隨著城市建設的迅速發展,高層建筑、生態建筑、地下建筑及大空間建筑等技術的密集和復雜程度已今非昔比,而建筑中的安全問題也日益突出。現實生活中由于在設計中輕視了建筑安全性問題而導致的建筑火災事故頻頻發生,造成的人員傷亡和財產損失觸目驚心、難以彌補、所以建筑中的安全問題應引起足夠的重視。因此,對建筑物防火知識的了解、建筑物疏散場所的安全設計的深入是十分必要的。
第一節???建筑物防火
建筑物起火的原因多種多樣,主要可歸納為由于生活用火不慎引起火災、生產活動中違規操作引起火災、化學或生物化學的作用可燃和易燃物自燃,以及因為用電不當造成的電器火災等。
在生產生活中,因為使用明火不慎而引起的火災也是較多的,例如在公共場所亂丟煙頭、在廠房內不顧周圍環境隨意動火焊接、烘烤物品過熱、熬油溢鍋等等。這些火災多數都是因為缺少消防知識或防火意識不夠造成的。除明火以外,暗火引起火災的情況也有很多,其中有的是有火源的,如爐灶、煙囪的表面過熱烤著附近的易燃結構;也有沒有火源的,如大量堆積在庫房里的油布雨衣,因為通風不好,雨衣內部發熱,以至積熱不散發生自燃;還有,幾種化學物品相遇發生反應,產生燃燒或爆炸,以及機械設備摩擦發熱,使接觸到的可燃物自燃起火等等都屬于暗火引發的火災。
一、關于燃燒和火災
(一)燃燒的條件
燃燒是一種同時伴有放熱和發光效應的劇烈的氧化反應。放熱、發光、生成新物質是燃燒現象的三個特征。可燃物、氧化劑和點火源是構成燃燒的三個要素,缺一不可。
1、可燃物
能在空氣、氧氣或其他氧化劑中發生燃燒反應的物質稱為可燃物。如鈉、鉀、鋁等金屬單質,碳、磷、硫等非金屬單質,木材、煤、棉花、紙、汽油、塑料等有機可燃物。
2、氧化劑
能和可燃物發生反應并引起燃燒的物質稱為氧化劑。氧氣是最常見的氧化劑,其他常見的氧化劑有氟、氯、溴、碘鹵素元素,硝酸鹽、氯酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化物等化合物。???
3、點火源
具有一定能量,能夠引起可燃物質燃燒的能源稱為點火源,有時也稱火源。如明火、電火花、沖擊與摩擦火花、高溫表面等。
要使可燃物發生燃燒,必須有氧化劑和點火源的參與,而且三者都要具備一定的“量”,
才能發生燃燒現象。若可燃物的數量不夠,氧化劑不足或點火源的能量不夠大,燃燒就不能發生。
(二)燃燒的種類
1、閃燃和閃點
一些液態可燃物質表面會產生蒸汽,有些固態可燃物質也因蒸發、升華產生可燃氣體或蒸汽。這些可燃氣體或蒸汽與空氣混合而形成混合可燃氣體,當遇明火時會發生一閃即滅的火苗或閃光,這種燃燒現象稱為閃燃。能引起可燃物質發生閃燃的最低溫度稱為該物質的閃點。
2、著火與燃點
可燃物質在與空氣共存的條件下,當達到某一溫度時遇明火可引起燃燒,并在火源移開后仍能繼續燃燒,這種持續燃燒的現象稱為著火。可燃物質開始持續燃燒所需的最低溫度稱為該物質的燃點。所有可燃液體的燃點都高于閃點。
3、自燃與自然點
自燃是可燃物質不用明火點燃就能夠自發燃燒的現象。可燃物質能引起自動燃燒和繼續燃燒時的最低溫度稱為自然點。自然點可作為衡量可燃物質受熱升溫形成自燃危險性的數據。
4、爆炸與爆炸極限
可燃氣體、可燃蒸汽和可燃粉塵與空氣組成的混合物,當達到一定濃度時,遇火源即能發生爆炸。發生爆炸時此濃度界限的范圍稱為爆炸極限,能引起爆炸的最低濃度界限稱為爆炸下限;濃度最高的界限稱為爆炸上限。
二、建筑防火的基本概念
(一)材料的燃燒性能
?建筑材料一般可分為不燃燒體、難燃燒體和燃燒體三種。
(二)火災荷載
建筑物內的可燃物質種類很多,其燃燒發熱量也因材而異。為了便于火災研究和采取防火措施,在實際中常根據燃燒熱值把某種材料換算成等效發熱量的木材,用等效木材的重量表示可燃物的數量,稱為等效可燃物量。把火災范圍內單位地板面積的等效可燃物木材的數量稱為火災荷載。
(三)耐火極限和耐火等級
指對任一建筑構件按時間——溫度標準曲線進行耐火試驗,從受到火的作用時起,到失去支持能力或完整性被破壞或失去隔火作用時為止的這段時間,用小時表示。
耐火等級是衡量建筑耐火程度的分級標準,是由組成建筑物的墻、柱、梁、樓板、屋頂等承重構件和吊頂等主要建筑構件的燃燒性能和耐火極限決定的。按照我國建筑設計、施工及建筑結構的實際情況,并參考國外劃分耐火等級的經驗,將普通建筑是耐火等級劃為四級,高層建筑劃分為兩級,參見表11-1:
表 11—1?? 建筑物的耐火等級
?
????? 燃燒性能和耐火極限h ? 構 件 名 稱 | 耐?? 火?? 等?? 級 |
高層民用建筑 | 普通民用建筑 |
一級 | 二級 | 一級 | 二級 | 三級 | 四級 |
防 火 墻 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體3.00 |
承 重 墻 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 2.50 | 不燃燒體 2.00 | 難燃燒體0.50 |
樓梯間、電梯井、住宅單元 之間、住宅分戶的墻 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 1.50 | 難燃燒體0.50 |
非承重外墻 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 0.50 | 燃燒體 |
疏散走道兩側的隔墻 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 0.50 | 難燃燒體0.25 |
房 間 隔 墻 | 不燃燒體 0.75 | 不燃燒體 0.50 | 不燃燒體 0.75 | 不燃燒體 0.50 | 難燃燒體 0.50 | 難燃燒體0.25 |
柱 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 2.50 | 不燃燒體 3.00 | 不燃燒體 2.50 | 不燃燒體 2.00 | 難燃燒體0.50 |
梁 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 2.00 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 難燃燒體0.50 |
樓?板 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 0.50 | 燃燒體 |
屋頂承重構件 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 燃燒體 | 燃燒體 |
疏 散 樓 梯 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 1.50 | 不燃燒體 1.00 | 不燃燒體 0.50 | 燃燒體 |
吊頂(包括吊頂擱柵) | 不燃燒體 0.25 | 難燃燒體 0.25 | 不燃燒體 0.25 | 難燃燒體 0.25 | 不燃燒體 0.15 | 燃燒體 |
(四)火災的發展過程
1、初起階段
此時,火災燃燒范圍不大,火災僅限于初始起火點附近;室內溫度差別大,在燃燒區域及其附近存在高溫,室內平均溫度低;火災發展速度緩慢,在發展過程中火勢不穩定;火災發展時間因點火源、可燃物質性質和分布、通風條件影響,長短差別很大。
從滅火角度看,火災初期燃燒面積小,只用少量水或滅火設備就可以把火撲滅。所以,
該階段是滅火的最有利時機,也是人員安全疏散的最有利時機。
2、全面發展階段
火災范圍迅速擴大,當火災房間溫度達到一定值時聚集在房間內的可燃氣體突然起火,整個房間都充滿火焰,燃燒猛烈,溫度升高很快。房間內局部燃燒向全室性燃燒過渡的現象通常稱為轟燃。轟燃標志著火災全面發展的開始,此時室內所有可燃物都在燃燒,放熱很大,
最高可達1100℃左右。此時,人員很難逃生。
為減少火災損失,針對火災全面發展階段的特點,在建筑防火設計中應采取的主要措施是:在建筑物內設置具有一定耐火性能的防火分隔物,控制火災蔓延;選用耐火程度較高的建筑結構作為建筑物的承重體系,確保建筑物不倒塌,為人員疏散、消防隊撲救、火災后建筑物修復、繼續使用創造條件。
3、熄滅階段
在火災發展階段后期,隨著室內可燃物數量減少,燃燒速度遞減,溫度逐漸下降。當室內平均溫度降到溫度最高值的80﹪時,則認為火災進入熄滅階段。隨火勢減弱,可燃物減少,室內外溫度趨于一致,宣告火災結束。
(五)火災的蔓延方式
1、火焰蔓延????隨表面火焰使可燃物燃燒的同時,將火災蔓延。
2、熱傳導??? 火焰熱量經過建筑構件或設備將火災蔓延至相鄰或上下層房間。
3、熱對流??? 建筑物內火災蔓延的一種主要方式。火災燃燒產生的煙氣熱而輕,容易上竄升騰,而燃燒又需要空氣,這時,冷空氣就會補充,形成對流。它可以把高溫燃燒產生的產物帶到遠處,造成火災擴大。
4、熱輻射??? 相鄰建筑之間火災,蔓延的主要方式,應考慮建筑的防火間距。
此外,如果建筑內未設防火分區或洞口分隔不完善,可造成火災水平方向蔓延;火災還
可通過樓梯間或電梯井等進行豎向蔓延;空調管道系統也可使火災蔓延。
(六)滅火的基本方法
1、隔離法?? 把火焰與氧氣隔離起來,使可燃物停止燃燒。
2、窒息法?? 用二氧化碳、氮氣等滅火劑沖淡空氣,使燃燒物獲氧不足而熄滅。
3、冷卻法?? 將滅火劑直接噴到燃燒物上,使其溫度降到燃點以下,燃燒停止。
4、抑制法?? 用化學措施抑制游離基的產生,破壞游離基的連鎖反應,使燃燒停止。
三、建筑總平面防火設計措施
(一)防火間距
1、多層民用建筑防火間距
建筑物著火后,火焰不僅會在建筑物內蔓延擴大,而且在建筑物外部還會因強烈的熱輻射作用,對相鄰建筑物造成威脅。所以,建筑物之間應有一定的防火間距。
多層民用建筑之間的防火間距不應小于表11-2要求:
???????????? 表11—2??? 民用建筑之間的防火間距(m)
?
耐 火 等 級 | 一、二級 | 三?級 | 四?級 |
一、二級 | 6 | 7 | 9 |
三?級 | 7 | 8 | 10 |
四?級 | 9 | 10 | 12 |
在執行上表規定時,應注意以下幾點:
① 兩座建筑物相鄰,較高一面的外墻為防火墻或高出相鄰的一座一、二級耐火等級的建筑物屋面15m范圍內的外墻為防火墻且不開設門窗洞口時,其防火間距可不限。