(二)充分發(fā)展階段
在建筑室內(nèi)火災(zāi)持續(xù)燃燒一定時(shí)間后,燃燒范圍不斷擴(kuò)大,溫度升高,室內(nèi)的可燃物在高溫的作用下,不斷分解釋放出可燃?xì)怏w,當(dāng)房間內(nèi)溫度達(dá)到400~600℃時(shí),室內(nèi)絕大部分可燃物起火燃燒,這種在一限定空間內(nèi)可燃物的表面全部卷入燃燒的瞬變狀態(tài),稱為轟燃。轟燃的出現(xiàn)是燃燒釋放的熱量在室內(nèi)逐漸累積與對(duì)外散熱共同作用、燃燒速率急劇增大的結(jié)果。通常,轟然的發(fā)生標(biāo)志著室內(nèi)火災(zāi)進(jìn)入全面發(fā)展階段。
轟燃發(fā)生后,室內(nèi)可燃物出現(xiàn)全面燃燒,可燃物熱釋放速率很大,室溫急劇上升,并出現(xiàn)持續(xù)高溫,溫度可達(dá)800~1000℃。之后,火焰和高溫?zé)煔庠诨痫L(fēng)壓的作用下,會(huì)從房間的門窗、孔洞等處大量涌出,沿走廊、吊頂迅速向水平方向蔓延擴(kuò)散。同時(shí),由于煙囪效應(yīng)的作用,火勢會(huì)通過豎向管井、共享空間等向上蔓延。
(三)衰減階段
在火災(zāi)全面發(fā)展階段的后期,隨著室內(nèi)可燃物數(shù)量的減少,火災(zāi)燃燒速度減慢,燃燒強(qiáng)度減弱,溫度逐漸下降,當(dāng)降到其最大值的80%時(shí),火災(zāi)則進(jìn)入熄滅階段。隨后房間內(nèi)溫度下降顯著,直到室內(nèi)外溫度達(dá)到平衡為止,火災(zāi)完全熄滅。
三、建筑火災(zāi)蔓延的途徑
在火場上,煙霧流動(dòng)的方向通常是火勢蔓延的一個(gè)主要方向。建筑物發(fā)生火災(zāi),煙火在建筑內(nèi)的流動(dòng)呈現(xiàn)水平流動(dòng)和垂直流動(dòng),且兩種流動(dòng)往往是同時(shí)進(jìn)行的。500℃以上熱煙所到之處,遇到的可燃物都有可能被引燃起火。具體來講,建筑火災(zāi)蔓延的途徑主要有:內(nèi)墻門、洞口,外墻窗口,房間隔墻,空心結(jié)構(gòu),悶頂,樓梯間,各種豎井管道,樓板上的孔洞及穿越樓板、墻壁的管線和縫隙等。
(一)垂直蔓延
建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi),由于熱對(duì)流的存在,火災(zāi)煙氣往往通過門洞等各種開口、孔洞蔓延,導(dǎo)致災(zāi)情擴(kuò)大。當(dāng)煙火在走廊內(nèi)流動(dòng)時(shí),一旦遇到樓梯間、電梯井、豎向管道、廠房內(nèi)的設(shè)備吊裝孔等,則會(huì)迅速向上蔓延,且在向上蔓延的同時(shí)也向上層水平方向蔓延。
在外墻面,高溫?zé)釤煔饬鲿?huì)促使火焰竄出窗口向上層蔓延。一方面,由于火焰與外墻面之間的空氣受熱逃逸形成負(fù)壓,周圍冷空氣的壓力致使煙火貼墻面而上,使火蔓延到上一層;另一方面,由于火焰貼附外墻面向上蔓延,致使熱量透過墻體引燃起火層上面一層房間內(nèi)的可燃物。建筑物外墻窗口的形狀、大小對(duì)火勢蔓延有很大影響,主要表現(xiàn)在:
①窗口高寬比較大時(shí),火焰(或熱氣流)貼附外墻面向上蔓延的現(xiàn)象不顯著;
②窗口高寬比較小時(shí),火焰(或熱氣流)貼附外墻面的現(xiàn)象明顯,使火勢很容易向上方蔓延發(fā)展;
③同一房間內(nèi),在室內(nèi)外各種因素都相同的情況下,窗口越大,火焰越靠近墻壁,造成火勢向上蔓延的可能性就越大。
形成火災(zāi)垂直蔓延的主要因素有火風(fēng)壓和煙囪效應(yīng)。
1.火風(fēng)壓
火風(fēng)壓是建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí),在起火房間內(nèi),由于溫度上升,氣體迅速膨脹,對(duì)樓板和四壁形成的壓力?;痫L(fēng)壓的影響主要在起火房間,如果火風(fēng)壓大于進(jìn)風(fēng)口的壓力,則大量的煙火將通過外墻窗口,由室外向上蔓延;若火風(fēng)壓等于或小于進(jìn)風(fēng)口的壓力,則煙火便全部從內(nèi)部蔓延,當(dāng)它進(jìn)入樓梯間、電梯井、管道井、電纜井等豎向孔道以后,會(huì)大大加強(qiáng)煙囪效應(yīng)。
2.煙囪效應(yīng)
當(dāng)建筑物內(nèi)外的溫度不同時(shí),室內(nèi)外空氣的密度隨之出現(xiàn)差別,這將引發(fā)浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)。如果室內(nèi)空氣溫度高于室外,則室內(nèi)空氣將發(fā)生向上運(yùn)動(dòng),建筑物越高,這種流動(dòng)越強(qiáng)。豎井是發(fā)生這種現(xiàn)象的主要場合,在豎井中,由于浮力作用產(chǎn)生的氣體運(yùn)動(dòng)十分顯著,通常稱這種現(xiàn)象為煙囪效應(yīng)。在火災(zāi)過程中,煙囪效應(yīng)是造成煙氣向上蔓延的主要因素。
煙囪效應(yīng)和火風(fēng)壓不同,它能影響全樓。多數(shù)情況下,建筑物內(nèi)的溫度大于室外溫度,所以室內(nèi)氣流總的方向是自下而上,即正煙囪效應(yīng)。起火層的位置越低,影響的層數(shù)越多。在正煙囪效應(yīng)下,若火災(zāi)發(fā)生在中性面(室內(nèi)壓力等于室外壓力的一個(gè)理論分界面)以下的樓層,火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入豎井后會(huì)沿豎井上升,一旦升到中性面以上,煙氣不單可由豎井上部的開口流出來,也可進(jìn)入建筑物上部與豎井相連的樓層;若中性面以上的樓層起火,當(dāng)火勢較弱時(shí),由煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的空氣流動(dòng)可限制煙氣流進(jìn)豎井,如果著火層的燃燒強(qiáng)烈,熱煙氣的浮力足以克服豎井內(nèi)的煙囪效應(yīng)仍可進(jìn)入豎井而繼續(xù)向上蔓延。因此,對(duì)高層建筑中的樓梯間、電梯井、管道井、天井、電纜井、排氣道、中庭等豎向孔道,如果防火處理不當(dāng),就形同一座高聳的煙囪,強(qiáng)大的抽拔力將使火沿著豎向孔道迅速蔓延。
(二)水平蔓延
對(duì)主體為耐火結(jié)構(gòu)的建筑來說,造成水平蔓延的主要途徑和原因有:未設(shè)適當(dāng)?shù)乃椒阑鸱謪^(qū),火災(zāi)在未受限制的條件下蔓延;洞口處的分隔處理不完善,火災(zāi)穿越防火分隔區(qū)域蔓延;防火隔墻和房間隔墻未砌至頂板,火災(zāi)在吊頂內(nèi)部空間蔓延;采用可燃構(gòu)件與裝飾物,火災(zāi)通過可燃的隔墻、吊頂、地毯等蔓延。
1.水平蔓延的過程
建筑內(nèi)起火后,煙火從起火房間的內(nèi)門竄出,首先進(jìn)入室內(nèi)走道,如果與起火房間依次相鄰的房間門沒有關(guān)閉,就會(huì)進(jìn)入這些房間,將室內(nèi)物品引燃。如果這些房間的門沒有開啟,則煙火要待房間的門被燒穿以后才能進(jìn)入。即使在走道和樓梯間沒有任何可燃物的情況下,高溫?zé)釋?duì)流仍可從一個(gè)房間經(jīng)過走道傳到另一房間,從而逐步實(shí)現(xiàn)水平方向火勢擴(kuò)大。
2.孔洞開口蔓延
在建筑物內(nèi)部的一些開口處,是水平蔓延的主要途徑,如可燃的木質(zhì)戶門、無水幕保護(hù)的普通卷簾,未用不燃材料封堵的管道穿孔處等。此外,發(fā)生火災(zāi)時(shí),一些防火設(shè)施未能正常啟動(dòng),如防火卷簾因卷簾箱開口、導(dǎo)軌等受熱變形,或因卷簾下方堆放物品,或因無人操作手動(dòng)啟動(dòng)裝置等導(dǎo)致無法正常放下,同樣造成火災(zāi)蔓延。
3.穿越墻壁的管線和縫隙蔓延
室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí),室內(nèi)上半部處于較高壓力狀態(tài)下,該部位穿越墻壁的管線和縫隙很容易把火焰、高溫?zé)煔鈧鞑コ鋈ィ斐陕?。此外,穿過房間的金屬管線在火災(zāi)高溫作用下,往往會(huì)通過熱傳導(dǎo)方式將熱量傳到相鄰房間或區(qū)域一側(cè),使與管線接觸的可燃物起火。
4.悶頂內(nèi)蔓延
由于煙火是向上升騰的,因此吊頂棚上的入孔、通風(fēng)口等都是煙火進(jìn)入的通道。悶頂內(nèi)往往沒有防火分隔墻,空間大,很容易造成火災(zāi)水平蔓延,并通過內(nèi)部孔洞再向四周、下方的房間蔓延。
據(jù)實(shí)驗(yàn)測量,火災(zāi)初起時(shí),煙氣在水平方向擴(kuò)散的速度為0.3m/s,燃燒猛烈時(shí),煙氣擴(kuò)散的速度可達(dá)0.5~3.0m/s;煙氣順樓梯間或其它豎向孔道擴(kuò)散的速度可達(dá)3.0~4.0m/s。而人在平地行走的速度約為1.5~2.0m/s,上樓梯時(shí)的速度約為0.5m/s,人上樓的速度大大低于煙氣的垂直方向流動(dòng)速度。因此,當(dāng)樓房著火時(shí),如果人往樓上跑是有危險(xiǎn)的。對(duì)著火層以上的被困人員來說,迅速逃生自救尤為重要。