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第九章 高层建筑灭火救援

（二）混凝土结构构件高温失效机理
分析混凝土结构构件的高温失效机理，需要从构件材料高温环境下力学性能参数
进行分析。热传导系数是混凝土材料重要的热工参数。温度、含水量、配合比等因素
影响混凝土的热传导系数。相关研究表明，在高温条件下，混凝土的热导系数降低。

混凝土抗火机理是与其内部构造有关的。混凝土导热系数影响较大的因素有骨料
类型、孔隙率、干湿状态。其中，影响混凝土导热系数最主要因素有骨料的矿物学特
征和混凝土拌和物中的含水量。

大量实验结果表明，材料在常温、单向加载下主要发生两种形式的强度失效一种
是屈服，另一种是断裂。混凝土抗裂强度较低，高温下混凝土内部组成成分会发生一
定的转化，混凝土可能膨胀开裂，降低混凝土保护层对内部钢构件的隔热保护。根
据文献的实验结果，高温混凝土的内部随温度升高而发生变化：当混凝土温度升至

100℃左右时，构件内部的水分蒸发，混凝土构件内部将产生细微裂缝和孔隙。当混
凝土构件承载外部作用后，将出现应力集中，进一步促进裂缝扩展，混凝土构件抗压
强度下降。当混凝土构件温度升至200℃至300℃之间时，构件内部水分几乎全部蒸

发。由于混凝土构件骨料与水泥在同一温度环境中膨胀系数不同，内部应变差异进一
步降低了混凝土构件的强度。当混凝土构件温度上升至500℃左右时，构件中骨料和
水泥应变差异继续增大，裂缝继续扩展，混凝土构件抗压强度降低明显。当混凝土构
件温度上升至600℃时，混凝土构件骨料内部产生裂缝，构件的抗压强度急剧下降。

四、建筑结构火灾整体失稳机理分析

火灾现场形成高温环境，火灾产生的热量通过辐射、对流和传导的方式传递给建

筑构件，建筑构件的温度不断升高。高温条件下，建筑构件材料力学性能下降。同
时，建筑内部火灾产生热集中，局部建筑构件应力集中，当受热损伤部位承载的应力
超过局部结构的承载能力，便发生局部坍塌。坍塌发生过程中，若受热损伤的结构部

位范围大，甚至全部结构均遭受火灾高温作业，则可能发生连锁式坍塌或倒塌事故，
特别是局部倒塌的构件会对其余部位产生动力性冲击作用，可能引发连锁性结构失
稳，发生整体坍塌事故。火灾产生高温环境，处于高温环境中的建筑构件局部处于高
温环境中，建筑构件损伤，力学性质降低。当外部偶然荷载突然作用于建筑局部构

件，则会发生局部破坏。发生局部倒塌的构件又会对其他构件产生冲击作用。破坏便
可能发生连锁反应，进一步导致建筑结构承载能力减弱，最终出现坍塌。这种由局部
构件引起的连续性的倒塌即为连续倒塌。偶然荷载主要是指结构设计荷载以外的荷

载，如飞机撞击、火灾、爆炸、汽车撞击等。虽然偶然荷载发生的概率较低，在高层
建筑、超高层建筑设计中，也应充分考虑偶然荷载。建筑结构倒塌的形式多种多样，

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