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(duì)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：

　　（1）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。

　　（3）鋼結(jié)構(gòu)受熱變形

　　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。

　　（4）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(duì)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�鋼筋伸長的結(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。

　　（6）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。

　　（7）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。

　　（8）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。

　　二、火災(zāi)條件下建筑結(jié)構(gòu)破壞的一般規(guī)律

　　火災(zāi)條件下建筑結(jié)構(gòu)的倒塌破壞，往往使室內(nèi)通風(fēng)更加良好，加速室內(nèi)的燃燒，并且會(huì)破壞防火分隔物，使火勢得以擴(kuò)大蔓延，為正確實(shí)施滅火救人及自救帶來極大的困難。因此，掌握建筑倒塌的一般規(guī)律，對(duì)消防人員來說，是非常必要的。一般說，結(jié)構(gòu)倒塌有以下規(guī)律：

　�。�1）木結(jié)構(gòu)屋頂，整個(gè)倒塌的少，局部破壞的多。鋼結(jié)構(gòu)屋頂，局部被火燒毀，其余部分往往被燒的部分塌落，也同時(shí)由墻頭拉到地面上來。

　�。�2）吊頂、屋架、木樓板、空心墻、泥土墻，易燃建筑等，都是易于倒塌破壞的。

　�。�3）土坯墻是耐火不燃的，但由于消防射流的強(qiáng)力沖擊，也會(huì)遭到破壞。

　�。�4）倒塌的次序，一般是先吊頂，后屋頂，最后是墻壁。

　�。�5）一般房屋的墻是向里倒的。

　　三、火災(zāi)條件下幾種常見結(jié)構(gòu)破壞的具體情況及一般應(yīng)對(duì)方法

　　1、鋼結(jié)構(gòu)屋頂

　　鋼的耐火性差。溫度在450-500℃時(shí)，承載能力便大大減弱。溫度再高，鋼材變軟，變形顯著，屋架翹曲，屋頂隨著就會(huì)塌落，經(jīng)過的時(shí)間很短，一般在10-20min左右。由于鋼結(jié)構(gòu)屋頂空間工作的條件，在屋架之間聯(lián)結(jié)了很多的支撐桿件，因而也就決定了，鋼結(jié)構(gòu)屋頂?shù)钠茐氖钦�體的，或者是較大部分的，很少是局部的。在鋼結(jié)構(gòu)屋頂建筑物內(nèi)起火時(shí)，要防止火直接燒到屋架，但也不要對(duì)溫度很高的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行驟然的冷卻，因?yàn)檫@些都是加速屋頂塌落的重要原因。使用噴霧水流，或使用直流水槍，對(duì)著屋面板射水，借以冷卻屋架上弦，在火災(zāi)初期是有效的�？梢园呀Y(jié)構(gòu)保存下來，不會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。但滅火人員在撲救時(shí)，一定要隱蔽在不會(huì)因屋頂?shù)顾�而傷人的安全地點(diǎn)。

　　2、鋼筋混凝土構(gòu)件 混凝土是耐火的。對(duì)滅火來說，它是比較安全可靠的。普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間，一般都在1h以上。 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是一種新型結(jié)構(gòu)，承載能力好，省材料，但耐火能力較差。滅火時(shí)，要注意其變形（下?lián)希┑那闆r。

　　3、薄殼結(jié)構(gòu)屋頂 薄殼適用于大面積的屋頂。其特點(diǎn)，主要是由于它所用的材料少。薄殼的跨度大，厚度�。ㄤ摻罨炷�土殼最少25mm，磚殼最少60mm)，薄殼周邊的支撐是靠兩側(cè)的樓板、基礎(chǔ)或剛拉桿。 薄殼結(jié)構(gòu)的倒塌是整片的，其原因主要是由于支撐的條件破壞。故起火時(shí)，應(yīng)及時(shí)冷卻剛拉桿。只要支撐的條件不破壞，就完全有可能避免倒塌，因?yàn)闅んw本身的耐火性能很高。 當(dāng)薄殼結(jié)構(gòu)的屋面起火，或者滅火時(shí)需要登上薄殼屋頂時(shí)，特別要注意，到屋頂上去的人數(shù)不能過多，人員要分散，不要集中，最好站在殼的中心，或兩側(cè)對(duì)稱于中心的位置上。

　　4、木結(jié)構(gòu) 木構(gòu)件遇火后，很快就被點(diǎn)著，在表面形成炭層。木材被燒焦的速度是和它的密度及含水率的大小直接練習(xí)的，木材燃燒的速度是隨著它的密度和含水率的增加而減少的。根據(jù)測試，木材向內(nèi)里燃燒速度的理論平均值為0.6mm/min ，質(zhì)輕且干木材的燃燒速度的近似值是0.8mm/min，密質(zhì)的濕木材燃燒速度的近似值是0.4mm/min。在實(shí)踐中我們可以利用這些數(shù)字來估計(jì)木構(gòu)件被燃燒的程度。

　　5、墻與煙囪 磚的耐火性好，能經(jīng)得起高溫，而砌成墻壁以后，由于砌筑的質(zhì)量和沙漿的耐火性能較差，磚墻的耐火性不如磚本身，但一般磚墻承受幾小時(shí)的火燒是沒問題的�？墒腔馂�(zāi)發(fā)生時(shí)，磚墻或煙囪也有發(fā)生倒塌的，主要原因是：

　　（1）框架破壞，框架填充墻也隨之破壞。

　�。�2）因?yàn)闃前逅�落，或橫向墻被破壞，使縱向墻失去了橫向的支撐。

　�。�3）受到意外的水平?jīng)_擊作用。

　�。�4）空斗墻、空心磚的砌塊變形破壞，失去承載能力。