堆疊緊密，或一些自熄性可燃物中發(fā)生的火災(zāi)，常呈陰燃或悶燒狀態(tài)。陰燃也可發(fā)生在一般火災(zāi)的局部區(qū)域或部分階段。由于濃烈的煙氣、大量炭黒使火場(chǎng)濃煙滾滾、毒氣重重，因而撲救困難。陰燃持續(xù)時(shí)間有時(shí)可達(dá)數(shù)日。陰燃對(duì)建筑的破壞，主要來自高溫和保溫過程中建筑材料的解體。

3.5間歇式熱沖擊。某些生產(chǎn)過程中（高溫爐爐門加料等）發(fā)生的間歇式熱沖擊，雖然通常不看成是“火災(zāi)”，但是建筑物造成的破壞與火災(zāi)一樣，唯過程較長(zhǎng)。這種現(xiàn)象與短時(shí)間火災(zāi)對(duì)建筑物的損傷常常被人忽略。直到瀕危，才被發(fā)覺，因而應(yīng)引起大家的警覺。

3.6火災(zāi)后的次生危害?；馂?zāi)過程中，充分或不充分的燃燒，建筑裝飾物里聚胺酯保溫材料燃燒產(chǎn)生大量的NO，NO2，CO，HCN等有毒煙氣及大量有害的炭黒、焦油，消防沖水后，可產(chǎn)生硝酸HNO3、氫氰酸HCN等。煙氣和污水危害的面積比火災(zāi)損傷的范圍大得多。因內(nèi)建筑物部孔洞被污水、炭黒等阻塞，對(duì)建筑物的凈化程度也十分有害。

4.建筑物材料對(duì)火災(zāi)抗火能力的分析

縱觀多年來的火災(zāi)，按建筑材料及造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞程度分主要有：鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)等。

防火能力好差次序的結(jié)構(gòu)分別是：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗火能力最強(qiáng)，其次是鋼結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)稍遜色。

鋼材在一般人看來，是不容易燃燒的，是不用防火的。但是在高溫的條件下鋼材雖然不會(huì)燃燒，但是鋼材的剛度和強(qiáng)度會(huì)迅速降低。一般的碳素用鋼的使用溫度在300～350攝氏度以下。這個(gè)溫度能夠保證鋼的強(qiáng)度，這個(gè)范圍以上，就容易引起蠕變，降低鋼材料的強(qiáng)度和剛度。鋼的熔點(diǎn)約為15380C，隨含碳量提高熔點(diǎn)會(huì)降低。

其中最著名的要數(shù)美國(guó)世貿(mào)中心在“9.11”事件后更引起人們的關(guān)注。原美國(guó)世貿(mào)中心的南北樓高度、結(jié)構(gòu)均一樣，以鋼結(jié)構(gòu)為主。

世貿(mào)南樓在北樓之后被撞，卻先于北樓倒下，是什么原因使得北樓堅(jiān)持了102分5秒，南樓卻在被撞56分10秒后就倒下呢？明顯的原因是飛機(jī)撞擊兩幢樓的速度不一樣，撞擊 南樓的速度至少比北樓的速度高100英里。

其他火災(zāi)中，混凝土自身的抗火能力比鋼結(jié)構(gòu)要強(qiáng)，在短時(shí)間中不會(huì)立即破壞、倒塌。又如2010年11月15日，上海余姚路一棟28層高層公寓起火，該公寓高85米，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。火災(zāi)后，大樓幾乎被燒成面目全非，剩下孤零零的混凝土框架，樓內(nèi)景象面目全非，許多混凝土柱雖燒得灰白、爆裂甚至鋼筋局部裸露，但仍然直立而并不倒塌。

無保護(hù)層鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為0.25h，而斷面為37cm×37cm的混凝土柱或磚柱的耐火極限可達(dá)5h。37cm厚的混凝土或磚實(shí)心墻體耐火極限為10.50h。

磚木結(jié)構(gòu)的房屋，到目前為止，已極為少建了，只有古建筑仍保留下來。木結(jié)構(gòu)部分是不耐火的。

火災(zāi)過程中，由于消防射水的驟然冷卻及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變等影響，建筑物隨時(shí)可能坍塌，可能造成重大損失和傷亡，必須特別小心。這一階段中大量煙氣和消防用水變成污水遍地溢流造成對(duì)建筑物的損傷，如遠(yuǎn)離火災(zāi)區(qū)域的裝飾材料、保溫材料的污染失效等也是不可低估的。

不同建筑材料的抗火能力分析比較：

火災(zāi)中混土構(gòu)件表面的灼著溫度大多在330～5700C之間，可析出水化鋁酸三鈣、羥鈣石等脫水及大量凝膠脫水造成的結(jié)果，如果較長(zhǎng)時(shí)間的三五百度下的烘烤引起大量的凝膠脫水，使梁上出現(xiàn)大量垂直分布的收縮裂縫。這類灼燒深度在10～30mm之間，對(duì)構(gòu)件破壞明顯。

在高溫燃燒過程中，混凝土中各種水分（物理結(jié)合水、化學(xué)結(jié)合水、游離水等等）的逸出，可以帶走大量的熱，使混凝土升溫的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于火場(chǎng)升溫速度。水化產(chǎn)物的分解、碳化產(chǎn)物的分解也都是吸熱反應(yīng)，因而，常常是混凝土表面的局部破壞引起了棄次保主的作用。而對(duì)一些高溫火災(zāi)，除了混凝土中碳化產(chǎn)物方解石分解產(chǎn)生大量滅火性二氧化碳?xì)怏w外：

留下的游離石灰還能與混凝土中的硅、鋁等元素發(fā)生復(fù)雜的高溫反應(yīng)，形成玻璃相或一些高溫化合物組成的致密硬殼。這一層硬殼與水分逃逸留下的蜂窩狀組織形成一隔熱層，使內(nèi)部的混凝土受到保護(hù)，可大大減輕火災(zāi)對(duì)混凝土內(nèi)部的破壞。

鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的行為與混凝土完全不同，火場(chǎng)的高溫可以迅速傳達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部和遠(yuǎn)離火場(chǎng)的端部，使其發(fā)生彎曲變形甚至熔融。鋼結(jié)構(gòu)在無混凝土或防火涂料保護(hù)的情況下15分鐘就開始漸漸失去支持能力，常常使人們來不及救冶?；炷两Y(jié)構(gòu)中裸露的鋼梁、支撐、拉索遇火時(shí)，就因它們的變形而加速混凝土結(jié)構(gòu)在火中的破壞。

5.建筑物對(duì)火災(zāi)的預(yù)防

5.1防火的預(yù)防工作從建筑設(shè)計(jì)做起

從事建筑行業(yè)的從業(yè)人員，上崗前必須進(jìn)行安全和防火教育，熟悉防火規(guī)范。

而從事建筑設(shè)計(jì)的工作人員，必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)做起，特別是易燃易爆的化工工廠設(shè)計(jì)。必須按國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行勘察、審查，使易燃、易爆、劇毒、液化石油氣儲(chǔ)罐等設(shè)施，遠(yuǎn)離與居民和交通道路 ，符合安全距離，而且危險(xiǎn)品不能混堆混放。

建筑上的防火安全設(shè)計(jì)，最廣泛采用的是“防火分隔法”，即用防火墻、防火門、防火板、防火樓梯等將建筑物的大空間分隔成許多小空間，遏制火災(zāi)的蔓延。

5.2建筑物防火材料的研發(fā)必要性

近二十年來， 國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)防火材料的研究都在進(jìn)行著。美國(guó)的國(guó)家防火協(xié)會(huì)（NFPA）自“9.11”事件后對(duì)火災(zāi)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)建筑物的防火性能及修復(fù)加固后使用的可能性都進(jìn)行了研究。美、日及歐洲各國(guó)都對(duì)建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)（梁、板、柱、墻等）的耐火性能進(jìn)行過大量的試驗(yàn)和研究。我國(guó)近年也作了關(guān)于高層建筑防火性能、防火阻燃建筑材料、建筑物防排煙、建筑系統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控等內(nèi)容的研究。

國(guó)內(nèi)近十年的研究出多種建筑材料且已得到用效的應(yīng)用，如防火的復(fù)合材料——碳纖維。所謂復(fù)合材料，使多種材料能按人們的設(shè)想來設(shè)計(jì)、剪裁、制造出性能超過任何單一組分的、更實(shí)用的新產(chǎn)品。碳纖維正是高強(qiáng)修補(bǔ)且防火材料中的好料子。

防火墻中常常被電纜、槽渠、管道等穿過，于是，防火PVC管、膨脹阻火圈應(yīng)運(yùn)而生。

蛭石，也是防火材料的佼佼者，蛭石是一種層狀硅酸鹽，在堿性環(huán)境中比較穩(wěn)定，蛭石制品有較好的耐久性，不易腐蝕變質(zhì)、不被蟲蛀。蛭石制品或蛭石砂漿在石油化工企業(yè)、冷庫、車道、礦井壁、遂道等場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用，且有保溫、隔熱、防火、消聲、抗震減震等多種功能。

裝飾材料中，防火材料的研究，更是層出不窮，每年都有新品種出現(xiàn)，對(duì)防火性能的要求也愈來愈來高，這也是和我國(guó)近年來建筑物高度愈來愈來高相適應(yīng)的。

參考文獻(xiàn)

[1] 網(wǎng)易新聞，2009、2013.

[2] 城市建設(shè)理論研究，2012.14.

[3] 筑龍網(wǎng)，2013.

4.建筑物材料對(duì)火災(zāi)抗火能力的分析

縱觀多年來的火災(zāi)，按建筑材料及造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞程度分主要有：鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)等。

防火能力好差次序的結(jié)構(gòu)分別是：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗火能力最強(qiáng)，其次是鋼結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)稍遜色。

鋼材在一般人看來，是不容易燃燒的，是不用防火的。但是在高溫的條件下鋼材雖然不會(huì)燃燒，但是鋼材的剛度和強(qiáng)度會(huì)迅速降低。一般的碳素用鋼的使用溫度在300～350攝氏度以下。這個(gè)溫度能夠保證鋼的強(qiáng)度，這個(gè)范圍以上，就容易引起蠕變，降低鋼材料的強(qiáng)度和剛度。鋼的熔點(diǎn)約為15380C，隨含碳量提高熔點(diǎn)會(huì)降低。

其中最著名的要數(shù)美國(guó)世貿(mào)中心在“9.11”事件后更引起人們的關(guān)注。原美國(guó)世貿(mào)中心的南北樓高度、結(jié)構(gòu)均一樣，以鋼結(jié)構(gòu)為主。

世貿(mào)南樓在北樓之后被撞，卻先于北樓倒下，是什么原因使得北樓堅(jiān)持了102分5秒，南樓卻在被撞56分10秒后就倒下呢？明顯的原因是飛機(jī)撞擊兩幢樓的速度不一樣，撞擊 南樓的速度至少比北樓的速度高100英里。

其他火災(zāi)中，混凝土自身的抗火能力比鋼結(jié)構(gòu)要強(qiáng)，在短時(shí)間中不會(huì)立即破壞、倒塌。又如2010年11月15日，上海余姚路一棟28層高層公寓起火，該公寓高85米，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；馂?zāi)后，大樓幾乎被燒成面目全非，剩下孤零零的混凝土框架，樓內(nèi)景象面目全非，許多混凝土柱雖燒得灰白、爆裂甚至鋼筋局部裸露，但仍然直立而并不倒塌。

無保護(hù)層鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為0.25h，而斷面為37cm×37cm的混凝土柱或磚柱的耐火極限可達(dá)5h。37cm厚的混凝土或磚實(shí)心墻體耐火極限為10.50h。

磚木結(jié)構(gòu)的房屋，到目前為止，已極為少建了，只有古建筑仍保留下來。木結(jié)構(gòu)部分是不耐火的。

火災(zāi)過程中，由于消防射水的驟然冷卻及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變等影響，建筑物隨時(shí)可能坍塌，可能造成重大損失和傷亡，必須特別小心。這一階段中大量煙氣和消防用水變成污水遍地溢流造成對(duì)建筑物的損傷，如遠(yuǎn)離火災(zāi)區(qū)域的裝飾材料、保溫材料的污染失效等也是不可低估的。

不同建筑材料的抗火能力分析比較：

火災(zāi)中混土構(gòu)件表面的灼著溫度大多在330～5700C之間，可析出水化鋁酸三鈣、羥鈣石等脫水及大量凝膠脫水造成的結(jié)果，如果較長(zhǎng)時(shí)間的三五百度下的烘烤引起大量的凝膠脫水，使梁上出現(xiàn)大量垂直分布的收縮裂縫。這類灼燒深度在10～30mm之間，對(duì)構(gòu)件破壞明顯。

在高溫燃燒過程中，混凝土中各種水分（物理結(jié)合水、化學(xué)結(jié)合水、游離水等等）的逸出，可以帶走大量的熱，使混凝土升溫的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于火場(chǎng)升溫速度。水化產(chǎn)物的分解、碳化產(chǎn)物的分解也都是吸熱反應(yīng)，因而，常常是混凝土表面的局部破壞引起了棄次保主的作用。而對(duì)一些高溫火災(zāi)，除了混凝土中碳化產(chǎn)物方解石分解產(chǎn)生大量滅火性二氧化碳?xì)怏w外：

留下的游離石灰還能與混凝土中的硅、鋁等元素發(fā)生復(fù)雜的高溫反應(yīng)，形成玻璃相或一些高溫化合物組成的致密硬殼。這一層硬殼與水分逃逸留下的蜂窩狀組織形成一隔熱層，使內(nèi)部的混凝土受到保護(hù)，可大大減輕火災(zāi)對(duì)混凝土內(nèi)部的破壞。

鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的行為與混凝土完全不同，火場(chǎng)的高溫可以迅速傳達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部和遠(yuǎn)離火場(chǎng)的端部，使其發(fā)生彎曲變形甚至熔融。鋼結(jié)構(gòu)在無混凝土或防火涂料保護(hù)的情況下15分鐘就開始漸漸失去支持能力，常常使人們來不及救冶?；炷两Y(jié)構(gòu)中裸露的鋼梁、支撐、拉索遇火時(shí)，就因它們的變形而加速混凝土結(jié)構(gòu)在火中的破壞。

5.建筑物對(duì)火災(zāi)的預(yù)防

5.1防火的預(yù)防工作從建筑設(shè)計(jì)做起

從事建筑行業(yè)的從業(yè)人員，上崗前必須進(jìn)行安全和防火教育，熟悉防火規(guī)范。

而從事建筑設(shè)計(jì)的工作人員，必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)做起，特別是易燃易爆的化工工廠設(shè)計(jì)。必須按國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行勘察、審查，使易燃、易爆、劇毒、液化石油氣儲(chǔ)罐等設(shè)施，遠(yuǎn)離與居民和交通道路 ，符合安全距離，而且危險(xiǎn)品不能混堆混放。

建筑上的防火安全設(shè)計(jì)，最廣泛采用的是“防火分隔法”，即用防火墻、防火門、防火板、防火樓梯等將建筑物的大空間分隔成許多小空間，遏制火災(zāi)的蔓延。

5.2建筑物防火材料的研發(fā)必要性

近二十年來， 國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)防火材料的研究都在進(jìn)行著。美國(guó)的國(guó)家防火協(xié)會(huì)（NFPA）自“9.11”事件后對(duì)火災(zāi)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)建筑物的防火性能及修復(fù)加固后使用的可能性都進(jìn)行了研究。美、日及歐洲各國(guó)都對(duì)建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)（梁、板、柱、墻等）的耐火性能進(jìn)行過大量的試驗(yàn)和研究。我國(guó)近年也作了關(guān)于高層建筑防火性能、防火阻燃建筑材料、建筑物防排煙、建筑系統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控等內(nèi)容的研究。

國(guó)內(nèi)近十年的研究出多種建筑材料且已得到用效的應(yīng)用，如防火的復(fù)合材料——碳纖維。所謂復(fù)合材料，使多種材料能按人們的設(shè)想來設(shè)計(jì)、剪裁、制造出性能超過任何單一組分的、更實(shí)用的新產(chǎn)品。碳纖維正是高強(qiáng)修補(bǔ)且防火材料中的好料子。

防火墻中常常被電纜、槽渠、管道等穿過，于是，防火PVC管、膨脹阻火圈應(yīng)運(yùn)而生。

蛭石，也是防火材料的佼佼者，蛭石是一種層狀硅酸鹽，在堿性環(huán)境中比較穩(wěn)定，蛭石制品有較好的耐久性，不易腐蝕變質(zhì)、不被蟲蛀。蛭石制品或蛭石砂漿在石油化工企業(yè)、冷庫、車道、礦井壁、遂道等場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用，且有保溫、隔熱、防火、消聲、抗震減震等多種功能。

裝飾材料中，防火材料的研究，更是層出不窮，每年都有新品種出現(xiàn)，對(duì)防火性能的要求也愈來愈來高，這也是和我國(guó)近年來建筑物高度愈來愈來高相適應(yīng)的。

參考文獻(xiàn)

[1] 網(wǎng)易新聞，2009、2013.

[2] 城市建設(shè)理論研究，2012.14.

[3] 筑龍網(wǎng)，2013.

4.建筑物材料對(duì)火災(zāi)抗火能力的分析

縱觀多年來的火災(zāi)，按建筑材料及造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞程度分主要有：鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)等。

防火能力好差次序的結(jié)構(gòu)分別是：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗火能力最強(qiáng)，其次是鋼結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)稍遜色。

鋼材在一般人看來，是不容易燃燒的，是不用防火的。但是在高溫的條件下鋼材雖然不會(huì)燃燒，但是鋼材的剛度和強(qiáng)度會(huì)迅速降低。一般的碳素用鋼的使用溫度在300～350攝氏度以下。這個(gè)溫度能夠保證鋼的強(qiáng)度，這個(gè)范圍以上，就容易引起蠕變，降低鋼材料的強(qiáng)度和剛度。鋼的熔點(diǎn)約為15380C，隨含碳量提高熔點(diǎn)會(huì)降低。

其中最著名的要數(shù)美國(guó)世貿(mào)中心在“9.11”事件后更引起人們的關(guān)注。原美國(guó)世貿(mào)中心的南北樓高度、結(jié)構(gòu)均一樣，以鋼結(jié)構(gòu)為主。

世貿(mào)南樓在北樓之后被撞，卻先于北樓倒下，是什么原因使得北樓堅(jiān)持了102分5秒，南樓卻在被撞56分10秒后就倒下呢？明顯的原因是飛機(jī)撞擊兩幢樓的速度不一樣，撞擊 南樓的速度至少比北樓的速度高100英里。

其他火災(zāi)中，混凝土自身的抗火能力比鋼結(jié)構(gòu)要強(qiáng)，在短時(shí)間中不會(huì)立即破壞、倒塌。又如2010年11月15日，上海余姚路一棟28層高層公寓起火，該公寓高85米，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；馂?zāi)后，大樓幾乎被燒成面目全非，剩下孤零零的混凝土框架，樓內(nèi)景象面目全非，許多混凝土柱雖燒得灰白、爆裂甚至鋼筋局部裸露，但仍然直立而并不倒塌。

無保護(hù)層鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為0.25h，而斷面為37cm×37cm的混凝土柱或磚柱的耐火極限可達(dá)5h。37cm厚的混凝土或磚實(shí)心墻體耐火極限為10.50h。

磚木結(jié)構(gòu)的房屋，到目前為止，已極為少建了，只有古建筑仍保留下來。木結(jié)構(gòu)部分是不耐火的。

火災(zāi)過程中，由于消防射水的驟然冷卻及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變等影響，建筑物隨時(shí)可能坍塌，可能造成重大損失和傷亡，必須特別小心。這一階段中大量煙氣和消防用水變成污水遍地溢流造成對(duì)建筑物的損傷，如遠(yuǎn)離火災(zāi)區(qū)域的裝飾材料、保溫材料的污染失效等也是不可低估的。

不同建筑材料的抗火能力分析比較：

火災(zāi)中混土構(gòu)件表面的灼著溫度大多在330～5700C之間，可析出水化鋁酸三鈣、羥鈣石等脫水及大量凝膠脫水造成的結(jié)果，如果較長(zhǎng)時(shí)間的三五百度下的烘烤引起大量的凝膠脫水，使梁上出現(xiàn)大量垂直分布的收縮裂縫。這類灼燒深度在10～30mm之間，對(duì)構(gòu)件破壞明顯。

在高溫燃燒過程中，混凝土中各種水分（物理結(jié)合水、化學(xué)結(jié)合水、游離水等等）的逸出，可以帶走大量的熱，使混凝土升溫的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于火場(chǎng)升溫速度。水化產(chǎn)物的分解、碳化產(chǎn)物的分解也都是吸熱反應(yīng)，因而，常常是混凝土表面的局部破壞引起了棄次保主的作用。而對(duì)一些高溫火災(zāi)，除了混凝土中碳化產(chǎn)物方解石分解產(chǎn)生大量滅火性二氧化碳?xì)怏w外：

留下的游離石灰還能與混凝土中的硅、鋁等元素發(fā)生復(fù)雜的高溫反應(yīng)，形成玻璃相或一些高溫化合物組成的致密硬殼。這一層硬殼與水分逃逸留下的蜂窩狀組織形成一隔熱層，使內(nèi)部的混凝土受到保護(hù)，可大大減輕火災(zāi)對(duì)混凝土內(nèi)部的破壞。

鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的行為與混凝土完全不同，火場(chǎng)的高溫可以迅速傳達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部和遠(yuǎn)離火場(chǎng)的端部，使其發(fā)生彎曲變形甚至熔融。鋼結(jié)構(gòu)在無混凝土或防火涂料保護(hù)的情況下15分鐘就開始漸漸失去支持能力，常常使人們來不及救冶。混凝土結(jié)構(gòu)中裸露的鋼梁、支撐、拉索遇火時(shí)，就因它們的變形而加速混凝土結(jié)構(gòu)在火中的破壞。

5.建筑物對(duì)火災(zāi)的預(yù)防

5.1防火的預(yù)防工作從建筑設(shè)計(jì)做起

從事建筑行業(yè)的從業(yè)人員，上崗前必須進(jìn)行安全和防火教育，熟悉防火規(guī)范。

而從事建筑設(shè)計(jì)的工作人員，必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)做起，特別是易燃易爆的化工工廠設(shè)計(jì)。必須按國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行勘察、審查，使易燃、易爆、劇毒、液化石油氣儲(chǔ)罐等設(shè)施，遠(yuǎn)離與居民和交通道路 ，符合安全距離，而且危險(xiǎn)品不能混堆混放。

建筑上的防火安全設(shè)計(jì)，最廣泛采用的是“防火分隔法”，即用防火墻、防火門、防火板、防火樓梯等將建筑物的大空間分隔成許多小空間，遏制火災(zāi)的蔓延。

5.2建筑物防火材料的研發(fā)必要性

近二十年來， 國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)防火材料的研究都在進(jìn)行著。美國(guó)的國(guó)家防火協(xié)會(huì)（NFPA）自“9.11”事件后對(duì)火災(zāi)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)建筑物的防火性能及修復(fù)加固后使用的可能性都進(jìn)行了研究。美、日及歐洲各國(guó)都對(duì)建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)（梁、板、柱、墻等）的耐火性能進(jìn)行過大量的試驗(yàn)和研究。我國(guó)近年也作了關(guān)于高層建筑防火性能、防火阻燃建筑材料、建筑物防排煙、建筑系統(tǒng)的火災(zāi)監(jiān)控等內(nèi)容的研究。

國(guó)內(nèi)近十年的研究出多種建筑材料且已得到用效的應(yīng)用，如防火的復(fù)合材料——碳纖維。所謂復(fù)合材料，使多種材料能按人們的設(shè)想來設(shè)計(jì)、剪裁、制造出性能超過任何單一組分的、更實(shí)用的新產(chǎn)品。碳纖維正是高強(qiáng)修補(bǔ)且防火材料中的好料子。

防火墻中常常被電纜、槽渠、管道等穿過，于是，防火PVC管、膨脹阻火圈應(yīng)運(yùn)而生。

蛭石，也是防火材料的佼佼者，蛭石是一種層狀硅酸鹽，在堿性環(huán)境中比較穩(wěn)定，蛭石制品有較好的耐久性，不易腐蝕變質(zhì)、不被蟲蛀。蛭石制品或蛭石砂漿在石油化工企業(yè)、冷庫、車道、礦井壁、遂道等場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用，且有保溫、隔熱、防火、消聲、抗震減震等多種功能。

裝飾材料中，防火材料的研究，更是層出不窮，每年都有新品種出現(xiàn)，對(duì)防火性能的要求也愈來愈來高，這也是和我國(guó)近年來建筑物高度愈來愈來高相適應(yīng)的。

參考文獻(xiàn)

[1] 網(wǎng)易新聞，2009、2013.

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