摘 要：随着索膜结构的快速发展，索膜结构的防火问题也是一个值得考虑的问题，它关系到索膜结构建筑功能的良好实现，本文在介绍了索膜结构的发展及基本分类的基础上，初步探讨了索膜结构的防火问题。
　　关键词：索膜结构；防火 　

1. 索膜结构简介

　　材料科学的革命带来了结构技术的革命。自20世纪50年代现代建筑膜材产生以来，膜结构已经在交通建筑、展览建筑和文化体育建筑等公共建筑中得到广泛的应用。膜结构是建筑与结构的完美统一，具有很好的材料效率和结构效率，其独特的建筑艺术与结构技术特点，使膜结构从传统的建筑形式中脱颖而出，成为独具魅力而充满活力的新型建筑结构形式。
　　现代膜结构工程更是集建筑学、结构力学、化工学、材料学及计算机学为一体的高科技工程。由于它独特的性能和强烈的视觉冲击效果，很快被人们所接受，并出现了不可阻挡的发展
　　从结构形式上膜结构建筑可简单地概括为充气式、骨架式和张拉式三大类型：
　　充气式膜结构是依靠膜曲面内外气压差来维持膜曲面的形状。这种索膜建筑历史较长，但因在使用功能上明显的局限性，使其应用面较窄；但充气式索膜体系造价较低，施工速度快，在特定的条件下又有明显优势。1970年日本大阪万国博览会的美国馆，采用的就是这种结构，它标志着膜结构的开始。
　　骨架式膜结构常在某些特定的建筑中被采用，是由于其结构形式本身的局限性(骨架体系自平衡，膜体仅为辅助物，使膜体强度高的特点发挥不足等)；而骨架形式与张拉形式的结合运用，常可取得更富于变化的建筑效果。骨架式索膜体系建筑表现含蓄，结构性能有一定的局限性，造价低于张拉式体系。1996年亚特兰大奥运会主体育馆(佐治亚穹顶)为这类结构的典型工程。
　　张拉式索膜结构可谓索膜结构的精华和代表。张拉索膜结构中膜曲面通过预应力维持自身形状，膜既是建筑物的围护体又作为结构来抵抗外部荷载效应。由于其建筑形象的可塑性和结构形式的高度灵活性和适应性，该结构形式的应用极其广泛。张拉式索膜结构又可分为索网式、脊谷式等。这种体系富于表现力，结构性能强，但造价稍高，施工精度要求也高。这类工程最典型的是美国丹佛机场候机大楼。

　2. 索膜结构防火问题

　　2.1 膜材的耐火性
　　通常索膜结构采用钢结构体系，与一般钢结构不同的是膜材。膜材在索膜建筑中既是起围护作用的建筑材料，又是张拉结构体系中的受力材料。
　　目前常用的膜材有两类，一类是以玻璃纤维织物为基材，涂敷聚四氯乙烯(PTFE，也称特福龙)等树脂材料，燃烧性能可达到A级；另一类是以尼龙织物为基材，涂覆PVC及其他树脂材料，燃烧性能可达到B1级。当索膜结构用于半敞开建筑，如体育场观众席遮阳、公共设施的罩棚、建筑艺术小品等或者用于临时性建筑时，防火安全问题不大。
　　但是，用于全封闭、永久建筑的屋盖体系，就存在索膜结构耐火等级如何确定的问题。采用A级膜材的索膜钢结构是可以满足我国工程建设消防技术标准规定的。对于采用B1级膜材的索膜钢结构，其耐火性能如何呢? 瑞典国家测试院对索膜建筑进行了等比例燃烧试验，他们分别对PTFE和PVC两种膜材进行同样条件的燃烧试验，对试验过程的温度、有毒气体成分、膜材烧穿情况进行了测试分析。结论如下：
　　1) PVC膜材在点火后3min12s被烧穿，形成与火焰接触面大小相应的开放洞口，热量、烟雾和气体自动排出，开放洞口的大小保持到火焰熄灭。他们认为，洞口的早期出现，意味着烟气、热量的散发和延缓钢结构坍塌，有利于公共场所人员疏散。
　　2) PTFE膜材在点火后3min35s只是接缝处开裂，最后沿接缝大块脱落。
　　3) 从索膜建筑内测试分析，PTFE膜材产生的CO和CO2至少是PVC膜材的2倍以上；PTFE膜材还产生了超过临界浓度的HF毒性气体，而PVC膜材由于被烧穿，没有探测出HF。
4) 膜材料本身根据一定标准判定的防火性能，与其在火灾情况下索膜结构建筑的实际反应并不相吻合，PVC膜材更好一些。
　　从以上情况看，索膜结构对火灾的实际反应，不能单一从建筑构件的耐火极限、材料的燃烧性能去判定，而需要建立一个新的概念，即研究在火灾情况下建筑的反应，以安全疏散为主要目标，对建筑火灾进行烟气量、毒性、结构倒塌等安全性的综合分析判定。因此对于封闭式建筑使用PVC膜材索膜结构，不应简单的予以否定。况且PVC膜材还有如可着色、可回收等优点，符合美化城市和可持续发展的要求。
　　2.2不同膜材的索膜结构的防火问题
　　PTFE膜材是不可燃材料，PVC膜材是阻燃材料。对于永久性建筑，宜优先选用不可燃类膜材。但如果使用阻燃材料PVC膜材，其燃烧性能是B1级，对外部火焰的抵御能力相对较差，遇到较强热辐射和带冲击的飞火侵害，可能会烧坏膜材，由于PVC膜材具有自熄性，不会造成火的扩大蔓延。而且，还可以对膜材进行局部的修补或更换。但也必须应根据消防部门的要求采取适当措施。例如，应保证建筑物的顶棚与地板之间的距离在8m以上，并且避免膜材及其连接件与可能存在的火源接触。
　　2.3索膜结构防火分区
　　索膜结构如果用于体育馆、剧院、展览建筑等，由于自重小，跨度可以大大增加，从而增大了建筑面积。按照现行防火规范规定，上述建筑物的观众厅、展览厅的面积可根据实际需要确定，因此索膜结构的应用不受面积的限制。如果用于其他建筑，如餐厅、商场等，则必须进行防火分区。在设计索膜结构体系时应考虑与防火分区设计结合，每个单元结构不应跨越防火分区。 　 　　3. 结论和建议
　　索膜建筑是一种新的建筑形式，涉及到新的设计方法、新材料的应用，但总体看，绝大部分索膜建筑还是钢结构体系，耐火等级较低，因此在使用场所方面，还应当慎重。在可燃物较多，火灾荷载大的建筑不宜采用；在高大空间的建筑物或者半开敞的建筑采用索膜结构，必要时采用防火涂料提高钢结构耐火极限是完全可行的。
　　另外膜材在索膜结构中是受力材料，在火灾情况下膜材无论是烧穿还是脱落，总是最先被破坏的部分。当膜材破坏、失去张力时，对结构的稳定性会产生什么影响，有多大的影响，也是不可忽略的问题。因此，索膜结构的设计应当充分考虑当膜材破坏时(火灾影响、更换膜材等)结构的稳定性问题。