英国钢结构建筑火灾实验研究

　　鲁国际消防英国钢结构建筑火灾实验研究白风领葛保国编译灾实验，可能会导致一个新的钢结构设计标准的诞生本文简要介绍了目前己完成的实验中所涉及到的有关防火安全工程方面的内容和新的观点及业内人士对此的反应考虑火灾危险的建筑设计方法总是不同于考虑风等自然现象的设计方在建筑设计中考虑高速流动的风，不是防风而是抗风长期以来由于缺乏可利用的资料，对于建筑物总是采取习惯性的防火措施，例如用防火涂料对建筑结构进行保护。卡丁顿所进行的一系列燃烧实验的数据将对这一传统的设计方法进行彻底的修正虽然对于评价该项目的结果仍然有大量的工作要做，但迄今得到的结果正揭示一个新的“防火工程”的概念，这对于多层结构建筑施工工业来说主要有技术和经济两方面的意义世界上*大的火灾实验卡丁顿项目是将要进行的有关钢筋、混凝土及木质建筑的系列实验中的**项，共进行了六个规模不断扩大的燃烧实验。*后一次实验，燃烧面积达340m2燃烧木材几乎达14吨，被认为是世界上*大的火灾实验。实验设施中包括一幢8层钢结构建筑物，是按英国标准5950设计并按照欧洲规范进行检测的。其结构是采用压型钢板混凝土复合楼板的有支撑无侧移结构的典型现代多层钢结构建筑。梁的跨度达6m和9m，以半深端板进行梁柱连接并用略薄平板固定次梁用平均分布的沙袋对除屋顶以外的所有楼层施以2.6kN/m2的荷载在整个设计和施工过程中，按照典型的建筑物施工的实际过程进行，确保所建造的是一个具有代表性的“真实”建筑物而非一个专门用于实验的“模型”结构实验过程中几个值得研究的现象2.1构件与结构的不同在**个实验中，对两柱之间跨度为9m的一根两端固定的约束梁采用特殊围护结构用气体火焰隔离加热，以期尽可能接近英国标准476火灾实验条件。在结构实验和标准实验中，引起人们注意的是相似梁的情形有很大的不同。在标准实验中，梁的温度达到700C，就足以引起其发生1/30梁跨的挠曲而在结构实验中，梁的挠曲度只有标准实验中的3/4也就是说，建筑结构的耐火性能较时下单独计算的耐火性更好。

　　实验计划的*后部分，是点燃一个模拟的装有家具及配套设备（含20%的塑料）的办公室这项实验清楚地显示了柱子通常是需要保护的，它对建筑物的稳定性比其它构件更为关键，并且它的变形能够引起对其上的楼层产生递增的破坏。而未加保护的梁能够经受住1100C高温不倒塌，这相当于在标准燃烧实验中燃烧超过2小时这项实验同时也清楚地表明多层建筑中的楼板对火灾性能有主要的影响，甚至也可以说是*大的影响。

　　当钢梁温度达到1100C时，几乎己没有承载能力（只有很小的承载力），而楼板尽管变形却未倒塌。楼板显然有能力使建筑结构的耐火性大大超过当前的假设，并且火灾后的承载实验己经显示出金属复合楼板在变形和有裂缝的情况下，能够继续表现出超过其设计能力的性能。因而这项实验研宄的一个主要部分是研宄楼板如何和为什么有如此性能，以期将其应用到实际的设计过程中。

　　3冷却后的结点断裂在结构实验中，出现了一个有趣的现象在现代的复合楼板中，钢梁的膨胀受到楼板的约束，由钢梁下翼缘的屈曲可见其中张力的存在这样的变形使梁的相对长度缩短，因而冷却时在连接处便产生拉力和剪切力，可引起裂缝或者螺栓断裂，并且结点力将传入连结板中。除了一个实验以外，在所有实验中都或多或少地存在这种现象至于那次实验中结构未被损坏而幸存的原因，尚在探寻，也许在其中就有改进设计的关键对实验结果的讨论从实验结果中可以得到一个清楚的信息：在现代的钢结构建筑中梁可以设计成无防火保护却仍可在火灾中幸免这给设计者和制定规范者提供一个选择以主动的防护（如喷水装置）代替被动的防护。就费用而言，价格昂贵在从前被认为是应用喷水系统*主要的缺欠，但就目前的造价来看己是可以接爱的了。

　　有资料表明，喷水装置与消极保护措施的花费基本相当在建筑设计中应用喷水装置有两个潜在的优点：在一幢未失稳的建筑物里，致命的危险是烟而不是火喷水装置可以切断烟气，从而能够有效地保障生如何科学地进行火灾现场勘查火灾发生后，无论是基于以下哪种原因：汇集资料和统计数字的需要、避免同类火灾再次发生、依照法律规定进行、公众的关注、确定火灾责任或基础研宄的需要，都要求必须查清火灾原因，即：起火物、起火源、起火时间。

　　火灾调查的核心内容是对火灾现场进行勘查火灾现场勘查包括系统和详细地记录火灾现场及物证的提取现场记录通过笔录、绘图、照相来完成具体的火灾现场勘查应遵循这样一个过程：及时进入火灾现场及时地进行现场勘查非常重要，因为一些证据会自然地恶化，随着时间的推移而丧失；另外，还有一些物品需要移动，这些都会导致证据的丢失。所以，当火灾现场对调查人员来说己经安全时，现场勘查工作立即进行外部勘查勘查工作先从火灾现场外部开始。外部勘查的主要内容有：1着火建筑的门、窗户及屋顶。由于火灾蔓延的方向是向上的，发生火灾时，如果建筑物的屋顶或天花板有一定大小的开口，墙壁上有大小相近的一扇窗户，火焰和燃烧的产物则通过屋顶开口向外蔓延，新鲜空气则通过窗户流入房间；如果建筑物是封闭的，只有一扇窗户是开口，火焰和燃烧的产物则通过窗户上端向外蔓延，新鲜空气从窗户下端流入房间。因此，笔录时注明建筑物的门、窗户和屋顶是否被烧毁及烧毁部位，这些将是分析认定火焰蔓延方向的证据。

　　2现场玻璃。检查玻璃破坏是热破裂，还是机械力冲击破坏。观察玻璃内表面的沉积特征，可以有助于鉴定明火之前是否经历了一段时间的阴燃3相邻建筑物。火灾对相邻建筑物的作用不容忽视，因为一次火灾的火焰或辐射热可能引起二次火灾。

　　外部勘查可能指明了起火点及起火原因，不过，还必须进行现场内部勘查来进一步证明。

　　内部勘查由于灭火的作用，建筑内物品变得易碎、易破坏，因此，进行内部勘查之前必须进行拍照，以记录火场中存在的物品及其位置。内部勘查的内容主要包括：1现场物体软化、熔化或受热分解程度。根据不同物体火灾后软化、熔化、受热分解程度的不同，可以确命安全。（2）就经济角度而言，这种替代措施也是合算的。火灾的主要损失不是建筑物的修复费而是建筑内部物件的损坏以及随之而来的损失。喷水装置可以在火灾造成严重损失之前将火扑灭（并且该项实验己经证明了在极少见的喷水系统失效的情况下，依设计，未加保护梁的钢结构建筑物也能在火灾中幸免跨塌）喷水装置系统不只是有效地降低了生命危险，而且还控制了火灾，利用钢结构固有的强度防止建筑物倒塌使经济损失及事业混乱的可能性同过去采取被动保护措施的建筑物水平相当。这个“失败的安全”思想将可能成为建筑设计“防火工程”一个全新途径的起点结束语：卡丁顿实验引起了业内人士的极大兴趣，同时也引发了关于该项实验提出的某些观点的一些争i议英国一位从事消防研宄的人士提出的几个问题颇具针对性，现将其主要观点叙述如下：（1）如果钢和压形钢板混凝土复合楼板对防止楼板和梁的失效起着重要影响，那么不同的楼板对火的反应将不会相同。

　　在灭火过程中，消防队员出水将使钢梁迅速冷却，同时水又作为荷载加在结构上，这些因素也应予以考虑建筑物中的居民、消防队员的安全不应完全系于一套安全系统，至少还应该有后备的安全系统另一研宄人员就拉伸构件在板中的作用及其在卡丁顿火灾实验中的应用作了专门的论证，其结论是：在大型火灾实验中，如果不对位于特定主梁线上的梁采取防火措施，楼板会倒塌；如果对梁采取防火措施楼板则是安全的。这一结论与卡丁顿的实验结果完全相反此外，消防协会也希望建筑物具备主动和被动两套防火系统。

　　以上观点对将要继续进行的卡丁顿系列实验有何影响及卡丁顿系列实验将给钢结构建筑设计与施工带来什么样的前景，在今后的两三年内将成为人们关注的热点