火灾：发展与蔓延途径

7.1.1 火灾的发展

火灾的发展往往具有一定的规律。一般来说火灾的发展过程分为初起、发展和猛烈、下降、熄灭五个阶段。建筑防火主要针对前三个阶段火灾的特点采取限制火势或抵制火势危害的措施。

7.1.1.1 初起阶段

一般固体物质燃烧时,10～15min内,火灾的面积不大,烟和气体的流动速度比较缓慢,辐射热较低,火势向周围发展蔓延比较慢,燃烧一般还没有突破房屋建筑外壳。据此,建筑设计时应首先考虑根据建筑耐火等级在可能起火的部位尽量采用非燃烧材料,少用难燃烧材料,不用可燃材料,从而控制燃烧面积,限制火灾的蔓延。

7.1.1.2 发展阶段

燃烧强度增大、温度升高、气体对流增强、燃烧速度加快、燃烧面积扩大,为控制火势发展和扑灭火灾,及早发现火灾,及时扑救显得非常重要。

7.1.1.3 猛烈阶段

燃烧发展达到高潮,燃烧温度最高,室内温度高达1000℃左右,辐射热最强,燃烧物质分解出大量的燃烧产物,温度和气体对流达到最高限度,燃烧已经稳定而难于扑灭,建筑材料和结构的强度将会受到破坏,进而发生变形或倒塌。为此,在建筑设计中应首先进行合理的防火分区和防烟分区,并在各区之间设置必要的防火分隔构件或采取必要的防火措施,以保证消防人员的扑救和熄火后的修复使用,尽量减少火灾损失。

7.1.2 火灾蔓延的方式和火势蔓延的途径

7.1.2.1 火灾蔓延的方式

火灾的发生、发展就是一个火灾发展蔓延、热量传播的过程。热量传播是影响火灾发展的决定性因素。热量传播有以下三种途径:热传导、热对流和热辐射。

(1)热传导。是指热量通过直接接触的物体或物体内部,从温度较高部位传递到温度较低部位的过程。影响热传导的主要因素是:温差、导热系数和导热物体的厚度和截面积。导热系数愈大、厚度愈小,传导的热量愈多。实际工程中对于楼板等分隔构件,一面遇火后,其背火面的可燃构件因过热可引起微燃、炭化或燃烧。

(2)热对流。是指热量通过流动介质,由空间的一处传播到另一处的现象。起火时,火灾带有大量的热,并以火舌的形式向外延伸,在空气中,热烟由于比重很小而向上升腾,四周的冷气急剧补充而形成对流。与此同时,烟会从门、窗洞口窜向上层。火场中通风孔洞面积愈大,热对流的速度愈快;通风孔洞所处位置愈高,热对流速度愈快。热对流是热传播的重要方式,是影响初期火灾发展的最主要因素。

(3)热辐射。是指以电磁波形式传递热量的现象。在火场上,起火的建筑物会像火炉一样烘烤、辐射附近的建筑,从而引起这些建筑的燃烧,当火灾处于发展阶段时,热辐射成为热传播的主要形式。为此,在建筑总体布局时强调防火间距主要是为了避免由热辐射而引起的火灾蔓延。(www.xing528.com)

7.1.2.2 火势蔓延的途径

火势的蔓延途径是建筑物中划分防火分区、设置防火分隔物的依据;分析火势蔓延途径是火灾扑救工作中有效实施“堵截包围、穿插分隔”策略的需要。

大量的火灾灾情研究表明,火势蔓延的途径主要有以下几个方面:

(1)火势的纵向蔓延。通过外窗口、楼板蔓延。

1)由外墙窗口向上层蔓延。在现代建筑中,火通过外墙窗口喷出烟气和火焰,沿楼层间窗间墙及上层窗口窜到上层室内,这样逐层向上蔓延,会使整个建筑物起火,如图7.1所示。在建筑设计中我们可以利用窗过梁挑檐,设置外部非燃烧体的雨篷、阳台等设施增大上下层窗口距离,使气流偏离上层窗口,从而阻止火势向上蔓延。

图7.1 火由外墙窗口向上蔓延示意图

(a)窗口上缘较低距上层窗台远;(b)窗口上缘较高距上层窗台近;(c)窗口上缘有挑出雨篷使气流偏离上层窗口

2)由于热气流自重轻,火势往往会通过楼板的热传导由下向上蔓延。对于木地板地面往往容易造成火势的纵向蔓延。

(2)火势的横向蔓延:通过内墙门洞口、间隔墙蔓延。

1)当起火房间的门离起火点较远时,火苗会以热辐射使门板受热自燃,烟火便会破门而出,进入相邻房间以致蔓延。设计中应加强“门”这一薄弱环节。

2)当墙为厚度很小的非燃烧体时,隔壁靠墙堆放的易燃物体也可能因为墙的导热和辐射而自燃。

(3)火势通过竖井等蔓延:电梯井、楼梯井、管道井等其他用途孔道,类似烟囱作用,即拔烟又抽火,自下而上蔓延。

(4)火势由通风管道蔓延:通风管道蔓延火势一般有两种方式:一是通风道内起火,并向连通的空间,如房间、吊顶内部、机房等蔓延;二是通风管道可以吸进起火房间的烟气蔓延到其他空间,而在远离火场的其他空间再喷吐出来,造成火灾中大批人员因烟气中毒而死亡,并易形成火势蔓延。