建筑火灾及防火策略.ppt
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1、建筑安全学 民用建筑设计防火,主讲:赵运铎哈尔滨工业大学建筑学院建筑技术教研室建筑技安研究室2007年1月,第1编 建筑设计防火 第1章 建筑火灾及防火对策第2章 建筑耐火设计第3章 建筑防火分区设计第4章 安全疏散设计第5章 总体布局与布置设计防火第6章 建筑内部装修设计防火,第1章 建筑火灾及防火对策1.1 燃烧的基本知识1.2 建筑火灾基本知识1.3 室内火灾中烟气的危害1.4 室内火灾对建筑构件的破坏1.5 建筑设计防火对策和措施,1.1 燃烧的基本知识燃烧条件 燃烧是一种同时伴有放热和发光的剧烈氧化反应。放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征。要发生燃烧必须具备三个条件:,燃烧,
2、可燃物,氧化剂,点火源,燃烧必须具备的三个条件,1.可燃物凡能在空气、氧气中发生燃烧反应的都称为可 燃物.按组成分:有机可燃物和无机可燃物两大类 按状态分:可燃固体、可燃液体和可燃气体2.氧化剂凡是能和可燃物发生反应并引起燃烧的物质称为 氧化剂 氧气是最常见的氧化剂,它在空气中占21%左右 1公斤木柴完全燃烧需4-5立方米空气 1公斤石油完全燃烧需10-12立方米空气3.点火源具有一定能量,能够引起可燃物燃烧的能源(着火),一切防火灭火的基本原理(设计与消防),就是破坏 三个条件同时存在。互相结合、互相作用。1、防火的基本措施(1)控制可燃物:用难燃不燃材料代替可燃材料;用防火 涂料刷涂可燃材
3、料;用通风办法降低易燃气体等。(2)隔绝空气:生产、使用易燃、易爆物质密闭设备中 进行、惰性气体隔绝、隔绝空气存储(3)消除着火点:采取隔离、控温、接地、避雷、禁烟、安装防暴灯、遮挡阳光、设禁止烟火的标志等措施。(4)阻止火势蔓延:相邻建筑设防火间距;建筑内设防火 墙、防火卷帘;在管道上设防火阀等,燃烧条件在消防工作中的应用,2、灭火基本方法(1)隔离法:将火源处其周围可燃物隔离或移开(2)窒息法:阻止空气流入燃烧区(3)冷却法:降低燃烧物的温度在燃点之下(4)抑制法:使灭火剂参与到燃烧反应中去,燃烧类型及常用术语,1.闪燃与闪点 在一定温度条件下,液态可燃物质表面会产生蒸汽,有些固态可燃物质
4、也因蒸发、升华或分解产生可燃气体或蒸汽,它们与空气混合而形成混合可燃气体。当遇明火时会发生一闪即灭的火苗或闪光,这种燃烧现象称为闪燃。,能引起可燃物质发生闪燃的最低温度称为该物质的闪点。用“C”表示,采用闪点标准测定仪器测定。闪点是衡量各种液态可燃物质火灾和爆炸危险性的重要依据。物质的闪点愈低,愈容易蒸发可燃蒸汽和气体,其火灾的危险性越大。在建筑设计防火规范中,闪点被用来对生产和储存液态可燃物质火灾危险性进行分类。如:闪点28 C的液体的生产划为甲类生产;28 C 闪点60 C的液体的生产划为乙类生产;闪点60 C的液体的生产划为丙类生产。建筑设计中防火分类不同厂房,采取的防火措施也不同。常见
5、的几种易燃、可燃液体的闪点表1.1.,常见的几种易燃、可燃液体的闪点表1.1.,flash point of fuel oil 全称燃油闪火点,简称闪点。在燃油加热过程中,当点火源接近燃油蒸汽和周围空气所形成的混合气时,可产生瞬间即来的闪火现象的最低温度。是有关安全防火的一个重要指标。,2.着火与燃点 可燃物质在与空气共存条件下,当达到一定的温度时与火源接触,立即引起燃烧,并在火源移开后仍能持续燃烧。这种持续燃烧现象称为着火。可燃物质开始持续燃烧所需的最低温度叫燃点。所有可燃液体的燃点都高于闪点。因此,在平定液体火灾危险性时,燃点有重大意义。但燃点对可燃固体有意义。可燃固体的燃点表1.2,可燃
6、固体的燃点表1.2,3.自燃与自燃点 自燃是可燃物质不用明火点燃就能够自发着火燃烧的现象.分为受热自燃和自热燃烧化学,物理,生态过程两类.自然点是能自动引起燃烧和继续燃烧时的最低温度。有些自然点很低的可燃物质,自然是还会释放分解大量可燃气体,浓度到爆炸极限时则会发生爆炸。4.爆炸与爆炸极限 爆炸是物质一种状态迅速地转变成另一种状态,并在案极短的时间内释放大量能量的现象。伴随高温、高压气体,使周围空气剧烈震荡(冲击波)。,爆炸极限是可燃气体、可燃蒸气和可燃粉尘一类物质,在接触到火源时会立即燃烧,当此类物质与空气结合在一起时,只有浓度所达到的一定比例范围内,才能形成爆炸性混合物,此时一接触到火源就
7、立即爆炸,此浓度界限范围称为爆炸极限。气体以可燃气体占爆炸混合物单位体积的百分比(%)表示 粉尘以可燃粉尘占爆炸混合物单位体积的重量比(g/m)表示 部分可燃气体,易燃、可燃液体蒸汽爆炸下限表1.4,部分可燃气体,易燃、可燃液体蒸汽爆炸下限表1.4,5、火灾荷载和火灾荷载密度 火灾荷载是指着火空间内所有可燃物燃烧时所产生的总热量值,是衡量建筑物室内所能容纳可燃物树量多少的一个参数。建筑物火灾荷载越大,发生火灾的危险性越大,需要的防火措施也就越严密。火灾荷载密度是指房间中所有可燃材料完全燃烧时所产生的总热量与房间的特征参考面积之比,即火灾荷载密度是单位面积的可燃材料的总发热量。,火灾荷载可分为三
8、种:(1)固定火灾荷载Q1;(2)活动式火灾荷载Q2;(2)临时性火灾荷载Q3。因此火灾荷载可以表示为Q=Q1+Q2+Q3 火灾荷载的密度可以表示为q=Q/A=(Q1+Q2+Q3)/A 由于Q3的不确定性,所以在常规计算中不考虑它的影响。则 q=Q/A=(Q1+Q2)/A=q1+q2,1.2 建筑火灾基本知识,起火原因 凡是事故皆有原因,火灾亦不例外。建筑物起火的原因归纳起来大致分成六类:(1)生产和生产用火不慎烟火、燃放鞭炮、取暖、炊事、宗教活动、小孩玩火等;(2)违反安全制度无措施明火作业、设备失修等;(3)电气设备设计、安装、使用及维护不当过负 荷、短路、设置不当等;(4)自然现象自燃、
9、雷击、静电、地震等;(5)纵火刑事犯罪纵火与精神病纵火;(6)建筑布局、设计不合理、选材不当间距、分 区、装修;,室内火灾的发展过程,建筑火灾 某个房间或局 相邻房间 楼层整个建筑物 室内火灾发展过程,OA初起阶段:局部燃烧,室温 低,烟小AC全面发展阶段:家具被引燃,高温,烟气大爆燃房间火势 大蔓延到走廊,房间结构破坏C 以后 熄灭阶段:室内可燃物 剩暗火,温度较快下降,1.2.2.1 起火期(灭火最佳时期)图1-1 火灾历程与防火对策 火灾发生时,最初只是起火部位及其周围可燃物燃烧,但可能出现下列三种情况:(1)最初着火的可燃物烧完,而未延及其它可燃物,尤其是初始着火的可 燃物处在隔离的情
10、况下;(2)如果通风不足,则火可能自然熄灭或燃烧很慢(3)如果存在足够可燃物,通风良好,则火势迅速发展到整个房间,使房 间全部可燃物燃烧,从而使室内火灾进入到全面发展的猛烈阶段。起火期的特点:火灾范围不大,仅限于初始起火点附近;室内 温度差别大,在燃烧区域及其附近存在高温,室内平均温 度低;火灾发展速度慢,在发展过程中,火势不稳定;火 灾发展时间因点火源、可燃物质的性质和分布、通风条件 影响长短差别很大。,图1-1 火灾历程与防火对策,初起阶段火灾持续时间,对建筑内人员疏散、重要物资抢救、火灾扑救具有重要意义。确保人员在火灾时安全疏散应满足如下关系式:Tp+Ta+Trs Tu Tp从着火到发现
11、火灾所经历的时间;Ta从发现火灾到开始疏散之间所耽误的时间 Trs转移到安全地点所需要的时间 Tu火灾现场出现人们不能忍受的条件的时间 此时:报警器可减少Tp,设计中设法延长Tu十分有利,1.2.2.2 成长期(全面发展阶段)火灾初起阶段后期,火灾范围迅速扩大出现轰燃。轰燃:聚积在房间内的可燃气体突然起火,整个房间充满火焰,燃烧很猛烈,温度升高很快。房间局部燃烧向全室性燃烧过渡的现象叫轰燃。轰燃是室内火灾最显著的特征之一,它标志着火灾第三阶段全盛时期的开始。对于安全疏散而言,人们若在轰燃之前还没有从室内逃出,则很难幸存。轰然发生后房间持续高温,最高温度达1100C左右。,火灾成长期的持续时间取
12、决于室内可燃物的性质和数量、通风条件等。为了减少火灾损失,针对火灾成长期的特点,在建筑设计防火中应采取的主要措施:在建筑物内设置具有一定耐火性能的防火分隔物,把火灾控制在一定的范围之内,防止火灾大面积蔓延,为火灾时人员疏散、消防队扑救火灾,火灾后建筑物修复、继续使用创造条件。,1.2.2.3 全盛期 火灾进入轰燃之后,高温持续,火势达到鼎盛,即为全盛期。它的特征:室内可燃物已被全面引燃,且燃烧剧烈加快,火灾以辐射、对流、传导方式,通过房间门窗及不耐火部位开始向相邻房间、空间蔓延,房间结构受到考验或者损害,混凝土和石材墙柱等构件可能产生爆裂。全盛期持续时间的长短,与可燃物种类、数量及其与空气接触
13、面积等有关。,全盛期的主要防火对策是建筑结构构件应有一定的耐火能力。使其在猛烈的火焰作用下,保持应有的强度和一定的稳定性,直到把火扑灭,而且要求建筑物为了减少火灾损失,阻止火势蔓延,限制燃烧面积,就要利用防火分隔的措施(防火墙、防火卷帘、消防栓、防火门等),把火限制在起火部位使它不能很快向外蔓延;并适当地选用耐火时间较长的建筑结构,使它在猛烈的火焰作用下,保持应有的强度和稳定,直到消防人员到达把火熄灭。,1.2.2.4 衰退期 当室内平均温度降到温度最高值的80时,则认为火灾进人第四阶段的衰退期。室内可供燃烧的物质减少,门窗破坏,木结构的屋顶烧穿,温度逐渐下降,直到室内外的温度平衡,把全部可燃
14、物烧光为止,宣告火灾结束。这是火灾发生时假设不进行抢救的情况,这个阶段对于防火已无意义,但要防止二次火灾。衰退期应注意防止建筑构件因较长时间受高温作用和灭火射水的冷却作用而出现裂缝、下沉、倾斜或倒塌破坏,确保消防人员的人身安全,并应注意防止火灾向相邻建筑蔓延。四个阶段火灾特征及防火对策见表1-5。,表1-5室内火灾历程及防火对策,1.2.3 建筑火灾的蔓延形式 火灾蔓延实质是热的传播。在起火的建筑物内,火由起火房间转移到其他房间的过程主要是靠可燃构件的直接延烧、导热、热辐射和热对流。在建筑物内火灾蔓延的形式,与起火地点、建筑材料、物质的燃烧性能和可燃物的数量有关系。,1.2.4 火灾蔓延的途径
15、 研究火灾蔓延的途径,主要目的是为了在建筑设计时采取有效的防火措施。根据建筑火灾实际情况,可以看出建筑物火灾蔓延的途径主要有以下几个方面:(1)内墙门(2)间隔墙(3)楼板上的孔洞和各种竖井管道(4)空心结构(5)闷顶(6)外墙窗口,1.2.5 影响建筑火灾严重性的因素 建筑火灾严重性是指在建筑中发生火灾的大小及其危害程度。火灾严重性取决于火灾达到的最大温度的最大温度燃烧所持续的时间长短。影响火灾严重性的因素大致有以下6个方面:(1)可燃材料的燃烧性能;(2)可燃材料的数量(火灾荷载);(3)可燃材料的分布;(4)房间开口的面积和形状;(5)着火房间的大小和形状;(6)着火房间的热性能。影响火
16、灾各因素之间也是相互影响的,其关系如图1-2所示。,图1-2 影响火灾严重性的因素,1.2.5.1 可燃材料对火灾严重性的影响。(1)可燃材料的性质 材质有差异,其燃烧所释放出来的热量和燃烧速度等燃烧性能也不同。材料的燃烧率在多数情况下与上述六个因素都有关,而材料燃烧所释放出来的总热量一般只取决于材料本身的性质,与材料的燃烧值有关。燃烧热值是单位质量的材料完全燃烧所释放出来的总热值。(2)可燃材料的数量 火灾荷载越大,火灾持续时间越长,室内温度也就上升的越高,破坏和损失也就越大。(3)可燃材料的分布,1.2.5.2 建筑布局对火灾严重性的影响 建筑发生火灾时,控制火灾严重性的因素除材料的数量和
17、燃烧性能之外,另二个因素是空气的供给量和热损失。而建筑的布局对空气的供给量影响是很大的。(1)房间开口的大小和形状(2)房间的大小和形状(3)房间的热性能,1.3 室内火灾的烟气对人的危害 国外多次建筑火灾的统计表明,死亡人数中有80左右是被烟气毒死的。众所周知,燃烧是一种伴随有光热的化学反应过程,物质在燃烧的开始阶段,首先释放出来的是燃烧气体,其中有单分子的CO和CO2气体。塑料燃烧能释放出氯化氮、氢氰酸、醛、苯、氨等有毒气体,仅木材的燃烧就能释放出200多种生成物,这些有害的烟雾的危害性可以从以下三个方面说明。1.3.1 对人体的危害 1.3.2 对疏散的危害 1.3.3 对扑救的危害,对
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