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第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律一、建筑结构倒塌与破坏的原因在发生火灾条件下，随着建筑材料和构件的燃烧与破坏，整个建筑结构也必然要受到一定的影响，直至遭到局部的损坏或整体的倒塌。究其原因主要有以下几点：(一)木结构表面被烧蚀，削弱了荷重的断面木材起火燃烧，其表面炭化，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，断面较大的木结构构件对延缓构件的倒塌破坏更是有利的。(二)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时，钢构件便因塑性变形，使结构失去稳定而倒塌破坏。破坏之初往往是局部先行破坏，随后便是整体的倒塌，而且破坏后的钢结构是无法进行修复并继续投入使用的。(三)砖石砌体因受热变形而开裂破坏花岗岩是由石英、长石和云母等组成的，这几种物质因热变形程度不一，受热后容易破碎。硅酸盐砌块也会因内部的热分解而松散。一、建筑结构倒塌与破坏的原因*二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律(四)预应力钢筋混凝土结构受热后，容易失去预加应力，从而降低结构的承载能力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分钟后，便会出现较大变形。显然，这是因为主拉钢筋伸长的结果。所以，预应力钢筋混凝土构件在耐火方面的性能，是不如普通钢筋混凝土的。(五)高温下建筑材料的力学性能发生变化高温下建筑材料的强度将随着温度的升高而降低。此外，在火灾条件下，结构还将产生热应力，以加快结构的破坏速度。(六)受冲击和震动建筑物内部爆炸冲击波的冲击和震动，常是摧毁建筑物的一种主要原因。(七)楼板超载而塌落上部结构倒塌破坏后，坍落在下边的楼板之上，或灭火积水不能尽快排除，大大增加了楼板的荷重，使楼板因大量超载而塌落。一、建筑结构倒塌与破坏的原因*二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律(八)灭火射水所致灭火射水时水流喷射到高温的砖石、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，使火直接烧到受力钢筋，使钢筋立即失去强度，而使整个结构破坏。一、建筑结构倒塌与破坏的原因*二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律二、建筑结构破坏的规律及情况(一)建筑结构破坏的一般规律房屋倒塌的后果是严重的，它加强了通风条件，加速了室内的燃烧，使火势得以扩大蔓延；它还可以造成人员及物质的重大损失，给灭火工作造成更大的困难。建筑结构破坏的一般规律是：1、木结构屋顶，整个倒塌的少，局部破坏的多。钢结构屋顶，只要局部被火烧毁，其余部分往往因被烧毁的部分塌落，也影响到整个屋顶的坍塌。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、土坯墙是不燃的耐火构件，但由于消防射水的强力冲击，也会出现倒塌破坏。4、倒塌的顺序一般是，先吊顶，后屋顶，最后是墙壁、楼板。5、房屋的墙一般是向里倒的。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况*三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律(二)几种常见结构的破坏情况1、全部结构屋顶的破坏情况钢的耐火性能很差；温度在450—500℃时，承载能力便大大减弱，温度再高，钢材变软，屋架翘曲，屋顶随之塌落，整个经过大约只需15~20min。由于在屋架之间联结了很多支撑杆件，因而也就决定了钢结构屋顶的破坏是整体的；或是较大部分的，很少是局部的。2、钢筋混凝土楼板的破坏情况混凝土是耐火的，对灭火来说它是比较安全可靠的。普通钢筋混凝土结构的耐火时间，一般都在1h以上。预应力钢筋混凝土结构是一种新型建筑结构，承载能力好，节省材料，但耐火性能较差。在起火条件下，构件容易因突然出现较大变形而破坏。3、薄壳结构屋顶的破坏情况薄壳适用于大面积的屋顶，其特点是跨度大，厚度小，耗材少。薄壳周边的支撑是靠两侧的楼板，基础或钢拉杆。薄壳结构的倒塌是整片的，其原因主要是支撑的条件破坏。故起火时，应及时冷却钢拉杆，只要支撑的条件不破坏，就完全有可能避免倒塌，因为壳体本身的耐火性能很高。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况*三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律4、木结构的破坏情况构件受火后，很快就被点燃，在表面形成炭层。木材烧焦的速度是和它的密度及含水率的大小直接联系的。木材燃烧的速度是随着它的密度和含水率的增加而减少的。根据实测，木材向内里燃烧速度的理论平均值为0.6mm/min，质轻且干燥的木材的燃烧速度近似值为0.8mm/min，质密且湿木材的燃烧速度的近似值为0.4mm/min。在实践中，可以利用这些数字来估算木构件被烧毁的程度。5、砖墙的破坏情况砖的耐火性能好，能经受高温作用，而砌成墙壁以后，由于砌筑的质量和砂浆不十分耐火等原因，砖墙的耐火性，不如砖本身，但一般砖墙承受几个小时的高温作用还是不成问题的。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况*三、避免结构倒塌而采取的一般措施第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律三、避免结构倒塌而采取的一般措施(一)技术措施为避免结构倒塌而造成重大伤亡，对不同的建筑构件应采取相应的保护措施。1、钢筋混凝土结构(1)在钢筋混凝土构件的表面喷涂防火涂料；(2)加大钢筋保护层的厚度；(3)改变配筋方式，如双层布筋，把粗钢筋布置在里层或中部，细钢筋布置在下层或角部；(4)提高混凝土强度等级；(5)加大构件截面宽度或配筋量。另外，在火灾后应及时对钢筋混凝土构件的残余强度做出评估，并采取相应的修复措施或彻底拆除以确保安全。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施*第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律2、钢结构的耐火保护方法(1)截流法原理：截断或阻滞火灾产生的热流量向构件的传输，从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。简单的说也就是在构件的表面上设置一层保护材料，要求保护材料的热容较大、导热系数较小，火灾产生的高温热量首先传给保护材料，在由保护材料传给里层的构件。由于保护材料的特点，它能够很好的截断一定量的高温热量向构件的传输。截流法又可分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法。(2)疏导法原理：热量传到构件上以后，设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不致升高到临界温度，从而起到一定的保护作用。疏导法目前只有充水冷却保护着一种方法。3、木结构通常轻型木结构采用外包石膏防火板，用以阻断及防止火焰直接烧木构件，以满足建筑构件的耐火极限要求。石膏防火板的耐火极限是比较高的，最大的可以达到5h。重型木结构的构件是建筑内主要承重构件，可对重型木构件本身进行难燃处理，即采用木结构防火涂料加压浸泡或涂刷，这样处理的结果能降低木构件表面火焰燃烧速度，相应提高构件的耐火极限。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施*第四节建筑结构倒塌与破坏的原因和规律(二)火场上应采取的措施1、估计火灾温度对结构产生的影响。在制定灭火作战计划前，对火场温度进行初步估计，绘制火灾温度曲线，检验建筑构件的耐火极限，初步预测各种结构倒塌破坏的时间。2、随时注意火场上建筑结构承受荷载的变化、构件变形、表面裂纹、裂缝、断裂音响等，并根据力学原理分析预测建筑结构的变化。3、建筑结构破坏前都有一些征兆如发出的声响、构件断裂等，因此在灭火过程中应注意观察这些变化，以便及时采取相应的措施。一、建筑结构倒塌与破坏的原因二、建筑结构破坏的规律及情况三、避免结构倒塌而采取的一般措施*此节末页，点击此处返回本章目录