(二)充分發(fā)展階段
在建筑室內(nèi)火災持續(xù)燃燒一定時間后,燃燒范圍不斷擴大,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氣體,當房間內(nèi)溫度達到400~600℃時,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)逐漸累積與對外散熱共同作用、燃燒速率急劇增大的結果。通常,轟然的發(fā)生標志著室內(nèi)火災進入全面發(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800~1000℃。之后,火焰和高溫煙氣在火風壓的作用下,會從房間的門窗、孔洞等處大量涌出,沿走廊、吊頂迅速向水平方向蔓延擴散。同時,由于煙囪效應的作用,火勢會通過豎向管井、共享空間等向上蔓延。
(三)衰減階段
在火災全面發(fā)展階段的后期,隨著室內(nèi)可燃物數(shù)量的減少,火災燃燒速度減慢,燃燒強度減弱,溫度逐漸下降,當降到其最大值的80%時,火災則進入熄滅階段。隨后房間內(nèi)溫度下降顯著,直到室內(nèi)外溫度達到平衡為止,火災完全熄滅。
三、建筑火災蔓延的途徑
在火場上,煙霧流動的方向通常是火勢蔓延的一個主要方向。建筑物發(fā)生火災,煙火在建筑內(nèi)的流動呈現(xiàn)水平流動和垂直流動,且兩種流動往往是同時進行的。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,空心結構,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,由于熱對流的存在,火災煙氣往往通過門洞等各種開口、孔洞蔓延,導致災情擴大。當煙火在走廊內(nèi)流動時,一旦遇到樓梯間、電梯井、豎向管道、廠房內(nèi)的設備吊裝孔等,則會迅速向上蔓延,且在向上蔓延的同時也向上層水平方向蔓延。
在外墻面,高溫熱煙氣流會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、大小對火勢蔓延有很大影響,主要表現(xiàn)在:
①窗口高寬比較大時,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,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。
形成火災垂直蔓延的主要因素有火風壓和煙囪效應。
1.火風壓
火風壓是建筑物內(nèi)發(fā)生火災時,在起火房間內(nèi),由于溫度上升,氣體迅速膨脹,對樓板和四壁形成的壓力。火風壓的影響主要在起火房間,如果火風壓大于進風口的壓力,則大量的煙火將通過外墻窗口,由室外向上蔓延;若火風壓等于或小于進風口的壓力,則煙火便全部從內(nèi)部蔓延,當它進入樓梯間、電梯井、管道井、電纜井等豎向孔道以后,會大大加強煙囪效應。
2.煙囪效應
當建筑物內(nèi)外的溫度不同時,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)動的流動。如果室內(nèi)空氣溫度高于室外,則室內(nèi)空氣將發(fā)生向上運動,建筑物越高,這種流動越強。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)生的氣體運動十分顯著,通常稱這種現(xiàn)象為煙囪效應。在火災過程中,煙囪效應是造成煙氣向上蔓延的主要因素。
煙囪效應和火風壓不同,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。起火層的位置越低,影響的層數(shù)越多。在正煙囪效應下,若火災發(fā)生在中性面(室內(nèi)壓力等于室外壓力的一個理論分界面)以下的樓層,火災產(chǎn)生的煙氣進入豎井后會沿豎井上升,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,當火勢較弱時,由煙囪效應產(chǎn)生的空氣流動可限制煙氣流進豎井,如果著火層的燃燒強烈,熱煙氣的浮力足以克服豎井內(nèi)的煙囪效應仍可進入豎井而繼續(xù)向上蔓延。因此,對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,就形同一座高聳的煙囪,強大的抽拔力將使火沿著豎向孔道迅速蔓延。
(二)水平蔓延
對主體為耐火結構的建筑來說,造成水平蔓延的主要途徑和原因有:未設適當?shù)乃椒阑鸱謪^(qū),火災在未受限制的條件下蔓延;洞口處的分隔處理不完善,火災穿越防火分隔區(qū)域蔓延;防火隔墻和房間隔墻未砌至頂板,火災在吊頂內(nèi)部空間蔓延;采用可燃構件與裝飾物,火災通過可燃的隔墻、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,首先進入室內(nèi)走道,如果與起火房間依次相鄰的房間門沒有關閉,就會進入這些房間,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入。即使在走道和樓梯間沒有任何可燃物的情況下,高溫熱對流仍可從一個房間經(jīng)過走道傳到另一房間,從而逐步實現(xiàn)水平方向火勢擴大。
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)生火災時,一些防火設施未能正常啟動,如防火卷簾因卷簾箱開口、導軌等受熱變形,或因卷簾下方堆放物品,或因無人操作手動啟動裝置等導致無法正常放下,同樣造成火災蔓延。
3.穿越墻壁的管線和縫隙蔓延
室內(nèi)發(fā)生火災時,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、高溫煙氣傳播出去,造成蔓延。此外,穿過房間的金屬管線在火災高溫作用下,往往會通過熱傳導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、通風口等都是煙火進入的通道。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)實驗測量,火災初起時,煙氣在水平方向擴散的速度為0.3m/s,燃燒猛烈時,煙氣擴散的速度可達0.5~3.0m/s;煙氣順樓梯間或其它豎向孔道擴散的速度可達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速度。因此,當樓房著火時,如果人往樓上跑是有危險的。對著火層以上的被困人員來說,迅速逃生自救尤為重要。