火灾预防工程2课件

第三章 火灾预防工程,建筑火灾的控制技术，主要包括三个方面：建筑火灾预防技术，即建筑的火灾本质安全化技术与火灾探测报警消防联动控制；建筑火灾烟气控制技术，即烟气性质，烟气流动规律和防排烟技术；火灾扑灭与救护逃生技术。本章主要论述建筑火灾的预防技术。,第一节 概述,建筑火灾预防技术包括以下两个方面。 一、建筑物本质安全化 在建筑防火设计中，使建筑达到本质安全化是保证建筑物火灾安全的基本环节。因建筑设计失效所造成的火灾隐患，属“先天性”缺陷，待建筑施工完成后再采取补救措施，已难以取得良好效果。,第一节 概述,建筑火灾预防技术包括以下两个方面。 一、建筑物本质安全化 从预防火灾的角度使建筑达到本质安全化的主要技术是：满足城市防火规划总体布局对建筑的要求，选择建筑群间合理防火间距和消防通道以及室外消防设施，进行建筑耐火设计，提高和增强建筑材料承受火灾破坏的能力，提高建筑构件的耐火性和建筑物耐火等级；合理划分建筑防火分区，提高建筑消防效果；进行安全疏散设计；合理布置安全疏散路线、设置安全可靠的疏散通道和设置必要的避难场所。,第一节 概述,二、建筑火灾控制在初级阶段 如何将建筑火灾消灭在初起阶段，实现自防自救，这是现代大中型建筑火灾防治的基本手段。实际上，现代建筑发生火灾时，指望外来人员扑救，必将延误灭火时机，造成重大损失。因此，火灾探测报警技术与室内自动灭火技术是当前发展最快、应用最广的两个方面。而在火灾的早期阶段，准确地探测到火情并迅速报警，及时灭火，对控制火灾的扩大蔓延和减少火灾损失具有特别重要的意义。,第一节 概述,二、建筑火灾控制在初级阶段 图3-1给出火灾探测报替与灭火过程的特征时间。在该图中：t1为从起火到火被探测到的时间，取决于探测器性能；t2为探测到火焰到采取灭火行动的响应时间，这与灭火人员的动作快慢，或与联动消防系统动作时间有关，其中，自动灭火设备约需几秒至几十秒钟，水龙或灭火器约需几分至几十分钟；t3为灭火所需时间；Tf为室内火灾达到轰燃所需要的时间。,第一节 概述,第二节 建筑总体防火规划,城市总体规划与布局的合理性，对保障城市建筑物防火安全有直接关系。城市防火规划是城市总体规划的一部分，它主要从火灾安全角度处理好具体建筑物与城市总体布局及与周围地形和其他建筑物的协调关系。,第二节 建筑总体防火规划,一、城市规划对消防安全要求 1）对城市进行合理防火分区 根据一个地区的使用性质划分防火分区，如将居民区、商业区、工业区等适当分离；易燃易爆物品的仓库与工厂布置在城市近郊的独立安全地区；汽车加油站应远离大型公共场所、人集中处和明火散发火花区。,第二节 建筑总体防火规划,一、城市规划对消防安全要求 2）建立城市防火带 如宽阔城市干道可以起到防火带作用，在干道两旁建造耐火等级较高的高层建筑可以有效阻止火区大面积蔓延；种植难燃树种组成绿色防火林带。,第二节 建筑总体防火规划,一、城市规划对消防安全要求 3）城区内开辟一定的安全避难场所 在城市适当位置开辟广场、公园、公共绿地等，既可作为游乐、休闲的场所，又可作为火灾和其他多种灾害的避难场地。,第二节 建筑总体防火规划,一、城市规划对消防安全要求 4）适当提高建筑耐火等级 城区内各类建筑的耐火等级，应以一、二级为主、控制三级、严防四级。 5）靠近水源满足消防用水 工业区应注意靠近水源，合理布置自来水管道，以满足消防用水。,二、防火间距 定义：指当一幢建筑发生火灾时，相邻建筑在一定时间内，在没有任何保护措施情况下，不会引起火灾的最小安全距离。 防火间距大小与建筑的使用性质、功能、布置形式、耐火等级有关。建筑防火间距主要有以下几种: (1)单、多层民用建筑防火间距，如表3-1所示. (2)高层建筑防火间距，如表3-2所示。 (3)厂房防火问距(略)。,建筑物之间的火灾蔓延,防火间距及其必要性,建筑物发生火灾时，有时还会通过一定的途径蔓延到邻近的建筑物上。为了防止火灾在建筑物之间蔓延，十分有效的措施是在相邻建筑物之间留出一定的防火安全距离，即防火间距。 从消防方面考虑，防火间距还起到了为消防灭火战斗，为建筑物内人员和物资的紧急疏散提供场地的作用。在建筑总平面布局防火中，布置好建筑物之间的防火间距是一项十分重要的技术措施。,防火间距有关概念,防火间距的概念 防火间距是一座建（构）筑物起火后火灾不至于蔓延到相邻建（构）筑物的空间间隔。 防火间距是建（构）筑物间相邻外墙最近的水平距离； 防火间距是建（构）筑物在水平面的投影之间的最近距离； 建（构）筑物突出的封闭阳台应从其最突出部分算起； 建（构）筑物外墙有突出的燃烧体构件，从突出部分的外边缘算起。,确定防火间距的基本因素,影响防火间距的因素 热辐射 主要因素 热对流 飞火 建筑物的使用性质 建筑物外墙的开口面积 建（构）筑物内可燃材料的种类和数量 风速 相邻建（构）筑物的高度 建筑物内消防设施的水平 灭火时间,规范中规定的防火间距是考虑了防止热辐射作用造成火灾蔓延，满足消防扑救火灾时消防车最大工作回转半径的要求，消防扑救的影响作用以及节约用地的原则。,决定防火间距的基本因素,防止火势蔓延,造成火势蔓延，主要有“飞火”（与风力有关）、“热幅射”和“热对流”等几个因素。火灾实例证明，在大风的情况下，从火场飞出的“火团”可达数十米、数百米、甚至更远些。显然，如按这个因素确定防火间距，势必与节约用地精神不符，至于“热对流”，对相邻建筑蔓延威胁比“热辐射”要小些，因为热气流喷出门窗洞口后就向上升腾，对相邻建筑的影响比“热辐射”小，所以考虑这个因素的实际意义不大，由此可见，考虑防火间距的因素主要是“热幅射”强度,防止火势蔓延,影响热幅射强度的因素较多。诸如：发现和扑救火灾时间的长短，建筑的长度和高度、气象条件等。但国内目前还缺乏这方面的科学试验数据，国外虽有按“热辐射”强度理论计算防火间距的公式，但都没有把影响“热幅射”的一些主要因素（如发现和扑救火灾早晚、火灾持续时间）考虑进去，因而计算出来的数据往往偏大。在实际中难于行得通。因此，对热辐射也只能是结合一些火灾实例，视其对传播火灾的作用于以粗略考虑。,满足消防扑救需要,扑救高层建筑火灾需要使用消防水罐车、曲臂车、云梯登高消防车等车辆。消防车辆停靠、通行、操作、结合火灾实践经验，要使得防火间距满足要求,多层民用建筑之间的防火间距,表3-1 民用建筑的防火间距,高层建筑的防火间距,表3-2 高层建筑之间及高层建筑与其它民用建筑的防火间距(m),工业建筑的防火间距,三、消防通道 在建筑群的建筑总平面布置图中，街区内道路应考虑消防车通行，必须确保发生火灾时消防车畅通无阻。根据我国消防车型，通道宽度不小于3.5m；道路净高不小于4m；消防通道应尽量短捷；道路中心间距不大于1600m；高层建筑周围应设环形车道或沿高层建筑两长边设车道；在通往天然水源及消防水池处，均应设消防水道；消防车道与高层建筑之间，不应设置妨碍登高消防车操作的树木、架空管线。,四、室外消防设施 现有资料表明，在扑救失利的火灾中，约80%是由于火场供水不足，或者是设计不周、管理不善导致消防设施不能发挥作用所造成。因此，按照建筑设计防火规范规定，除2层以下居住小区可不设消防设施外，其他建筑在规划或设计时，必须同时设计消防给水系统。 1.室外消火栓布置 室外消火栓布置如图3-2所示。消火栓宜沿道路纵线布置，间距不大于120m；当路宽大于60m时，消火栓应在马路两边均布，离路边不大于2m；为避免楼房倒塌伤人，消火栓距楼房不小于5m。,四、室外消防设施 2.消火栓用水量 每个室外消火栓用水量等于每辆消防车的用水 量，在每辆消防车上有2支口径19mm水枪，总用水 量为1015L/s，因此每个室外消火栓用水量要按 10-15L。计算。 消火栓数量：可根据某类建筑一次火灾可能的消防用水量估算: 式中：N为消火栓数量(个)；Q为某项建筑一次火灾消防用水量（m3/s)； q为一个消火栓用水量m3/s。,四、室外消防设施 油罐区的消火栓位置：在甲、乙、丙类液体或油罐 区，为避免火灾时液体流散，消火栓应设在防火堤外 的安全地点。 3.消防水池设置 设置消防水池是市政给水管网与天然水源的一种重要水源补充手段。根据建筑物类型一次灭火所需的流量Q乘以灭火所需估计时间，其中灭火所需估计时间一般居住区为2h，甲、乙两类仓库为6h。,第三节 建筑物耐火设计,为防止建筑物在火灾时其主体结构受高温燃烧破坏，建筑物都应具有足够的耐火能力；否则，在火灾中一旦建筑物发生破坏而倒塌，就会造成人员伤亡和财产的重大损失。例如2003年11月3日湖南省衡阳市一栋8层的衡州大厦在发生特大火灾时突然整体倒塌，20名救火消防官兵被埋牺牲。建筑物的耐火性能取决于建筑构件的燃烧性能和耐火极限，而构件的燃烧性能主要由建筑材料决定。 建筑物的耐火设计是指建筑物耐火等级选择，它主要根据建筑物使用功能、规模、层数和火灾危险性确定。,第三节 建筑物耐火设计,一、建筑材料火灾性能 建筑材料根据其使用功能一般可以分为结构材料和装饰材料。结构材料是用以支持建筑物框架结构的强度与刚度，因此，必须具有足够的耐火能力，以保持火灾后建筑物整体性不被破坏；装饰材料是使建筑物更加美观、舒适和实用，从控制火灾角度，应避免加剧燃烧和产生过多的烟气和毒气。因此，建筑材料的火灾性能一方面影响着建筑物承受火灾高温作用下的能力，同时对火灾扑救逃生具有重要影响。所以，必须研究建筑材料在高温下的各种相关性能，使得在建筑耐火设计中科学合理地选用建筑材料，预防和减少火灾发生与损失。,第三节 建筑物耐火设计,一、建筑材料火灾性能 （一）建筑材料分类 按材料化学构成，建筑材料分为以下三类 （1）有机材料。如木材、塑料、胶合板、纤维板等，一般为可燃性材料，在空气中受到火烧或高温作用后，立即起火微燃，当火移走后，仍能继续燃烧。 （2）无机材料。如钢铁、混凝土、砖、石材、建筑陶瓷、建筑玻璃、石膏制品和其他建筑金属等，一般是不燃性材料，但在高温时存在导热、变形、爆裂、强度降低、组织松懈等缺点。 （3）复合材料。一般由芯材和面材组成，其特点是质轻、隔热、高强度和经济等。面材常应用耐火、难燃、导热性差的板材;芯材选用难燃和耐高温材料。一般来说，复合材料中含有一定的可燃成分。,（二）建筑材料高温性能 建筑材料高温下的性能包括以下五个方面：,1 力学性能:材料在高温下的物理力学性能主要指力学性能随温度的变化，其中尤其是强度性能。随着建筑向大型、高层、地下发展，建筑中的结构材料主要是钢材和混凝土，或由两者结合的钢筋混凝土。 (1)钢材。建筑钢材分结构钢材和预应力钢筋两种，结构钢材在常温下的抗拉强度很好，但受火作用后，迅速变坏。,有一组结构钢梁的测试数据如下:温度在20时抗拉强度为440MPa;温度升至485时，抗拉强度为270MPa;温度升至614时，其抗拉强度仅为7OMPa，已失去承载能力;当温升至7O0时.其挠度已超过13.3%。在高温条件下，钢梁遇火15-20min后急剧软化，而使整个建筑失去稳定而破坏，美国9.11事件中，双子世贸大厦被盛满航空汽油飞机撞击后，汽油燃烧的高温迅速使钢架软化，并丧失承载能力而倒塌。,预应力钢筋在钢筋混凝土中广泛应用，但其抗拉强度随温度升高而降低的变化功十分明显，如图3-3所示，当温度升到500时，钢筋抗拉强度仅为常温时的30%;到750时，其抗拉强度全部丧失。在此同时，由于钢与混凝土导热系数差距大，高温时，钢筋很快伸长，导致与混凝土脱位而丧失组合功能。,（二）建筑材料高温性能 建筑材料高温下的性能包括以下五个方面：,(2) 混凝土。混凝土是由起粘结作用的水泥、起骨架作用的沙、石和水混合而成，在建筑中主要起承压作用，在火灾条件下，其抗压强度随温度升高呈明显下降趋势。如图3-4所示，当火灾温度达600时，混凝土抗压强度仅为常温时的45%;到 1000时，完全丧失强度。,2）建筑材料高温性能 建筑材料高温下的性能包括以下五个方面：,2 材料导热性能:材料的导热性能是指材料一面受火作用后，背火一面温度变化的性质(如室内火灾楼板受热状况)。当材料导热性能强时，其防火性能差。例如，结构钢材在常温时强度大，弹性、韧性都好，品质均匀，质量轻，属不燃材料，但其导热系数大，火灾条件下极易在短时间内被破坏。,2）建筑材料高温性能 建筑材料高温下的性能包括以下五个方面：,3 燃烧性能:材料燃烧性能是指其可燃程度，即易燃、难燃等性能和燃烧速度。燃速越快，火灾发生后，火焰就会迅速蔓延，对扑救十分不利。材料的燃烧性能是评价其防火性能的重要指标。 4发烟性能:材料燃烧时的发烟量和发烟速度，在火灾发生后，对人体危害、疏散工作、火灾扑灭和营救工作、火灾的发展与扩一大都影响很大，应尽量选用发烟量较小、发烟速度较慢的建筑材料。,3 材料潜在毒性: 现代建筑中，使用着大量化工材料，火灾时产生大量有毒气体。火灾中造成人员死亡的主要原因是由烟气中毒所致，真正由热辐射致死的比例较小。 对上述五个判断材料火灾性能的综合指标进一步分析说明，当材料使用目的和功用不同时，考虑性能参数的侧重点不同，对于承重结构构件材料，如混凝土、砖石、钢材等无机材料，其火灾性能应侧重在高温下物理力学性质和导热性质;对于主要起装修、装饰作用的材料，如木材、塑料等，其火灾性能主要侧重在燃烧性能、发烟性能和潜在毒性等方面。,补充：钢材的高温性能,钢材的冶炼和分类 常用建筑钢材 钢材的高温性能,建筑用钢材可分为钢结构用钢材（各种型材、钢板）和钢筋混凝土结构用钢筋两类。它是在严格的技术控制下生产的材料，具有强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可铆、制成的钢结构重量轻等优点。但就防火而言，钢材虽然属于不燃性材料，耐火性能却很差。,钢材的冶炼,钢的主要成分是铁和碳，它的含碳量在2%以下。钢的冶炼主要是将熔融的生铁进行高温氧化，使碳的含量降低到预定范围，杂质含量降低到允许范围之内。 钢的冶炼方法主要有空气转炉炼钢法、氧气转炉炼钢法和平炉炼钢法。冶炼过程中，铁被氧化成氧化铁，影响钢材质量，必须进行脱氧。 根据脱氧程度的不同钢可分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（完全脱氧）和半镇静钢（脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间）。,钢的分类,碳素钢：以铁、碳为主体，含碳量小于2%。含碳量小于0.25%的为低碳钢；介于0.25%0.6%的为中碳钢；大于0.6%的为高碳钢。 合金钢：在普通低碳钢的基础上，加入少量合金元素，如硅、锰、铬、钛、钒等。可以保证钢的良好塑性、韧性，提高钢的强度。低合金钢合金元素总含量小于5%；中合金钢合金元素总含量为510%；高合金钢合金元素大于10%。,常用建筑钢材普通碳素钢,分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种，Q是屈服点的汉语拼音首位字母，数字代表钢材厚度（直径）16mm时的屈服点下限N/mm2。数字较低的钢材，碳含量和强度较低，而塑性、韧性、焊接性较好。 普通碳素钢分为A、B、C、D四个质量，A级最差，D级最好。 普通碳素钢塑性好，适宜于各种加工，并能保证在焊接、超载、冲击、温度应力等不利条件下的安全。力学性能稳定，对轧制、一般加热、剧烈冷却的敏感性较小。但与低合金结构相比，强度较低。普通碳素钢中的Q235（其碳含量为0.12%0.22%）因为其力学及加工等综合方面的性能较好，而且冶炼成本低，所以在建筑工程中得到普遍使用。,常用建筑钢材低合金结构钢,是一种含有少量合金元素(硅、锰、铬、钛、钒等元素组成)的合金钢种。低合金结构钢具有较高的强度，良好的塑性和冲击韧性，并具有耐锈蚀，耐低温性能，是一种高效能钢种。较多地用于大型结构和荷载较大的结构。,钢材的高温性能,通常钢材的导热性能随温度升高而递减，常温下导热系数为58W/m.，但当温度达到750 时，约为30W/m.。钢材的导热系数大是造成钢结构极易破坏的主要原因之一。,导热系数,钢材的比热Cp,钢材的比热随温度上升而缓慢增大，Cp与T的关系可由下式来表示：,（KJ/kg.）,在高温下钢材强度随温度的升高而降低，降低的幅度因钢材温度的高低和钢材种类而不同。,钢材的强度,（1）普通低碳钢,普通碳素钢的高温 力学性质,当钢材温度在350以下时，由于兰脆现象，极限强度比常温时略有提高； 温度超过350，强度开始下降；温度达到500时强度降低约50%，600时降低约70%； 钢材的屈服点随温度升高也逐渐降低，在500时约为常温的50%。 钢材在高温下屈服点降低是决定钢结构和钢筋混凝土结构耐火性能的最重要的因素。（钢屋架）,主要包括高碳钢以及用于预应力钢筋混凝土构件中冷加工钢筋及高强度钢筋等。 高强度钢对温度更为敏感。当温度超过175时，强度急剧下降，500时降至常温的30%，当温度达到750时，完全丧失其强度。,（3）普通低合金钢,（2）高强度钢,高温性能与普通碳素钢基本相同，在200-300的温度范围内极限强度增加，当温度超过300后，强度逐渐降低。,所以预应力构件耐火性能要低于普通混凝土构件。在高温下，预应力极易损失，其构件难以正常工作。,建筑钢材的变形性能,钢材的伸长率和截面收缩率随着温度升高总的趋势是增大的，表明高温下钢材塑性性能增大，易于变形。 钢材在一定温度和应力作用下，随时间的推移，会发生缓慢塑性变形，即蠕变。蠕变在低温下也会发生，但在温度高于一定值时比较明显。对于普通低碳钢这一温度为300350，对于合金钢为400450，温度愈高，蠕变现象愈明显。 蠕变不仅受温度的影响，而且也受应力大小影响，若应力超过了钢材在某一温度下屈服强度时，蠕变会明显增大。,混凝土的高温性能,混凝土的高温力学性能 混凝土的爆裂 概述 混凝土的热学性质,定义： 混凝土由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。,重混凝土：表观密度大于2600kg/m3，采用重晶石、铁矿石等作骨料，对射线、射线有较高的屏蔽能力。 普通混凝土：表观密度为19002500kg/m3，采用天然的砂、石子作骨科，在建筑工程中使用最广。 轻混凝土：表观密度为8001900kg/m3，包括轻骨料混凝土、多孔混凝土及无砂大孔混凝土，多用于有保温隔热要求的墙体、屋面等处，标号高的轻骨料混凝土也用于承重结构。,混凝土按密度分类：,水泥混凝土又称普通混凝土（简称为混凝土），是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。 钢筋混凝土（简称RC），是经由水泥、粒料级配、加水拌和而成混凝土，在其中加入一些抗拉钢筋，在经过一段时间的养护，达到建筑设计所需的强度。它应该是人类最早开发使用的复合型材料之一。,结构混凝土；耐热混凝土； 耐酸混凝土；防水混凝土,混凝土按功能和用途分类：,可根据不同要求配制不同性质的混凝土。 混凝土在凝结前具有良好的塑性，可浇制成各种形状和大小的构件或结构物； 混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件； 混凝土拌合物经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性； 混凝土组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则。,混凝土的优点：,混凝土的热学性能,主要包括导热系数、热膨胀系数、热容量以及质量密度四个参数。,（1）导热系数,普通混凝土在常温下的导热系数约为1.63W/m，随着其温度升高，导热系数减小，在温度500时为常温的80%，在1000时只有常温的50%。主要受骨料种类、含水量、混凝土配合比等因素的影响。,（2）热膨胀系数,不仅与混凝土本身材料的性能有关，还与构件尺寸、约束条件、含水量等因素有关。,（3）比热： 虽然受骨料种类、配合比和水分的影响，但影响都不大。混凝土在温度升高时比热缓慢增大。在火灾高温下混凝土的比热可取常值921J/kg。 （4）密度： 在升温条件下，混凝土由于内部水分的蒸发和发生热膨胀，密度降低。 在实际计算时，把混凝土的质量密度看作常数。,混凝土的力学性能,（1）抗压强度,抗压强度为常压下的45%,几乎完全丧失,混凝土的抗压强度随温度升高而变化的规律是： 在温度为300以下，混凝土的抗压强度基本上没有降低，甚至还有些增大；当温度超过300以上，随着温度升高，混凝土抗压强度逐渐降低，破坏形态也明显变化。,混凝土抗压强度下降的原因,混凝土各组成材料的热膨胀不同。在温度超过300情况下，水泥石脱水收缩，而骨料受热膨胀，由于胀缩的不一致性，使混凝土中产生很大的内应力，不但破坏了水泥石与骨料间的粘结，而且会把包裹在骨料周围的水泥石撑破。 水泥石内部产生一系列物理化学变化。如水泥主要水化产物Ca(OH)2，水化铝酸钙等的结晶水排出，使结构变得疏松。 骨料内部的不均匀膨胀和热分解。如花岗岩和砂岩内石英颗粒膨胀的方向性及晶形转变（在温度达到573），石灰岩中CaCO3的热分解(在825)，导致骨料强度的下降。,影响混凝土抗压强度的因素,加热温度：混凝土加热温度越高，抗压强度下降越大。 混凝土的组成材料：骨料在混凝土中占绝大部分。骨料的种类不同，性质也不同，直接影响混凝土的高温强度。用膨胀性小、性能较稳定、粒径较小的骨料配制的混凝土在高温下抗压强度保持较好。采用高标号水泥、减少水泥用量、减少含水量也有利于保持混凝土在高温下的强度。,影响混凝土抗压强度的因素,消防射水：消防水急骤射到高温的混凝土结构表面时，会使结构产生严重破坏。当混凝土结构表面温度达到300左右时，其内部深层温度依然很低，消防水射到混凝土结构表面急剧冷却会使表面混凝土中产生很大的收缩应力，因而构件表面出现很多由外向内的裂缝。当混凝土温度超过500以后，从中游离的CaO遇到喷射的水流，发生熟化，体积迅速膨胀，造成混凝土强度急剧降低。,湖南衡阳11.3特大火灾坍塌事故,案例：广东珠海前山纺织城火灾,1996年6月16日16时30分许，珠海前山纺织城A幢（6层，高27米，钢混结构，二级耐火等级，建筑面积1.8万余平方米，一层为仓库，其余各层为生产车间），在消防工程施工（安装自动喷水装置）中，无证电工使用冲击电钻打孔时，因电气线路短路打出火花引燃棉花导致火灾，由于报警迟，火势迅速蔓延。珠海市消防支队接警后，迅速调集消防力量前往扑救，广东省消防总队接报后又及时调集广州、中山、佛山三市消防力量增援。次日4时，大火被基本控制，进入灭余火阶段。,17日13时许，外方老板急于调集数百名职工进入现场清理物资、翻棉花包；同时，厂方还调来数台履带式推土机、挖掘机进入现场搬运棉花包。因该建筑物已经经过近20小时的火焰高温作用，加之灭火时喷了大量水，使棉花包、棉布包重量成倍增加，而且又进去了几百名职工翻包，尤其是工程机械的剧烈震动，导致A幢厂房于17日14时10分坍塌，造成93人死亡、156人受伤的严重后果,案例：广东珠海前山纺织城火灾,（2）混凝土的抗拉强度,在常温下，混凝土直接受拉容易断裂，断裂前无明显残余变形。 在火灾高温条件下，混凝土的抗拉强度随温度上升明显下降，下降幅度比抗压强度大1015%。当温度超过600以后，混凝土抗拉强度则基本丧失。混凝土抗拉强度发生下降的原因是在高温下混凝土中的水泥石产生微裂缝造成的，混凝土局部出现细缝或开裂，导致内部钢筋直接暴露在火中。,（3）混凝土的粘结强度,钢筋与混凝土的粘结强度是钢筋与混凝土在界面的相互作用，通过这种作用来传递两者之间的应力和协调变形。它的大小对构件的裂缝、变形和承载能力有直接的影响。 在火灾高温作用下钢筋和混凝土之间的粘结强度变化对其承载力影响很大。,混凝土的爆裂,在火灾初期，混凝土构件受热表面层发生的块状爆炸性脱落现象，称为混凝土的爆裂。它决定着钢筋混凝土结构的耐火性能，尤其是预应力钢筋混凝土结构。 影响爆裂的因素有：含水率、密实性、骨料的性质、加热的速度、构件施加预应力的情况以及约束条件等。 急剧加热；混凝土含水率大；预应力混凝土构件；周边约束的钢筋混凝土板；厚度小的构件；梁和柱的棱角处以及工字型梁的腹板部位易发生爆裂。,其他建筑材料的高温性能,石材抗压强度随温度变化,玻璃的高温性能,普通平板玻璃：在火灾条件下大多在250左右，由于其变形受到门、窗框的限制而自行破裂。 夹丝玻璃：是在玻璃成型过程中，将经过预热处理的金属丝网加入已软化的玻璃中，经压延轧压制而成。常用夹丝玻璃的厚度为6mm。金属丝网在夹丝玻璃中主要起增大强度作用。当夹丝玻璃表面受到外力或高温作用时，同样会炸裂，但在金属丝网的支撑拉结下，裂而不散。 当温度升高到700800后，夹丝玻璃表面发生熔融，会填实已经出现的裂缝，直至整个玻璃软化熔融，顺着金属丝网垂落下来，形成孔洞，才失去隔火作用。,复合防火玻璃：将两片或两片以上的普通平板玻璃用透明防火粘结剂胶结而成的一种防火玻璃，属于阻火隔热型防火玻璃。这种在玻璃正常使用时和普通玻璃一样具有透光性能和装饰性能；发生火灾后，随着火势的蔓延扩大，火灾区域的温度升高，防火夹层不但能将炸裂的玻璃碎片牢固地粘结在其他玻璃上，而且受热膨胀发泡，厚度增大810倍，形成致密的蜂窝状防火隔热层，阻止了火焰和热量向外穿透，从而起到隔火隔热作用。复合防火玻璃主要用于防火门、窗和防火隔断，此外也用于楼梯间、电梯井的某些部位。,二、建筑构建耐火性能 建筑物是由许多构件所组成，按照各种构件功能，可分为承重构件(梁、柱、屋架)、分隔构件(隔墙、门窗、吊顶)和具有承重与分隔双重作用构件(承重墙、楼板、屋顶)等。 各种构件在火灾时受火条件不同，如前墙壁、门窗、隔板为一面受火；屋顶、楼板、吊顶为下方受火，但构件按国际标准试验时则采用相同条件。 构件耐火性质的优劣直接影响建筑物的结构强度，因此，必须从防火角度研究构件在火灾高温条件下的燃烧性能与耐火极限。,二、建筑构建耐火性能 （一）按建筑构件燃烧性能分类 1）不燃烧体。由不燃烧性材料制成的建筑构件，在空气中火烧或高温作用时不起火、不微燃、不碳化(火烧时间不少于1. 5h),如砖墙、砖柱、钢筋混凝土梁(板、柱)、钢梁。 2）难燃烧体。由难燃材料制成，或用可燃性材料作基层，用不燃性材料作保护层的构件，在空气中受到火烧或高温作用时(不少于0.75h)，难起火、难微燃、难炭化；当火源移走时，燃烧或微燃立即停止，如沥青混凝土等。 3）燃烧体。用普通可燃或易燃材料制成的建筑构件，在明火或高温作用下能立即着火燃烧。火源移走后，仍能继续燃烧或微燃，如木构件等。,二、建筑构建耐火性能 （二）建筑构件耐火极限 建筑构件耐火极限是表示构件在火灾过程中能够继续起到隔离层或结构组件作用的能力。建筑构件耐火极限是依构件开始失去稳定性、完整性和隔热性三方面加以评定。 正式测试建筑构件的耐火极限，是将构件置于标准火灾环境条件下，按照国际标准火灾加温曲线(如图3-5所示)的规律，使用全尺寸构件试样(如果可能应加上载荷)进行试验。 国际标准化组织(CIB)规定的标准火灾曲线温升速率表达式为 式中：T0和T分别是在试验开始时刻和燃烧t时刻的温度，t为试验时间(min) 。,二、建筑构建耐火性能 建筑构件耐火极限评定: (1)失去稳定性。指构件在试验中失去支持能力或抗变形能力，该性质用于评价承重构件，如墙、梁、柱在试验中发生坍塌，表明失去承载能力。梁和楼板最大挠度超过L/20，表明失去抗变形能力。 (2)失去完整性。指构件出现穿透性裂缝或空隙，不再具有阻止火焰和高温烟气穿透的能力，构件背火面的可燃物能够被引燃，该性质用于评定分隔构件。 (3)失去隔热性。指构件失去隔离过量热传导能力，它取决于构件的导热性和厚度，如防火墙的背面温度超过初始温度1800C时即失去隔热作用，该性质用以评定分隔构件。,二、建筑构建耐火性能 影响建筑构件耐火性能的因素很多，如材料性质、构件尺寸、保护层厚度、构件结构形式与所处力学条件等。在建筑设计已选择标准构件条件下，为进一步改善耐火性能，尚可采取以下措施：钢筋混凝土外加保护层，钢构件表面外加耐火保护层；设置耐火吊顶；适当加大构件截面；加强有关缝隙堵塞等。,三、建筑物耐火等级选择 耐火等级的概念 是衡量建筑物耐火程度的分级标准。规定建筑物的耐火等级是建筑设计防火技术措施中最基本的措施之一。 由建筑构件的燃烧性能和耐火极限中最低者决定。 划分建筑物耐火等级的意义 对于不同类型、性质的建筑物提出不同的耐火等级要求，可做到有利于消防安全。 有利于节约基本建设投资。,三、建筑物耐火等级选择 建筑物耐火等级选择是建筑防火设计的关键环节，是防火技术措施中最基本措施之一，必须根据使用功能、重要程度和火灾危险性等级和高低层数不同，按我国建筑设计防火规范进行合理选择，以防止建筑物在火灾发生时和发生后倒塌，从而保障人员安全和减少财产损失。 按照我国建筑设计防火规范，建筑物耐火等级分为四级，这是衡量建筑物耐火程度的分级标度。表3-3是建筑物耐火等级与构件的燃烧性能、耐火极限间关系。,建筑设计防火规范规定的建筑物的耐火等级,三、建筑物耐火等级选择 建筑耐火等级以楼板为基准划分，例如，钢筋混凝土楼板的耐火极限规定一级耐火要求定为1.5h，二级为1.0h，三级为0.5h，四级为0. 25h，对于其他构件则视其在建筑中的重要性规定适当的耐火极限。 我国建筑防火设计采用耐火等级设计方法，按照建筑防火设计，我国建筑可分为四类。即：多层建筑耐火设计；高层建筑耐火设计；高层工业建筑耐火设计。钢结构建筑耐火设计。下面以高层民用建筑耐火设计为例，简要介绍耐火等级选择程序。,三、建筑物耐火等级选择 例，高层民用建筑耐火等级选择： (1)根据高层民用建筑设计防火规范规定，高层民用建筑指10层以上居住建筑及建筑高度超过24m的公共建筑。 (2)高层建筑火灾特点：火势蔓延途径多、危害大;疏散困难；消防设施欠完善，扑救困难。功能复杂，起火因素多。 (3)耐火等级选定。高层民用建筑耐火等级根据使用性质、火灾危险程度和疏散扑救难度划分，可据如表3-4所示的高层民用建筑分类进行选择。,三、建筑物耐火等级选择 说明： 一类高层建筑其耐火等级为一级； 二类高层建筑其耐火等级不低于二级，裙房耐火等级不低于二级； 地下室耐火等级为一级； 建筑物所有构件均应满足耐火等级对构件耐火极限和燃烧性能的要求，如表3-5所示为高层建筑构件的燃烧性能与耐火极限。,各类建筑物由于使用性质、重要程度、规模大小、层数高低和火灾危险性大小存在差异，所要求的耐火等级应有所不同。,补充：建筑物耐火等级的划分,建筑物耐火等级的划分,构件耐火极限的选定 构件燃烧性能特点 耐火等级划分特殊情况,建筑物耐火等级的分级标准：,高层民用建筑物耐火等级的分级标准：,高层民用建筑的划分标准 高层民用建筑耐火等级的分级标准,建筑物耐火等级的分级标准,建筑物耐火等级的划分,建筑物耐火等级是由组成建筑物的墙、柱、梁、楼板、屋顶承重构件和吊顶等主要建筑构件的燃烧性能和耐火极限决定的。 按照我国建筑设计、施工及建筑结构的实际情况，并考虑到今后建筑的发展趋势，将建筑物的耐火等级划分为四个级别（见表3-3）。建筑物所要求的耐火等级确定之后，其各种建筑构件的燃烧性能和耐火极限均不应低于表中相应耐火等级的规定。,构件耐火极限的选定,是建筑的楼板为基准； 凡比楼板重要的构件其耐火极限相应提高。在建筑结构中所占的地位比楼板重要者，如梁、柱、承重墙等，其耐火极限高于楼板；比楼板次要者，如隔墙、吊顶等，其耐火极限低于楼板。,楼板耐火极限值的选定，是以我国火灾发生的实际情况和建筑构件构造特点为依据的。据火灾统计表明，我国95%的火灾的延续时间均在2h以内，在1h内扑灭的火灾约占80%，在1.5h以内扑灭的火灾约占90%。此外，建筑物中大量使用的普通钢筋混凝土空心楼板，保护层厚多为10mm，其耐火极限约为1.0h ；现浇钢筋混凝土整体式楼板的耐火极限大都在1.5h以上。因此，将二级耐火等级建筑物的楼板的耐火极限选定为1.0h；一级耐火等级的选定为1.5h。,建筑设计防火规范规定的建筑物的耐火等级,构件燃烧性能特点,对各耐火等级建筑物建筑构件的燃烧性能也有相应的要求，概括地说： 一级耐火等级建筑物的主要建筑构件，全部为非燃烧体； 二级耐火等级建筑物的主要建筑构件，除吊顶为难燃烧体外，其余为非燃烧体； 三级耐火等级建筑物的屋顶承重构件为燃烧体； 四级耐火等级建筑物除防火墙为非燃烧体外； 其余构件为难燃烧体和燃烧体。,根据各级耐火等级中建筑构件的燃烧性能和耐火极限特点，可大致判定不同结构类型建筑物的耐火等级。 一般来说，钢筋混凝土结构，钢筋混凝土砖石结构建筑可基本定为一、二级耐火等级； 砖木结构建筑可基本定为三级耐火等级； 以木柱、木屋架承重又以砖石等非燃烧或难燃烧材料为墙的建筑可定为四级耐火等级。,高层民用建筑耐火等级的分级标准,高层民用建筑的划分标准 高层民用建筑耐火等级的分级标准,高层民用建筑的划分标准,我国高层民用建筑设计防火规范规定，高层民用建筑系指：十层及十层以上的住宅建筑（包括底层设置商业服务网点的住宅）；建筑高度超过24m，且层数为二层及二层以上的其他民用建筑。 建筑高度为建筑物室外地面到其檐口或女儿墙的高度。屋顶上的瞭望塔、水箱间、电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度和层数内；住宅建筑的地下室、半地下室的顶板面高出室外地面不超过1.5m时，不计入层数内。,如今女儿墙已成为建筑的专用术语，伴随着社会的发展和进步，女儿墙的浪漫和诗情画意也不再是人们津津乐道的内容了，只是国家建筑规范中的90厘米高的砖混结构式的一堵矮墙而已。它回归了建筑的本原，在建筑物上起着它应起的作用。一般在一些单元楼的屋顶上，成为建筑施工工序中一种必不可少的并且具有封闭性的一部分。,高层民用建筑起始高度划分的依据,登高消防车的扑救高度。我国目前不少城市尚无登高消防车，部分城市配备了登高消防车，其最大工作高度多为24m左右，24m以下的建筑发生火灾时可利用其进行扑救，再高一些的建筑就不能满足扑救需要了。 消防车的供水能力。目前我国城市消防队大多配备的消防车，在最不利情况下直接吸水扑救火灾的最大高度约为24m左右。,高层民用建筑起始高度划分的依据,还考虑它有较好的防火分隔，火灾时蔓延扩大受到一定限制，危险性较小，故作了区别对待。为了适应部分住宅建筑的底层设置商店、修理部、邮电所、储蓄所等商业服务网点的实际需要，又不提高这类住宅的防火标准，规定底层设有上述服务网点的住宅建筑，仍划分在住宅建筑内。 参考了国外对高层建筑起始高度的划分。,国 外 起 始 高 度 德 国 22米（至底层室内地板面） 法 国 住宅：50米，其他建筑：28米 日 本 31米（11层） 比 利 时 25米（至室外地面） 英 国 24.3米 前 苏 联 住宅：10层及以上，其他：7层 美 国 2225米或7层以上,高层民用建筑起始高度划分的依据,高层民用建筑设计防火规范规定的耐火等级,高层民用建筑耐火等级分级注意事项,预制钢筋混凝土构件的节点缝隙或金属承重构件节点的外露部位，必须加设防火保护层，其耐火极限不应低于规范中相应建筑构件的耐火极限。 二级耐火等级的高层建筑中，面积不超过100m2的房间隔墙，如执行规范有困难时，可采用耐火极限不低于0.5h的难燃烧体或耐火极限不低于0.3h的不燃烧体。 二级耐火等级高层建筑的裙房，当屋顶不上人时，屋顶的承重构件可采用耐火极限不低于0.5h的不燃烧体。 高层建筑内存放图书、资料、纺织品等可燃物的平均重量超过200kg/m2的房间，当不设自动灭火系统时，其柱、梁、楼板和墙的耐火极限应相应提高0.5h。,建筑物耐火等级的选定,影响耐火等级选定的因素 一般民用建筑耐火等级的选定 高层民用建筑耐火等级的选定,选定建筑物的耐火等级应考虑的 主要因素 建筑的重要性：性质重要，功能、设备复杂，规模大、建筑标准高的建筑、人员集中、物资集中的建筑耐火等级高，一般的建筑耐火等级可以适当低一些。 建筑物的高度：建筑越高，耐火等级要求越高，一类高层建筑不低于一级，二类高层不低于二级。 火灾危险性（火灾负荷）：火灾危险性越大的耐火等级应越高。,一般民用建筑耐火等级的选定,指非高层民用建筑，即住宅建筑为9层及9层以下；其他民用建筑为24m以下者。 重要的公共建筑应采用一、二级耐火等级的建筑。 重要的公共建筑系指性质重要，建筑标准高，人员密集，发生火灾后经济损失大、政治影响大、人员伤亡大的公共建筑。如省、市级以上的机关办公楼、价值在300万元以上的电子计算机中心、藏书100万册以上的藏书楼、省级通讯中心、中央级和省级广播电视建筑、省级邮政楼、大型医院以及大、中型体育馆、影剧院、百货楼、展览楼、综合楼等。 商店、学校、食堂、菜市场如采用一、二级耐火等级的建筑有困难时，可采用三级耐火等级的建筑。 其他民用建筑（如居住建筑）在层数较少时，可以采用三级或四级耐火等级的建筑。,高层民用建筑耐火等级的选定,高层民用建筑分类,对高层民用建筑进行分类，是为了便于针对不同的类别的建筑物在耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散、消防给水、防排烟等方面分别提出不同的要求，以达到既保障各类高层建筑的消防安全，又节约投资的目的。,高层民用建筑耐火等级选定,一类高层建筑的耐火等级应为一级。二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。 裙房的耐火等级不应低于二级，高层建筑地下室耐火等级应为一级。,第四节 防火分区,防火分区的概念 划分防火分区的作用 防火分区的划分原则 水平防火分区 竖向防火分区,主要内容,一、防火分区的概念,建筑防火分区是指采用具有一定耐火能力的分隔设施(如楼板、墙体)，在一定时间内将火灾控制在一定范围内的单元空间。合理地将建筑划分为若干防火分区的目的，是为了有效控制火灾发生的范围，利于人员安全疏散和减少经济损失，以及为扑救火灾提供条件。 防火分区要根据建筑物的特点，采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物。,二、防火分区的划分原则,划分防火分区的原则 满足使用功能需要，不人为割裂人员流动和物流； 能有效地限制火势蔓延，减少火灾损失； 考虑平时的使用管理方便，尽量节约投资。 （1）作避难通道使用的楼梯间、前室和某些有避难功能的走廊，必须受到安全保护，保证其不受火灾的侵害，并时刻保持畅通无阻。 （2）在同一个建筑物内，各危险区域之间、不同用户之间、办公用房和生产车间之间，应该进行防火分隔处理。 （3）高层建筑中的各种竖向井道，如电缆井、管道井、垃圾井等，其本身应是独立的防火单元，保证井道外部火灾不得传入井道内部，井道内部火灾也不得传到井道外部。,（4）有特殊防火要求的建筑，如医院等在防火分区之内尚应设置更小的防火区域。 （5）高层建筑在垂直方向应以每个楼层为单元划分防火分区。 （6）所有建筑的地下室，在垂直方向应以每个楼层为单元划分防火分区。 （7）为扑救火灾而设置的消防通道，其本身应受到良好的防火保护。 （8）设有自动喷水灭火设备的防火分区，其允许面积可以适当扩大。,二、防火分区的划分原则,建筑中防火分区大小的划分，首先应根据建筑物的使用性质，充分考虑消防效果，并顾及有利于建筑使用功能的发挥、建筑美观和对经济的影响等。从控制火灾、提高消防效果着眼，防火分区面积宜适当小些，防火设计规范对不同使用性质的建筑物的独立分区大小做了规定，防火分区还应考虑以下情况:,三、防火分区的分类,火灾危险性大、燃烧时间长的，应与其他部分分隔开，如厨房与餐厅分开； 统一建筑使用功能不同部分应进行防火分隔，如楼梯间、走、避难通道，应保持不受火灾侵害与通畅； 特殊用房，可在正常防火分区内设置更小防火单元，如重点护理病房、贵重设备储存间、使用不同灭火方式房间等; 高层建筑一般以每个楼层为单元划分防火分区。,三、防火分区的分类,四、防火分区的分类,防火分区按功能可以分为水平防火分区和竖向防火分区两类。 水平防火分区是利用防火墙、防火门、防火卷帘、防火垂壁、防火水幕等设施，将楼层划分为几个防火分区，以防止火灾向水平方向扩大蔓延。用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。 竖向防火分区是采用具有一定耐火极限的楼板、窗间墙（上下楼层间距离不小于1. 2m）将上下层分开，以防止层间发生竖向火灾蔓延用以防止火灾在建筑层间蔓延。,防火分区1,防火分区2,水平防火分区,划分防火分区的面积（或相应长度）的规定，主要根据来自两个方面，即消防队控制火灾的能力及使用建筑物的人员疏散要求。,水平防火分区面积,对防火分区的最大面积严加控制，主要是为了在允许的时间内把火扑灭（一般不超过20分钟），确保建筑物及人员疏散安全。,规范中对水平防火分区的相关规定,耐火等级 一、二级 三级 四级 最多允许层数 不限 5层 2层 最大允许长度(m) 150 100 60 每层最大允许面积(m2) 2500 1200 600,民用建筑,建筑类别 每层每个防火分区面积(m2) 一类建筑 1000 二类建筑 1500 地下室 500,高层民用建筑,规范中对水平防火分区的相关规定,划分水平防火分区需要注意的问题,（1）建筑物内如设有上、下层相互连通的敞开楼梯、自动扶梯、传送带、跨层窗等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区对待。 （2）建筑中如设有中庭时，其防火分区应按上下层相连通的面积叠加，当面积超过一个防火分区面积时，应满足规范的要求。,中庭,建筑物中的中庭这个概念由来以久。希腊人早在建筑物中利用露天庭院（天井）这个概念，后来罗马人加以改进，在天井上盖屋顶，便形成了受到屋顶限制的大空间中庭。今天的“中庭”还没有确切的定义，也有称“四季庭”或“共享空间”的。,进入本世纪九十年代以来，我国各地有不少高层建筑仿效中庭的设计 一般建筑物防火处理的方法是设置防火分区，或是设法把局部发生的火灾限制在其发生的范围内、即设置的防火隔断。但是在中庭防火设计的难点是其防火分区被上下贯通的大空间所破坏，火势极易蔓延；,中庭防火问题,规范对中庭防火设计的规定,1房间与中庭回廊相通的门窗应设自行关闭的乙级防火门窗； 2与中庭相连的过厅、通道等相通处应设乙级防火门或复合防火卷帘。主要起防火、防烟分隔作用，不论是中庭或是过厅等部门起火都能起到阻火、阻烟作用； 3中庭每层回廊应设置自动喷水灭火系统，喷头间距不应小于2.0m但不应大于2.8m； 4中庭每层回廊应设火灾自动报警系统； 5按规定设置排烟设施。,（3）因地制宜划分防火分区。划分水平防火分区时还必须结合建筑物的平面形状、使用功能及人、货流情况妥善确定防火分隔物的具体位置。,划分水平防火分区需要注意的问题,注意问题,竖向井道,外墙窗口,电梯井,电缆井,垃圾井,竖向防火分区,在建筑物的垂直方向，用耐火性能比较好的楼板及墙壁（含上下连通的竖向井道的井壁及外墙壁）等防火分隔物划分出的防火空间。,电梯井和管道井,电梯井应独立设置，井内严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道，并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。电梯井井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其它洞口。电梯门不应采用栅栏门。 电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖