火災(zāi)條件下建筑結(jié)構(gòu)倒塌原因規(guī)律及應(yīng)對

　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑逐步增多，火災(zāi)荷載和不安全因素也隨之增加。如果因火災(zāi)而造成高層建筑倒塌，必將給救人和滅火帶來更大的困難，給擔(dān)負(fù)搶險(xiǎn)救援任務(wù)的消防隊(duì)員提出更高的要求和挑戰(zhàn)。據(jù)調(diào)查，美國“9.11”紐約世貿(mào)中心倒塌的原因在于大火熔化了支撐鋼筋，而不是飛機(jī)的直接撞擊。因此，在撲救建筑火災(zāi)時(shí)，要充分考慮建筑的倒塌問題。在美國“9.11”紐約世貿(mào)中心爆炸現(xiàn)場滅火的300多名消防人員主要就是因建筑倒塌而喪生。在我國，近年來由于在滅火中因建筑結(jié)構(gòu)破壞、倒塌而造成消防人員傷亡的事故也曾發(fā)生。因此，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)破壞、倒塌特點(diǎn)和規(guī)律的研究探討，制定切實(shí)可行的滅火救援預(yù)案，無疑對減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失具有非常重大的意義。????

　　一、火災(zāi)條件下建筑結(jié)構(gòu)倒塌的原因。
　　建筑物中建筑構(gòu)件名目較多，近年來隨著一些新材料、新工藝、新技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，建筑構(gòu)件的性能也變得越來越復(fù)雜，燃燒破壞的特點(diǎn)也趨于多樣性。不同建筑構(gòu)件均具有自身的燃燒性能和耐火極限。 火災(zāi)條件下，隨著建筑材料和構(gòu)件的燃燒和破壞，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)也必然受到一定的影響，直至遭到局部的破壞或整個(gè)的倒塌。結(jié)構(gòu)的倒塌與破壞，是由燃燒和高溫條件造成的，倒塌和破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面：
　?。?）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遇熱，失去預(yù)加應(yīng)力，從而降低結(jié)構(gòu)的承載能力。
　　（2）磚石砌體受熱變形開裂。花崗巖因內(nèi)部石英、長石、云母不同的熱變形而碎裂。硅酸鹽砌塊也因內(nèi)部的熱分散而松散。
　?。?）鋼結(jié)構(gòu)受熱變形破壞。鋼結(jié)構(gòu)受熱后，很快出現(xiàn)塑性變形，在火燒15-20min 左右，杠件變成“面條”一樣，隨著局部的破壞，造成整體失去穩(wěn)定而破壞，而且破壞后的鋼結(jié)構(gòu)是無法修復(fù)重新使用的。
　?。?）木結(jié)構(gòu)表面被燒蝕，削弱了荷重的斷面。木材起火燃燒，表面炭化，如果剩余截面的面積仍能承受原有全部荷重，結(jié)構(gòu)是不會(huì)倒塌的。特別是消防隊(duì)及時(shí)到達(dá)火場，在撲救火災(zāi)時(shí)，構(gòu)件外表面的炭層吸收大量的水，對結(jié)構(gòu)來說，還是一個(gè)很好的保護(hù)層。所以大斷面比較有利。 在加熱爐中實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以看到，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件，在受熱數(shù)小時(shí)后，便出現(xiàn)較大的變形。顯然，這是因?yàn)橹骼摻钌扉L的結(jié)果。所以預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在耐火方面的性能，是不如普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，必須加厚鋼筋保護(hù)層的厚度。
　　（5）高溫下建筑材料的力學(xué)性能改變，強(qiáng)度隨著溫度升高而降低，以及火災(zāi)條件下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，在目前的結(jié)構(gòu)計(jì)算中還沒有考慮到。
　?。?）建筑物內(nèi)部爆炸的沖擊和震動(dòng)，常是摧毀建筑物的 一種主要原因。建筑結(jié)構(gòu)的抗爆計(jì)算，因沖擊波的力量較大，而需與防爆泄壓設(shè)施同時(shí)考慮。
　?。?）上部結(jié)構(gòu)倒塌落在樓板上，或滅火積水不能排除，或樓板上的物資大量吸收滅火水流，大大地增加了樓板的荷重，使樓板因大量超載而塌落。
　?。?）滅火射水落在高溫的磚石、混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面，由于突然的冷卻造成結(jié)構(gòu)表面因收縮開裂，表皮剝落。特別關(guān)鍵的是破壞了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，在火未熄滅前，使火直接燒到主拉鋼筋，鋼筋立即失去強(qiáng)度，而使整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。