1）火灾环境非均匀温度场分布与烟气流动规律：开展火灾下建筑、桥梁、隧道等工程结构非均匀温度场时空分布和非稳态烟气流动规律研究，建立重大火灾及其复合灾害多物理场动力演进理论，明晰火灾全过程全链条致灾机理，研究地下工程焰火人工引导和疏散的智能设计方法。

2）火灾作用下结构热-力-病耦合失效机理：研究混凝土、钢材、防护材料等工程材料在高温环境下多尺度本构关系演化规律，研究建筑、桥梁、隧道等工程结构热-力-病耦合灾损演化机理，研发新型防火材料和防火措施，建立工程结构性能化智能化防火设计方法。

3）火灾下工程结构风险识别和全寿命服役性能评估：构建全谱段、全覆盖、多维协同的火灾全过程信息感知网络，进行重大火灾事故风险识别、模拟预测与预报预警科技攻关，建立基于材料、构件及结构性能的跨尺度全寿命服役状态评估方法和系统。

4）工程结构火灾危害智能防控：攻克土木工程基础设施重大火灾及其复合灾害关键节点精准防控技术，实现应急指挥现场信息的融合展现、指挥决策的智能科学、救援力量的协同联动，建立一体化和现代化的应急救援技术装备体系与模式。