建筑火灾的概述及分析

建筑火灾的概述及分析建筑物是指供人们生活、学习、工作、居住，以及从事生产和文化活动的房屋。建筑火灾，是最常见的火灾。因此，加强建筑火灾研究，把握建筑火灾的发展蔓延和建筑结构倒塌破坏的规律等，对提高建筑火灾扑救能力至关重要。一、建筑物室内火灾的发展过程建筑火灾通常情况下，都有一个由小到大、由发展到熄灭的过程。与类型火灾相比，建筑火灾发展阶段更明显，特点更突出。1.室内火灾的发展阶段建筑火灾发展过程大致可分为初起、全面发展和下降三个阶段。（1）室内火灾的初起阶段1）室内火灾发生后，最初只局限于着火点处的可燃物燃烧。2）局部燃烧形成后，可能会出现以下三种情况：一是以最初着火的可燃物烧尽而终止；二是因通风不足，火灾可能自行熄灭，或受到较弱供氧条件的支持，以缓慢的速度维持燃烧；三是有足够的可燃物，且有良好的通风条件，火灾迅速发展至整个房间。3）这一阶段着火点处局部的温度较高，燃烧的面积不大，室内各点的温度不平衡。由于可燃物燃烧性能、分布和通风、散热等条件的影响，燃烧的发展大多比较缓慢，有可能形成火灾，也有可能中途自行熄灭，燃烧发展是不稳定的。火灾初起阶段持续时间的长短不定。2．室内火灾的全面发展阶段1）随着燃烧时间的持续，室内的可燃物在高温的作用下，不断释放出可燃气体，2）当房间内温度达到400～600℃时，便会发生轰燃。3）轰燃是室内火灾最显著的特点之一，它标志着室内火灾已进入全面发展阶段。4）轰燃发生后，室内首先是气相燃烧，然后室内可燃固体表明全部卷入燃烧，室温急剧上升，温度可达800～1000℃。5）火焰和高温烟气在火风压的作用下，会从房问的门窗、孔洞等处大量涌出，沿走廊、吊顶迅速向水平方向蔓延扩散。同时，由于囱效应的作用，火势会通过竖向管井、共享空间等向上层蔓延。此外，室内高温还对建筑构件产生热作用，使建筑构件的承载能力下降，可能导致建筑结构发生局部或整体倒塌。3．室内火灾的下降阶段在火灾全面发展阶段的后期，随着室内可燃物数量减少，燃烧速度减慢，燃烧强度减弱，温度逐渐下降，直到室内外温度平衡为止，火灾则进入下降熄灭阶段。二、影响室内火灾发展的因素1.影响建筑物室内火灾发展的因素主要有火灾温度、燃烧速度和建筑物的空间布局等。2.火灾温度火灾温度是指建筑物着火后室内温度的平均值。3.燃烧速度燃烧速度是表示建筑物室内可燃物质燃烧时火焰传播的快慢，或指可燃物燃烧在单位时间失重的数量。影响燃烧速度的主要因素有以下两个方面：（1）物质的燃点低、闪点低、爆炸下限低，则燃烧速度快。（2）物质燃烧时，空气供给充分，则燃烧速度快；可燃物与空气接触面积越大，物质燃烧速度越快；着火房间门窗的总面积越大，燃烧速度越快。4.建筑物的空间布局建筑物的平面布置和竖向布置的形式对建筑物室内火灾的发展影响很大。（1）平面布置。建筑物平面布置形式不同，特别是带有闷顶的建筑物，着火后，火势沿水平方向发展蔓延的情况也不同。1）一字形、拐角形、凹字形、口字形、三角形和环形建筑一般有1～2个蔓延方向。2）丁字形、工字形、山字形和星形建筑一般有1～3个蔓延方向。3）王字形、土字形和圆形建筑一般有1～4个或更多的蔓延方向。（2）竖向布置。建筑物的高度越高，结构体系就越复杂，内部的竖井管道就越多，火势向上发展蔓延的速度就越快。这是由于烟囱效应的作用加快了建筑物内空气和热烟气的流动。建筑火灾的蔓延方向和途径越多，火灾扑救的难度就越大。因此，在扑救多方向、多途径蔓延的建筑火灾中，应根据现场消防力量的情况，抓住火场主要方面，合理进行战斗力量部署。三、建筑物室内火灾的蔓延1.室内火灾蔓延的形式火由着火房间烧至其他房间或区域，主要是靠可燃构件的直接延烧、导热、热辐射和热对流。（1）火焰接触着火点的火舌，直接点燃周围的可燃物，使之着火燃烧，这种形式多在近距离的条件下发生。（2）延烧室内固体可燃物表面或易燃、可燃液体表面上的某一处着火后，燃烧沿表面连续不断地向着火点外发展下去，导致火势扩大。（3）导热间隔墙一侧着火，钢筋混凝土楼板下面着火或通过管道及其他金属容器内部的高热，将热量由墙、楼板、管壁等的一侧表面传到另一侧表面，使靠近墙、管壁或堆放在楼板上的可燃物升温自燃，造成火灾蔓延。（4）热辐射室内着火点附近的可燃物，虽然没有与火源直接触，也没有中间导热体作媒介，但通过热辐射也能着火燃烧。（5）热对流火灾条件下，室内的热烟气与室外空气密度不同，热烟气轻，室外空气重，形成压力差，产生一种浮力，热烟气向上升腾，由窗户上部流出室外，室外空气则由窗口下部补充进室内，新鲜空气经燃烧，受热膨胀后，又向上升腾，这样不断循环，形成热对流现象。热对流能引起热烟气所经路线上的可燃物着火。2.室内火灾蔓延的途径（1)内墙门1）着火的房间，开始时往往只有一个，而火最后蔓延至整个楼层，甚至整幢建筑物，其原因大多是因为内墙的门没能把火挡住，火烧穿内墙门，蹿到走廊，再通过相邻房间的门进入邻间引起燃烧。2）走廊内即使没有可燃物，高温热气流和未完全燃烧产物的扩散，仍能把火灾蔓延到相距较远的房间。(2)房间隔墙房间间隔墙如果采用可燃材料建造，或者虽然采用了不燃、难燃材料建造，但耐火性能较差，火灾时易被烧穿或无法隔火，相邻房间靠墙的可燃物，可能会因为火焰接触或墙的导热及辐射而自燃着火，使火势蔓延到相邻房间。(3)楼板孔洞由于使用功能的需要，建筑物中设有许多竖向管井和开口部位，如楼梯井、电梯井、管道井、电缆井、垃圾井、通风和排烟井等。这些竖井管道和开口部位贯穿若干楼层，甚至整幢大楼。建筑物发生火灾时，会产生烟囱效应，据测定，高温烟气在竖向管井中向上蔓延的速度可达3～5m／s，造成火势在短时间内迅速向上蔓延，甚至引起立体燃烧。(4)穿越楼板、墙壁的管道和缝隙1）室内发生火灾，物质燃烧后形成的正压，会促使火焰和热气流通过该室内的任何孔洞缝隙，如玻璃幕墙缝隙，各类管道穿越楼板、墙壁的缝隙等，将火势蔓延出去；2）穿过房间的干式金属管道在火灾高温作用下，有时也会因热传导将热量传到相邻或上层房间一侧，引起相邻或上层房间着火。(5)闷顶建筑闷顶内着火，或火势通过闷顶的人孔、住人闷顶的楼梯等开口部位进入闷顶内部时，由于闷顶内往往没有防火分隔，空间较大，很容易使火势沿水平方向蔓延，并通过闷顶内的孔洞向四周及下部的房间蔓延，且在蔓延的过程中不易被发现。(6)外墙窗口1）室内火灾进入到全面发展阶段，会有大量的高温烟气和火焰喷出窗口，能将上层窗口烧穿或直接通过打开的上层窗口引燃其室内可燃物，造成火势向上层蔓延。2）外墙窗口喷出的高温烟气、火焰除了造成建筑物层间蔓延之外，高温火焰的热辐射还对相邻建筑物及其他可燃物构成威胁。四、建筑结构的倒塌破坏1.建筑结构倒塌破坏的原因火灾中，造成建筑结构破坏，甚至倒塌的主要原因有高温作用、爆炸作用、附加荷载、冷热骤变和外力冲击等。（1）高温作用1）在火灾情况下，木质构件表面炭化，削弱了荷载断面；2）钢结构因受热产生塑性变形；3）硅酸盐砌块因内部热分解而松散；4）预应力钢筋混凝土结构因受热失去预加应力；5）钢筋混凝土因受热造成抗拉、抗压强度下降，特别是保护层因受热发生剥落，甚至出现钢筋与混凝土剥离现象等，6）上述情况都会导致构件的承载能力降低。（2）爆炸作用火灾时，建筑物内发生爆炸，因其产生的冲击波、压力波和震动，破坏了建筑物的主要承重构件和结构的稳定性，导致建筑物发生局部破坏或整体倒塌。（3）附加荷载1）上部结构局部倒塌重压在下部楼板上；2）灭火时用水过量，楼层内大量积水未能及时排除；3）室内储存物品，如棉花、纸张等，大量吸收灭火用水；4）进入着火建筑物内的人员过多等，5）上述情况都能导致建筑物荷载加大，当超过建筑构件的承载能力时，建筑结构便会发生倒塌。（4）冷热骤变处于高温状态下的建筑结构材料，在消防射流的作用下，会造成结构表面收缩开裂或变形，特别是钢结构构件局部过热遇水骤冷时会发生较大变形，使钢结构失去静态平衡稳定性，导致结构整体倒塌失效。（5）外力冲击火场上，使用大口径水枪（炮）对承重构件进行直接冲击，或使用大型机械设备疏散重要物资和清理现场，意外冲（撞）击了承重柱或承重墙时，可能会导致建筑结构局部或整体倒塌。2.建筑结构倒塌破坏的规律（1）建筑结构倒塌破坏的次序一般是先吊顶，后屋顶，最后是墙、柱。（2）木结构和钢结构建筑都易于发生倒塌破坏；预应力钢筋混凝土构件不仅易于倒塌破坏，而且破坏发生得早，来得突然。（3）木结构屋顶一般很少发生整体倒塌，大多是局部破坏；钢结构屋顶易发生整体倒塌或大部分破坏。（4）在结构形式中：1）简支构件、悬臂构件等静定结构比连续梁等超静定结构易于发生倒塌破坏；2）三铰拱薄壳结构屋顶的倒塌破坏大多是整片的；3）桁架结构在火灾条件下不仅破坏发生得早，而且往往是大面积破坏。（5）预制楼板、砖墙的混合结构，装配式钢筋混凝土结构，现浇混凝土无粱的板柱结构，以及单跨单层的砌体且缺乏横墙的结构等，易发生连续倒塌。3.建筑结构倒塌破坏的征兆建筑结构倒塌除了由于爆炸所引起、发生于瞬间外，一般都要经过一定的燃烧时间，室内也必然存在着较高的温度。因此，建筑结构倒塌破坏前会出现一些征兆。（1）结构变形：1）肉眼看上去建筑内部变丑陋了；2）建筑结构部分或整体倾斜承