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建筑物在火災作用下的倒塌規律及應對措施

作者:何福來  
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  (四)鋼結構建筑:
  
  鋼結構具有性能穩定、質輕而高強、加工精度高、裝配性能好、施工周期短等優點,目前被廣泛應用于賓館、飯店、展覽館等民用公共建筑和廠房、倉庫等工業建筑。鋼材具有較好的耐熱性,但耐熱而不耐高溫,隨著溫度的升高,鋼材的強度會逐漸降低。據試驗,當鋼結構構件溫度達到350℃、500℃、600℃時,強度分別下降1/3、1/2、2/3。一旦達到500℃鋼結構構件就會發生急劇軟化而導致瞬時崩潰倒塌。無保護層的鋼柱、鋼梁、鋼屋架等鋼結構構件的耐火極限為0.25小時即15分鐘,也就是說在火災作用下,15分鐘后鋼結構隨時有可能失去承載力而發生倒塌。
  
  網架結構是鋼結構建筑的一種,是由許多鋼桿件按照一定的規律通過鋼節點連接起來的大空間結構體系。由于鋼材的耐火性差,在溫度達到500℃時承載力急劇降低,火災作用下經過一段時間,鋼構件即軟化翹曲、變形顯著,導致屋頂塌落破壞。一般鋼結構屋頂工作空間相對較大,相互聯結著大量支撐桿件,因此網架結構的倒塌破壞一般是整體性的,或者是較大部分的,而很少有局部的倒塌。
  
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  薄殼結構適用于大面積的屋頂,所用的材料較少,其特點是跨度大、厚度小、質量輕,其周邊靠兩側的樓板、基礎或鋼拉桿來支撐。
  
  薄殼結構的倒塌是整片的,殼體本身的耐火性能很高,其倒塌的原因主要是由于支撐條件的破壞。只要支撐的條件不破壞,就完全有可能避免倒塌,故起火時,應及時冷卻鋼拉桿,以防止支撐條件的破壞。
  
  除了火災造成的倒塌外,建筑物內外部爆炸物的沖擊和破壞,也是造成建筑倒塌的重要原因。另外,建筑上層結構的塌落物對下層結構造成的沖擊,或者樓板上的物資大量吸收積水,大大地增加了樓板的負荷,導致承重結構無法承受巨大的荷載而發生塌落。
  
  二、應對建筑物火災倒塌的預防措施
  
  不同結構建筑的倒塌原因是不同的,倒塌現場情況也是千差萬別的,即使同一類結構建筑也絕不能一概而論。防火部門應重視建筑工程建設前的防火設計審核工作,要把握好建筑構件的防火性能和耐火極限,在經濟合理的基礎上盡量提高建筑物的耐火等級。消防隊也應了解不同結構建筑的倒塌規律,分析和總結經驗,在滅火救援時要采取預防措施,搞好個人防護,時刻保持警惕,防止人員傷亡事故的發生。
  
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  鋼結構屋頂的建筑內起火時,要防止火直接燒到屋架,要使用開花水槍或直流水槍,對屋架周圍的屋面板墻體和空氣進行冷卻性的射水,以冷卻和保護屋架,防止結構整體遭到嚴重破壞,防止屋頂倒塌而傷人,這在火災初期是必須和十分有效的。但也不要對溫度很高的鋼結構進行立即冷卻,防止屋架加速塌落。在滅火戰斗時,戰斗員要充分依托有利地形,占據房屋門口等部位進行射水滅火。
  
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  混凝土是耐火的。對滅火來說,它是比較安全可靠的。普通鋼筋混凝土結構的耐火時間,一般都在1h以上。預應力鋼筋混凝土結構,是一種新型結構,承載能力好,省材料,但耐火能力較差。滅火時,要通過其變形的情況判斷是否有倒塌的危險。
  
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  火災對薄殼結構的破壞往往是對支撐的條件而導致的,因此其倒塌往往是大面積的甚至整片的。所以撲救火災是時首先要及時冷卻鋼拉桿,避免支撐的條件破壞,防止薄殼結構大面積倒塌。
  
  需要注意的是,當薄殼結構的屋面起火,戰斗員一般不要上其屋面;當必須登上薄殼屋頂才能撲救火災時,上屋頂的人數不能過多且要分散,停留位置最好在殼的中心,或對稱于中心的兩側位置。
  
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  木構件遇火后,很快就會燃燒。在表面形成炭化層。木材被燒焦的速度是和它的密度及含水率的大小直接聯系的。木材燃燒的速度是隨著它的密度和含水率的增加而減少的。根據實測,木材向內里燃燒速度的理論平均值為0.6mm/min。質輕且干木材的燃燒速度的近似值是0.8mm/min。密質且濕木材燃燒速度的近似值是0.4mm/min。在滅火中我們可以利用這些數字來估計木構件被燃燒的程度。
  
  (五)墻與煙囪
  
  磚的耐火性好,能經得起高溫,而砌成墻壁以后,由于砌筑的質量和沙漿的耐火性能較差,磚墻的耐火性不如磚本身,但一般磚墻承受幾小時的火燒是沒問題的。可是火災發生時,磚墻或煙囪也有發生倒塌的,主要原因是:
  
  (一)框架破壞,框架填充墻也隨之破壞;
  
 ?。ǘ┮驗闃前逅洌驒M向墻被破壞,使縱向墻失去了橫向的支撐。
  
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 ?。ㄋ模┛斩穳?、空心磚的砌塊變形破壞,失去承載能力。

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