建筑结构的防火性能设计

王杰

【摘要】随着社会市场经济的快速发展，大型建筑层出不穷，尤其是高层建筑，这些建筑具有空间广阔、内置结构复杂、人员流动较大、装修及商品可燃物较多等特点，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，将会给消防人员的工作带来很大困难，也会严重威胁群众的生命健康，防火安全问题逐渐突出。怎样提高大型建筑结构的防火安全能力是建筑师有待解决的问题，而现今的建筑设计防火规范存在许多不合理的地方，使建筑师的创造性思维受到限制。本文通过对建筑结构防火性能的研究分析，对建筑结构的防火性能设计进行深入探讨。

【关键词】建筑结构；大型建筑；防火性能；设计

前言：

现今社会经济发展迅速，城市人口增长持续，人们对物质文化的需求越来越高，为了节约可利用资源，高层建筑已然成为城市建设的主流，而对大型建筑的防火研究一向是建筑相关工作人员不断跟进的话题，近几年也取得了较为突出的成绩。在设计大型建筑的消防系统时，应优先保证在火灾中人员的人身安全，与此同时减少建筑内火灾的发生，避免发生火灾造成的损失。合理划分防火分区、利用防火设计，一旦发生火灾可以采取有效措施防止火灾大面积的蔓延，组织人员安全疏散，最大限度降低火灾对人们的生命和财产的破坏，切实做到火灾的防护。在钢筋混凝土材料成为建筑物主要支撑结构的今天，对建筑结构防火设计实质就是对钢结构的耐火性能的设计，而这也是一直困扰养建筑和防火相关研究人员的重大难题。

1建筑中各种建筑结构的防火性能分析

1.1建筑墙的防火性能探讨

建筑防火墙是建筑建筑结构防火的最外层结构，对于保证结构内部的安全具有重要的作用。在一些规范条例中，对于防火墙的防火性能有多条标准。首先，防火墙的位置做了一定的限制，即防火墙应直接设置在建筑物的基础或钢筋混凝土框架、梁等承重结构上，并且防火墙应从楼地而基层隔断至顶板底而基层。

1.2建筑顶部防火性能探讨

对于建筑顶部的防火性能，如屋顶、闷顶以及建筑缝隙的防火性能标准在一些规范中都有相关要求。在建筑结构中，大多数的房顶都较高，特别是对一些公共场所，如影院、医院等，这方面的防火条例就相对薄弱，需要进一步的加强。

1.3建筑结构中防火门和防火卷帘防火性能探讨

对于具体的防火性能要做到相当合理才能保证防火工作的彻底。例如，对防火门按其耐火性分为隔热防火门（A类）、部分隔热防火门（B类）和非隔热防火门（C类）。防火卷帘的耐火极限没有等级的分别，要求为不低于3h。

2建筑结构防火材料研究

分析建筑结构在高温中的反应一般是以热工性能参数和力学性能参数为依据。材料学意义上的热工性能主要指的是热传导系数、比热容和热膨胀系数等，在这其中，热传导系数是基础参数，影响其传导效果的因素有骨料类型、混凝土配合比及温度、混凝土中水分含量等。试验研究证明，材料周围温度与混凝土热传导系数呈反相关系，温度越高，混凝土传导系数越低。而混凝土的膨胀系数与

材料骨密度关系密切。

3当前钢构件的耐火保护方式选择

3.1隔热法

隔热法是常规方法，主要就是采用耐高温材料将构件包裹，以达到阻止温度传导的目的。当前市场上流行的耐高温材料主要有轻质耐火混凝土、钢兹网膜耐火砂浆等。

3.2阻热法

阻热法工作原理就是控制火灾生成的热量向构件传导，从理论上看就是使Td ≥Tm具体做法是在构件外围的包裹材料上进行特别处理，方向是在构件表而敷设一层导热系数小的保温材料以阻滞热量向构件的传导，从而达到保护作用。

4 建筑防火性能设计构想的创新

建筑的防火性能设计是一种新型防火系统的设计思路，在更加理性的条

件上建立的一种全新的设计方法。其设计并不是根据一成不变的模式进行，而是应用消防安全工程学的原理和方法，制定整个建筑防火系统应达到的性能标准，针对各类建筑物的实际情况，用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量预测和评估，来达到最佳的防火设计方案以及最好的防火保护。防火性能设计是一个比较复杂的体系，它的实现需要社会环境和技术条件的支持。成功的性能化设计不仅更符合建筑物本身的要求，而且在符合安全的前提下，能够为业主节省不必要的消防设备费用，同时是消除一些火灾隐患的有效方法。

5建筑结构防火设计的未来研究趋势

我国目前在结构材料的热反映性能方面研究明显不足；常温结构下的设计还存在精确计算模式选择问题；针对防火材料的热参数随外界变化而应采取的相应的计算方法的研究还很薄弱，有待突破等。以上几个问题其实也代表养建筑结构防火设计的研究方向，概括起来包括以下几个方面。

4.1建筑材料性能

实际上，增强材料自身的耐火抗火性能才是最终提高建筑整体防火性能的根木措施。从材料学来看，混凝土和钢材作为一种材料，在温度的十扰下其性能会发生离散，因此，必须通过对不同的材料进行试验以确定各种材料的基木性能及变化特点，也借此发现在高温下依然体现出优越性能的材料以用作建筑结构。目前的趋势是总结世界范围内各国对高温材料试验结果，利用计算机系统对各种结果建立性能数据库。要增强材料的耐火性能，首先要从材料的分子结构研究做起，可以适当研究出一些耐火的材料，再将这些材料有机的组合起来，应用到实际的建筑设计当中去，做出明显可靠的耐火材料。

4.2高温下建筑结构的可靠性研究

如何在火灾状态下尽快确定结构的可靠性是当前和今后一段时间研究的重点。建筑结构在高温下的耐火性是一个建筑耐火的关键。在建筑的构建过程中，有兩个方面可以增强其耐火性能。第一个方面是从建筑材料入手，采用耐火的建筑材料。第二个方面是从建筑结构入手，创造出不易发生火灾或不易火势蔓延的建筑结构。而现在材料己经高度发达，研发新的材料所消耗的人力物力己是非常巨大的。所以，从建筑构造上防火具有相当大的发展空间，今后的防火性建筑结构己成必然。由于发生火灾后火势是向上蔓延的，而且最容易危机火灾区人生命安全的是火灾后的浓烟。因此可以设计出一种建筑结构，可以阻止火灾的向上蔓延，并且采用空心材料，设计出吸烟天花板等等，这都是今后防止火灾的重中之重。

总结：

综上所述，建筑结构的防火性能解决的关键在于防火设计，在消防系统设计上大型建筑的安全措施有待提高，对此在建筑设计中，根据建筑物的材质、结构、用途等因素，结合建筑物火灾时的着火特性，采取必要的建筑防火措施进行设计，包括建筑平面防火设计、建筑耐火等级与耐火设计、装修防火、防火分区、防烟与排烟、安全疏散、自动报警系统等，综合设计建筑的防火相关，达到大型建筑的防火性能总目标，最大限度地确保人们生命及财产安全，从根本做到火灾的防护。

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