火灾对建筑结构影响的研究.doc

土木工程学院科研训练题目:火灾对建筑结构影响的研究班级:土木 10- 4 班姓名:关永亮学号: 201080691009 2013 年12月学校代码: 10128 学号: 201080691009 【摘要】火灾荷载密度的大小直接关系到火势的猛烈程度,当火灾荷载密度大时,火势猛烈,升温快、持续时间长。建(构)筑物倒塌事故随时可能发生,且事故前兆很不明显,允许人员逃生的时间极短,待人们察觉时,倒塌事故往往已经造成了严重后果。尤其是大型钢筋混凝土结构发生火灾后坍塌的案例不多,没有现成的经验借鉴,也缺乏相应的理论支持。从实际经验分析, 从发生火灾到坍塌的时间长短不一。相似的建筑, 有的在熊熊大火中燃烧几十小时没有发生坍塌,有的仅几小时就发生了坍塌。【关键词】火灾建筑结构火灾荷载高层【引言】随着经济的发展,高层建筑逐步增多,火灾荷载和不安全因素也随之增加。如果因火灾而造成高层建筑倒塌,必将给救人和灭火带来更大的困难,给担负抢险救援任务的消防队员提出更高的要求和挑战。据调查,美国“ ”纽约世贸中心倒塌的原因在于大火熔化了支撑钢筋, 而不是飞机的直接撞击。因此,在扑救建筑火灾时,要充分考虑建筑的倒塌问题。在美国“ ”纽约世贸中心爆炸现场灭火的 300 多名消防人员主要就是因建筑倒塌而丧生。在我国,近年来由于在灭火中因建筑结构破坏、倒塌而造成消防人员伤亡的事故也曾发生。因此,加强建筑结构破坏、倒塌特点和规律的研究探讨, 制定切实可行的灭火救援预案, 无疑对减少人员伤亡和财产损失具有非常重大的意义。【正文】一、火灾条件下建筑结构倒塌的原因。建筑物中建筑构件名目较多,近年来随着一些新材料、新工艺、新技术在建筑领域中的广泛应用,建筑构件的性能也变得越来越复杂,燃烧破坏的特点也趋于多样性。不同建筑构件均具有自身的燃烧性能和耐火极限。火灾条件下,随着建筑材料和构件的燃烧和破坏,整个建筑结构也必然受到一定的影响,直至遭到局部的破坏或整个的倒塌。结构的倒塌与破坏,是由燃烧和高温条件造成的,倒塌和破坏的原因主要有以下几个方面: (1) 预应力钢筋混凝土结构遇热, 失去预加应力, 从而降低结构的承载能力。(2) 砖石砌体受热变形开裂。花岗岩因内部石英、长石、云母不同的热变形而碎裂。硅酸盐砌块也因内部的热分散而松散。(3) 钢结构受热变形破坏。钢结构受热后, 很快出现塑性变形, 在火烧 15-20min 左右,杠件变成“面条”一样,随着局部的破坏,造成整体失去稳定而破坏,而且破坏后的钢结构是无法修复重新使用的。(4) 木结构表面被烧蚀, 削弱了荷重的断面。木材起火燃烧, 表面炭化, 如果剩余截面的面积仍能承受原有全部荷重,结构是不会倒塌的。特别是消防队及时到达火场在扑救火灾时, 构件外表面的炭层吸收大量的水, 对结构来说,还是一个很好的保护层。所以大断面比较有利。在加热炉中实验时,可以看到,预应力钢筋混凝土构件,在受热数小时后,便出现较大的变形。显然,这是因为主拉钢筋伸长的结果。所以预应力钢筋混凝土结构在耐火方面的性能,是不如普通钢筋混凝土结构的,必须加厚钢筋保护层的厚度。(5) 高温下建筑材料的力学性能改变, 强度随着温度升高而降低, 以及火灾条件下结构产生的热应力,在目前的结构计算中还没有考虑到。(6 )建筑物内部爆炸的冲击和震动,常是摧毁建筑物的一种主要原因。建筑结构的抗爆计算,因冲击波的力量较大,而需与防爆泄压设施同时考虑。(7) 上部结构倒塌落在楼板上, 或灭火积水不能排除, 或楼板上的物资大量吸收灭火水流,大大地增加了楼板的荷重,使楼板因大量超载而塌落。历史老照片不能说的秘密(8) 灭火射水落在高温的砖石、混凝土或钢筋混凝土结构表面, 由于突然的冷却造成结构表面因收缩开裂,表皮剥落。特别关键的是破坏了钢筋混凝土结构的保护层,在火未熄灭前,使火直接烧到主拉钢筋,钢筋立即失去强度,而使整个结构破坏。二、火灾条件下建筑结构破坏的一般规律。火灾条件下建筑结构的倒塌破坏,往往使室内通风更加良好,加速室内的燃烧,并且会破坏防火分隔物,使火势得以扩大蔓延,为正确实施灭火救人及自救带来极大的困难。因此,掌握建筑倒塌的一般规律,对消防人员来说,是非常必要的。一般说,结构倒塌有以下规律: (1) 木结构屋顶, 整个倒塌的少, 局部破坏的多。钢结构屋顶, 局部被火烧毁,其余部分往往被烧的部分塌落,也同时由墙头拉到地面上来。(2) 吊顶、屋架、木楼板、空心墙、泥土墙, 易燃建筑等, 都是易于倒塌破坏的。(3) 土坯墙是耐火不燃的, 但由于消防射流的强力冲击, 也会遭到破坏。(4 )倒塌的次序,一般是先吊顶,后屋顶,最后是墙壁。(5 )一般房屋的墙是向里倒的。三、火灾条件下几种常见结构破坏的具体情况及一般应对方法 1 、钢结构屋顶钢的耐火性差。温度在 45