一、高層建筑火災
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高層建筑結構和使用性質決定了高層建筑火災與多層建筑火災的不同。
1、火災隱患多
因高層建筑的功能復雜,既有居室、辦公室、伙房、餐廳、舞廳、小賣部、游藝室等,又有機房、車庫、倉庫等,設備眾多,有大批可燃物,還有大量火源或使用易燃易爆的危險物品,如管理不嚴,很容易起火成災,造成嚴重的后果。
2、縱向蔓延快
高層建筑內有許多縱向豎井,如樓梯間、電梯間、管道井、電纜井、垃圾道、排氣道等,在火災條件下這些豎井都將成為一個個煙囪,使火迅速向起火層以上各層蔓延,是火災得以迅猛發展和很快蔓延的重要原因。實踐證明,煙垂直向上蔓延的速度為3~4米/秒。
3、火災條件下疏散困難
高層建筑中集聚的人員多,樓層高,疏散的距離遠,疏散需要的時間長,要求在10分鐘之內把樓內的人員全部疏散完畢是不可能的。
4、撲救困難
目前我國的消防裝備還遠不能適應撲救高層建筑火災的需要,如高層建筑物內的自動報警、自動滅火系統不健全,消防登高車缺乏,消防員個人裝備不能滿足防毒氣、防高溫輻射、通訊聯絡等要求,這對于大型火災現場將是一個難于解決的大問題。
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根據火災統計,高層建筑起火主要因為:
1、吸煙
是第一位的原因。
2、電氣設備火花或電弧
復雜的功能使用電量激增,因此引起的火災居高層建筑火災的第二位。
(三)易于起火的部位
起火部位是研究火災規律的重要依據。
1、客房
客房起火的次數最多,因過往人員臨時住宿,多不注意防火,亂扔煙頭或酒后臥床吸煙引起火災。
2、公共場所
如餐廳、小賣部、游藝場、會議室等人員集中、流動性大的部位往往容易起火,并難于掌握其中的規律。
3、廚房
廚房是易于起火的,主要原因是燃料泄漏、油鍋過熱、溢油、烤油瓶等用火不慎的結果。
(四)起火時間
1、舊的高層建筑起火的次數多,新建的起火次數少。這是因為時間越長,設備越陳舊老化。而相反,新建房屋的設備質量,要求都比較完善,所以新建房屋的火災次數相對較少。
2、夜間火災次數多。這是因為晚間人們返回客房,白天勞累,晚上酒后吸煙,容易睡著,煙頭燒著臥具,緩慢陰燃,所以夜間起火的可能性大。
二、高層建筑火災蔓延的特點
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熱對流是高層建筑火災蔓延的主要方式。
冷空氣受熱體積膨脹,密度減小,熱空氣和冷空氣的密度之間出現差異。熱空氣變輕,形成浮力上升,冷空氣補充熱空氣留下的空間,下降,冷空氣開始受熱,上升,放熱變冷后又下降,如此往復形成對流。
在現代高層建筑物(即不開窗通風的封閉式建筑物)內,由下向上,如同一座高大的煙囪,高層建筑底層的進廳為進風口,頂層的開口為排氣孔。一般情況下室外溫度低,室內起火熱氣向上流動。但是,如果室外溫度高(如夏季室內放冷氣),室內除起火部位以外,因建筑物內各層的溫度都比室外低,熱氣也會向下流動。這時,如果室外空氣的溫度較高,則流到室外的煙氣還會把建筑物團團圍住,久久不能散去。
(二)熱在建筑物內的流動
高層建筑下部進風,上部排氣,在二者之間必然有一個既不進風,又不排氣的面,即中性面。在撲救高層建筑火災時通常把起火層的樓板當作中性層的位置來考慮。
根據中性層的定義,冷空氣只能從中性層的下面進入建筑物,熱空氣只能由中性層的上邊流到室外去。因而可以推斷,熱煙只出現在中性層以上,不在中性層以下,火是向上蔓延的。所以,中性層以上的人要受到熱的威脅,必須疏散。而中性層以下的人員則可安然無恙。
(三)熱對流的幾種形式
1、自上而下多層倒寶塔形的發展
煙首先沿著豎向孔道呈柱狀上升,到達屋頂后,開始在吊頂下面沿水平方向擴散。由于煙的數量很大,不能都擠在豎井上面,所以,當最上層由豎向孔道水平方向蔓延的同時,頂層以下各層也相繼由豎向運動變為水平方向的蔓延。從整體看,熱煙在整個高層建筑物中,在縱深方向的發展,形同倒立的多層寶塔。
2、在中間地帶出現煙的層化現象
當建筑物較高,火災溫度較低,或在流動中途遇冷,部分煙氣的密度加大,不再沿著豎向孔道繼續上升,不再按照上述的倒寶塔的形式發展,而是中途改變方向,進入停留的那一樓層的走道內,成為水平方向的流動。這種現象叫作層化現象。
3、由外墻窗口向外蔓延
高層建筑起火后,火焰有可能穿出窗口,沿著外墻表面進入上層窗口,由室外向上蔓延。這種情況的出現,取決于兩個條件:
(1)中性層的位置。
(2)起火層內的火風壓與室外風壓的對比。
當起火層在中性層以上時,因中性層以上窗口都屬排氣口,所以,這時火災有可能通過外墻窗口向上蔓延。
起火層離地面很近,在中性層以下,火焰是否能竄出外墻窗口,取決于該層的火風壓。如果火風壓大于室外的風壓,則火焰要竄出窗口,反之則不一定能竄出窗口。
(四)蔓延起火
1、對流換熱的危險距離
在走道和樓梯間內沒有任何可燃物的情況下,燃燒仍可以從一個房間經過走道傳到另一房間,或經樓梯間傳到另一層的一些房間。其原因主要是熱交換的結果,也就是說500℃以上熱煙所到之處,遇到的可燃物都有可能被引燃起火。因為它們的自燃點都在500℃以下。
2、全面點燃和爆燃
可燃物受熱分解可燃氣體,當可燃氣體濃度在爆炸下限和上限之間時,遇到火源便可在彌漫這種氣體的整個空間內突然起火,并點燃已經預熱的可燃物(燃點在200~300℃之間),形成全面燃燒。
在現代封閉式高層建筑物中,由于熱量高,可燃物受熱快,放熱多,可燃氣體分解的濃度也大,特別是因為建筑封閉,新鮮空氣的來源不足,就有可能在室內形成高溫(600℃以上)和高濃度(超過爆炸上限)的爆炸危險性氣體混合物,這個氣體混合物一旦接近外部突破口,遇到新鮮空氣,改變原有的濃度,便立即發生自燃,形成爆炸,破壞外圍結構,改變通風條件,加速燃燒。
3、全面自燃
吊頂、間隔墻等大面積可燃材料的圍護結構,在對流換熱,輻射換熱條件下,吸熱提高自己的溫度,開始熱分解,放出分解熱和可燃氣體。但可燃氣體的數量不多,僅少量停留在可燃結構的表面。這時,由于外界加熱,可燃結構表面進入無焰燃燒階段(260℃以上)。隨著在局部出現赤熱點,并從赤熱點下突然形成一股沖擊力,會突破結構表面的可燃氣體,在紊流層內爆發火焰,并瞬間導致整個表面起火燃燒。
三、高層建筑的防火問題
高層建筑與多層建筑相比,從消防救災角度來說難度很大。同時,由于高層建筑的各種特殊情況,容易形成大火,所以高層建筑的結構、電氣、空調等方面都應滿足其特殊的防火要求。
目前,高層建筑中有待解決的防火問題主要有:
(一)高層建筑使用的建筑及裝修材料的不燃化
高層賓館、飯店的地毯、墻紙、隔音、保暖、通風排氣管道等,當前采用可燃材料的還很多,這給火災蔓延創造了良好的條件。同時有些新型材料在燃燒時放出的煙霧,不僅有毒,會造成大量人員傷亡,還會給人員的安全疏散和撲救火災造成極大的困難。
。ǘ┬枰J真研究高層建筑中防、排煙的設計
高層建筑防、排煙的好壞,直接關系到發生火災后的人員安全疏散和能否迅速撲滅火災。當前存在的問題很多,需要有關方面注意研究認真解決。
。ㄈp少火災自動報警設備的回路用線
我國目前生產的感煙、感溫等自動報警系統,每一個探頭都與報警器獨立連接,建筑的面積越大,安裝的探頭越多,需要的導線也相應增多。這種布線方式,不僅耗資大,而且導線故障維修非常不方便。
。ㄋ模┴Q向防火分隔要完善
根據《高層民用建筑設計防火規范》規定,對耐火等級為一級的賓館,防火分區應控制在1000平方米以內。根據這一要求,在規定的建筑面積內,不僅要在樓層內進行水平方向的防火分隔,豎向的分隔更為重要。高層建筑的管道豎井很多,一旦起火,由于煙囪效應,煙霧會沿著豎井,迅速充滿整個建筑物,造成人員傷亡和撲救困難,對這個問題必須引起高度重視。如消防電梯應設前室,并配置防火門,疏散樓梯間要設防火門等。
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