第四节--建筑结构倒塌与破坏的原因和规律.ppt

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。 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。 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。 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。 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。 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