建筑結(jié)構(gòu)防火關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用探究

摘要：在城市化進(jìn)程中，建筑火災(zāi)頻發(fā)，凸顯了建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的重要性。高質(zhì)量的防火技術(shù)不僅能降低火災(zāi)發(fā)生可能性，還能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)防火方法已逐步向高科技的防火系統(tǒng)演化，如智能防火系統(tǒng)集成、無(wú)機(jī)防火保護(hù)材料應(yīng)用。防火技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用可提高建筑的安全標(biāo)準(zhǔn)，加快建筑防火響應(yīng)速度。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的重要作用，討論了建筑結(jié)構(gòu)防火的關(guān)鍵技術(shù)，并從健全緊急響應(yīng)與協(xié)調(diào)機(jī)制、完善建筑結(jié)構(gòu)防火體系、引入火災(zāi)模擬模型、增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)防火教育效果、提升建筑結(jié)構(gòu)防火性能、搭建智慧化管理系統(tǒng)、充分發(fā)揮智能防火系統(tǒng)功能等方面提出解決策略，旨在為建筑設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐提供科學(xué)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)；結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)

引言

建筑火災(zāi)的復(fù)雜性、災(zāi)害性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出了更高要求，必須采用先進(jìn)技術(shù)來(lái)預(yù)防。隨著材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、信息技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)防火技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)靜態(tài)防護(hù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)、綜合防護(hù)?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)防火技術(shù)不僅關(guān)注防火材料的選擇與應(yīng)用，更注重系統(tǒng)集成與智能化管理，以適應(yīng)更高層次的安全需求。隨著全球?qū)Π踩珮?biāo)準(zhǔn)的重視，建筑防火規(guī)范也在不斷更新，推動(dòng)著防火技術(shù)不斷創(chuàng)新。本文旨在探討通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐，希望提升建筑結(jié)構(gòu)的防火安全性能。

一、建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的重要性

建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)能確保建筑安全，在提升建筑功能性方面扮演著重要角色。作為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的核心組成部分，防火設(shè)計(jì)直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的耐用性與安全性，也是人員安全的首要保障。高質(zhì)量的防火設(shè)計(jì)能在火災(zāi)發(fā)生初期控制火勢(shì)蔓延，為建筑內(nèi)人員提供更多的逃生時(shí)間，盡可能減少財(cái)產(chǎn)損失。防火設(shè)計(jì)還涉及到緊急疏散路徑的科學(xué)規(guī)劃及安全出口的合理布置，這些都是提升建筑應(yīng)急響應(yīng)能力的關(guān)鍵因素。從法規(guī)角度看，建筑防火設(shè)計(jì)須遵循嚴(yán)格的國(guó)家或地區(qū)安全標(biāo)準(zhǔn)與法律法規(guī)，既能提升建筑的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也體現(xiàn)了社會(huì)對(duì)生命安全的重視。隨著建筑科技的進(jìn)步與材料科學(xué)的發(fā)展，防火技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的被動(dòng)防護(hù)逐漸轉(zhuǎn)向主動(dòng)、智能化的防護(hù)。防護(hù)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、快速響應(yīng)等功能，可提高防火安全管理效率[1]。

二、建筑結(jié)構(gòu)防火關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）無(wú)機(jī)防火保護(hù)材料的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)防火技術(shù)中，無(wú)機(jī)防火保護(hù)材料主要是通過(guò)加強(qiáng)隔熱與防火屏障來(lái)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能。這類材料主要包括耐火砂漿、耐火混凝土、礦物纖維等，材料的共同特點(diǎn)是在高溫下具有良好的穩(wěn)定性與隔熱性能。在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)機(jī)防火材料用于構(gòu)造防火墻、防火層及其他關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分。例如，耐火混凝土可用于制造樓板與梁，不僅能承載重大負(fù)荷，還能在火災(zāi)情況下保持結(jié)構(gòu)完整性，延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)耐火時(shí)間[2]。礦物纖維板因優(yōu)異的隔熱性能被廣泛應(yīng)用于墻體、天花板的防火保護(hù)。此外，特殊無(wú)機(jī)涂料也被用于鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)。這種涂料在遇到火災(zāi)時(shí)能迅速膨脹形成隔熱保護(hù)層，有效隔斷熱量傳遞，保護(hù)結(jié)構(gòu)不受高溫影響。通過(guò)材料的合理應(yīng)用，可提高建筑的防火安全性，為火災(zāi)時(shí)人員的安全撤離贏得寶貴時(shí)間。

（二）結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)是建筑防火安全策略中的核心部分，目的是確保建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)情況下保持一定時(shí)間的穩(wěn)定性與完整性。結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)主要依靠選擇合適的材料與采用特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、高度、規(guī)模來(lái)確定相應(yīng)的耐火等級(jí)，進(jìn)而選擇符合防火等級(jí)要求的建筑材料與結(jié)構(gòu)形式。在材料選擇方面，常用耐火材料包括耐火混凝土、防火磚、特殊處理的鋼材等。例如，鋼結(jié)構(gòu)要通過(guò)涂覆防火涂料或包裹防火板材來(lái)提高耐火性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局、配置，如采用雙層墻體和設(shè)置隔熱層，可延緩火勢(shì)向關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件蔓延。結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)還包括增加結(jié)構(gòu)冗余度，提高連接部件的耐火能力，如使用耐火性能更強(qiáng)的連接件或增加梁與柱的連接強(qiáng)度，以避免在極端火災(zāi)情況下結(jié)構(gòu)的局部或整體崩塌。高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)還要考慮到緊急撤離、消防設(shè)施的布局，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員可安全、迅速撤離，方便消防救援行動(dòng)[3]。

（三）智能防火系統(tǒng)集成技術(shù)

智能防火系統(tǒng)集成技術(shù)是現(xiàn)代建筑安全系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)整合傳感器、監(jiān)控設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)加強(qiáng)火災(zāi)預(yù)防。在具體實(shí)施時(shí)，要在建筑各個(gè)關(guān)鍵部位安裝煙霧探測(cè)器、溫度傳感器、火焰監(jiān)測(cè)器，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在火災(zāi)初期迅速識(shí)別火源。傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控室，由智能分析系統(tǒng)進(jìn)行處理。智能系統(tǒng)可分析數(shù)據(jù)，判斷火災(zāi)嚴(yán)重程度，可根據(jù)預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急措施，如啟動(dòng)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)以防止火勢(shì)蔓延以及激活緊急照明和指示系統(tǒng)引導(dǎo)人員疏散。智能防火系統(tǒng)還可與建筑管理系統(tǒng)集成，如在火災(zāi)情況下自動(dòng)打開(kāi)逃生通道的門禁控制，關(guān)閉電梯以避免乘客誤入火場(chǎng)等。系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)向消防部門發(fā)送火警信號(hào)與具體火災(zāi)位置信息，確保救援行動(dòng)快速、準(zhǔn)確[4]。通過(guò)云技術(shù)，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，使建筑管理人員或消防部門即使不在現(xiàn)場(chǎng)也能實(shí)時(shí)了解火情動(dòng)態(tài)并作出決策。智能防火系統(tǒng)的應(yīng)用可提高火災(zāi)應(yīng)急處理的智能化水平，提升建筑火災(zāi)的安全管理能力。

（四）耐火隔離與封閉技術(shù)

耐火隔離與封閉技術(shù)是一種通過(guò)物理障礙限制火勢(shì)蔓延和煙霧擴(kuò)散的方法，廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中以增強(qiáng)防火安全性。在具體應(yīng)用耐火隔離與封閉技術(shù)時(shí)，主要側(cè)重于使用耐火材料建造墻體、門、窗、其他分隔結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)能在火災(zāi)中保持一定時(shí)間的完整性、隔熱性。例如，耐火墻會(huì)使用高耐火等級(jí)的混凝土或磚石材料建造，阻隔火焰與高溫的直接傳遞。耐火門窗采用特殊的耐火玻璃、金屬框架，不僅防火性能高，也能在火災(zāi)時(shí)減少煙霧通過(guò)門窗縫隙擴(kuò)散到其他區(qū)域。對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)、管道等潛在的火災(zāi)蔓延路徑，采用耐火封堵材料進(jìn)行封堵，如使用耐火泥、防火封條，封堵系統(tǒng)中的開(kāi)口與縫隙，防止火焰、高溫氣體通過(guò)這些渠道傳播。在電纜、電線的穿透部位，也須使用耐火封堵材料進(jìn)行嚴(yán)密封閉，以防電氣火災(zāi)發(fā)生與蔓延。在實(shí)施這些措施時(shí)，設(shè)計(jì)師要詳細(xì)分析建筑的使用功能、結(jié)構(gòu)布局，合理規(guī)劃耐火隔離區(qū)域、封閉點(diǎn)，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火勢(shì)可被限制在最初發(fā)生的區(qū)域內(nèi)，最大限度保護(hù)建筑的結(jié)構(gòu)安全與人員的生命安全[5]。

三、建筑結(jié)構(gòu)防火關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用策略

（一）搭建智慧化管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮智能防火系統(tǒng)功能

搭建智慧化管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮智能防火系統(tǒng)功能是提升建筑安全性的關(guān)鍵一環(huán)。首先，可通過(guò)集成高級(jí)傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括煙霧、溫度、火焰探測(cè)器，將其部署于建筑的關(guān)鍵位置，如逃生通道、電氣室、機(jī)械設(shè)備區(qū)等。傳感器能實(shí)時(shí)監(jiān)控這些區(qū)域的狀態(tài)，一旦檢測(cè)到異常即刻觸發(fā)警報(bào)[6]。其次，智慧化管理系統(tǒng)要與建筑自動(dòng)化系統(tǒng)緊密集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與分析，通過(guò)先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)能預(yù)測(cè)潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)調(diào)整建筑環(huán)境設(shè)置，如調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)減少煙霧擴(kuò)散，提供最優(yōu)的逃生路徑指示。智慧化管理系統(tǒng)還應(yīng)包括自動(dòng)滅火設(shè)備，如噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)，可在火災(zāi)初期自動(dòng)啟動(dòng)，控制或撲滅初期火焰。系統(tǒng)還應(yīng)具備與外部消防部門的自動(dòng)聯(lián)絡(luò)功能，確保在火災(zāi)情況下迅速通知救援團(tuán)隊(duì)，同時(shí)提供準(zhǔn)確的火源位置與建筑內(nèi)部環(huán)境信息，助力救援行動(dòng)有效進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)這些功能，智慧化管理系統(tǒng)應(yīng)采用穩(wěn)定、可靠的通信技術(shù)，保證在緊急情況下系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[7]。通過(guò)集成技術(shù)的應(yīng)用，智慧化管理系統(tǒng)不僅可提高防火安全管理的自動(dòng)化、智能化水平，還能提升火災(zāi)應(yīng)對(duì)能力，確保人員安全，減少財(cái)產(chǎn)損失。

（二）精心選擇建筑材料，提升建筑結(jié)構(gòu)防火性能

在提升建筑結(jié)構(gòu)防火性能過(guò)程中，精心選擇建筑材料是關(guān)鍵的一步。首先，選擇具有高耐火等級(jí)的材料是基本原則，如使用防火磚、耐火混凝土、特種防火涂料。材料不僅可在高溫下不失去結(jié)構(gòu)完整性，還能延緩火勢(shì)蔓延。例如，耐火混凝土在被廣泛應(yīng)用于承重結(jié)構(gòu)如柱和梁的制造中。因能在極端高溫下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可為人員撤離爭(zhēng)取寶貴時(shí)間[8]。其次，可采用防火隔熱材料如礦物纖維板進(jìn)行內(nèi)部隔斷與吊頂施工，防火隔熱材料具有良好的隔熱效果，可減少室內(nèi)溫度快速上升。對(duì)外墻、屋頂，可選擇防火性能優(yōu)異的保溫材料，如巖棉或玻璃棉，這些材料不僅具有保溫效果，還能防止火焰通過(guò)外墻快速蔓延至建筑內(nèi)部或相鄰建筑。在電氣安裝方面，可使用阻燃電線、電纜，從而避免電氣故障成為火災(zāi)的誘因。最后，管理人員須定期對(duì)建筑材料進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)，確保所有防火設(shè)施處于良好狀態(tài)。通過(guò)這些綜合措施，可提升建筑的結(jié)構(gòu)防火性能，保障建筑的安全性與耐用性[9]。

（三）引入火災(zāi)模擬模型，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)防火教育效果

引入火災(zāi)模擬模型可加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)防火教育效果。通過(guò)模擬不同的火災(zāi)場(chǎng)景，能使建筑師、工程師、管理人員深度理解火災(zāi)在建筑內(nèi)的傳播過(guò)程及對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。一方面，要開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)模擬軟件，創(chuàng)建準(zhǔn)確的建筑模型，模擬各種火災(zāi)情況，包括火源位置、火勢(shì)強(qiáng)度、煙霧擴(kuò)散路徑等，并展示出火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)如梁、柱和隔墻的熱影響。通過(guò)軟件模擬，參與者可觀察到不同材料應(yīng)用與防火設(shè)計(jì)選擇對(duì)建筑耐火性能的影響[10]。另一方面，火災(zāi)模擬模型可用來(lái)培訓(xùn)應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)與建筑管理人員，使其在模擬的火災(zāi)場(chǎng)景中練習(xí)應(yīng)急響應(yīng)、疏散工作流程。這種實(shí)戰(zhàn)演練有助于提高響應(yīng)團(tuán)隊(duì)與建筑管理人員在實(shí)際火災(zāi)發(fā)生時(shí)的處理能力與決策速度。教育培訓(xùn)主要包括疏散路線優(yōu)化、消防設(shè)施的正確使用、緊急情況下的通信協(xié)調(diào)。為使火災(zāi)模擬模型更加有效，還要定期更新軟件，包含最新的建筑材料數(shù)據(jù)與防火技術(shù)，確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（四）健全應(yīng)急響應(yīng)與協(xié)調(diào)機(jī)制，完善建筑結(jié)構(gòu)防火體系

為健全應(yīng)急響應(yīng)與協(xié)調(diào)機(jī)制，完善建筑結(jié)構(gòu)防火體系，要系統(tǒng)整合人員、技術(shù)、防火流程，確保在火災(zāi)等緊急情況下能迅速有效響應(yīng)。首先，建筑防火設(shè)計(jì)要包括完善的火警報(bào)警系統(tǒng)與自動(dòng)滅火系統(tǒng)，須與本地消防部門的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能立即通知，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)程序[11]。其次，可建立中央監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控所有與安全相關(guān)的信息，包括火警、煙霧探測(cè)等。中央監(jiān)控中心應(yīng)具備高效的通信與數(shù)據(jù)處理能力，能夠在緊急情況下與消防、警察、醫(yī)療急救等外部救援部門進(jìn)行相互協(xié)作。再次，為提升火災(zāi)響應(yīng)速度，管理人員需定期進(jìn)行緊急演練，包括火災(zāi)疏散演習(xí)、救援操作，確保所有人員都熟悉緊急疏散路線與應(yīng)對(duì)程序。在緊急演練中，可優(yōu)化疏散指示標(biāo)志的可見(jiàn)性、疏散路線的通暢性及安全出口的可接近性[12]。最后，建立應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)，由訓(xùn)練有素的安全管理人員組成，負(fù)責(zé)執(zhí)行火災(zāi)預(yù)防策略的制定及現(xiàn)場(chǎng)指揮。團(tuán)隊(duì)還需要與建筑內(nèi)的所有租戶或使用者保持定期溝通，確保其了解自己在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的角色與責(zé)任。

結(jié)語(yǔ)

在城市化進(jìn)程中，建筑火災(zāi)預(yù)防與應(yīng)對(duì)變得十分關(guān)鍵。本文探討了建筑結(jié)構(gòu)防火的關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用，旨在提高建筑設(shè)計(jì)安全性能和應(yīng)急響應(yīng)能力。從耐火材料的選用到智能防火系統(tǒng)集成及火災(zāi)模擬模型的引入，這些技術(shù)的應(yīng)用不僅可以優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還能提升防火管理效率。通過(guò)策略的實(shí)施，可降低火災(zāi)發(fā)生概率及帶來(lái)的損失，保障人員生命財(cái)產(chǎn)安全，推動(dòng)建筑安全領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與實(shí)踐創(chuàng)新。

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作者簡(jiǎn)介：

豆利琴（1985- ），女，漢族，四川綿陽(yáng)人，本科，工程師，研究方向：房屋建筑結(jié)構(gòu)工程。