防灾减灾工程学第六章火灾害

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第六章火灾害与防火减灾对策•6.1火灾害及火灾分类•6.1.1火灾的定义在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。(GB5907-86)•二、火灾的分类•火灾分为A、B、C、D四类(GB4968-85)•1.A类火灾:指固体物质火灾。这种物质往往具有有机物性质,一般在燃烧时能产生灼热的余烬。如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。•2.B类火灾:指液体火灾和可熔化的固体火灾。如汽油、煤油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等。•3.C类火灾:指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等。•4.D类火灾:指金属火灾。指钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等。•三、按照物质运动变化产生燃烧的不同条件,将火灾分为自然性火灾和行为性火灾。•四、按照火灾发生的场合,火灾大体分为城镇火灾、野外火灾和厂矿火灾。•五、根据2007年6月26日,公安部下发的《关于调整火灾等级标准的通知》。新的火灾等级标准由原来的特大火灾、重大火灾、一般火灾三个等级调整为特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般火灾四个等级。①特别重大火灾,指造成30人以上死亡,或者100人以上重伤,或者1亿元以上直接财产损失的火灾;②重大火灾,指造成10人以上30人以下死亡,或者50人以上100人以下重伤,或者5000万元以上1亿元以下直接财产损失的火灾;③较大火灾,指造成3人以上10人以下死亡,或者10人以上50人以下重伤,或者1000万元以上5000万元以下直接财产损失的火灾;④一般火灾,指造成3人以下死亡,或者10人以下重伤,或者1000万元以下直接财产损失的火灾。(注:“以上”包括本数,“以下”不包括本数。)纽约世贸大厦遭客机撞击后引发严重火灾委内瑞拉首都加拉加斯市56层高的中央公园东塔楼发生火灾2004年10月17日,在委内瑞拉首都加拉加斯,一座56层高的办公大楼的部分楼层被浓烟和大火吞噬。当天,火灾从这座名叫“中央公园东塔楼”的大楼的第34层发生,一直往上蔓延,截止到发稿时,大火已持续烧了16个小时。大楼内有数十个政府部门和国家机构,但大火并未造成人员伤亡。我国历史上的“火灾之最”我国伤亡人数最多的火灾我国最大的一场火灾中国最大的煤田火灾时间1997年公元前202年近百年来从未停熄事件新疆伊犁农垦61团俱乐部大火咸阳城火烧阿房宫新疆乌鲁木齐硫磺沟火区危害694人死亡,161人受伤大火三月不熄,咸阳城成为一片废墟明火面积183万平方米•1987年5月6日大兴安岭发生特大森林火灾,死亡193人,受伤226人。巴拉圭首都一家超市发生火灾,造成504人死亡,512人受伤。6.2建筑火灾特征6.2.1建筑起火的原因1、生活和生产用火不慎2、违反生产安全制度3、电气设备设计、安装、使用及维护不当4、自然现象引起5、人为纵火6、建筑布局不合理6.2.2燃烧条件与类型(一)燃烧燃烧是可燃物质(气体、液体或固体)与氧或氧化剂发生伴有发光和放热的一种激烈的化学反应。发光、放热和生成新物质是燃烧反应的三个特征。可燃物质不仅是和氧化合的反应属于燃烧,在某些情况下,和氯、硫的蒸汽等所起的化合反应也属于燃烧,如灼热的铁能在氯气中燃烧等,它虽没有同氧化合,但所发生的反应却是一种激烈的伴有放热和发光的化学反应。燃烧反应与一般氧化反应不同,其特点是燃烧反应激烈,放出热量多,放出的热量足以把燃烧产物加热到发光的程度,并进行化学反应形成新的物质。电灯泡内的钨丝在照明时既发光,又放出热量,但这不是燃烧现象,因为这是物理现象,不是化学现象,更不是氧化反应;乙醇与氧作用生成乙酸是放热的化学反应,但其反应不激烈,放出的热量尚不足以使产物发光,因而这也不是燃烧现象;而煤、木柴等点燃后即发生碳、氢的氧化反应,同时放出热和产生发光的火焰,这才是燃烧。•(二)燃烧的条件•燃烧必须具备三个条件,即可燃物质、助燃物质和着火源。这三个条件必须同时存在并相互作用才能发生燃烧。•1.可燃物•凡是能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质,都称为可燃物质。它的种类繁多,按其状态不同可分为气态、液态和固态三类;按其组成不同,可分为无机可燃物质和有机可燃物质两类。无机可燃物质如氢气、一氧化碳等,有机可燃物质如甲烷、乙烷、丙酮等。•2.助燃物•凡是具有较强氧化性能,能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质称为助燃物或氧化剂,如空气、氧气、氯气等。•3.着火源•具有一定温度和热量的能源,或者说能引起可燃物质着火的能源称为着火源。常见的着火源有明火、电火花和高温物体等。•在研究燃烧条件时还应当注意到,上述燃烧的三个基本条件在数量上的变化,也会使燃烧速度改变甚至停止燃烧。例如,氧在空气中的浓度降低到14%~16%时,木材的燃烧即行停止。如果在可燃气体与空气混合物中,减少可燃气体的比例,那么燃烧速度会减慢,甚至会停止燃烧;着火源如果不具备一定的温度和足够的热量,燃烧也不会发生。例如,飞溅出的火星可以点燃油棉丝或刨花,但锻件加热炉燃煤炭时的火星如果溅落在大块木材上,会发现它很快就熄灭了,不能引起燃烧。这是因为这种着火源虽然有超过木材着火的温度,但却缺乏足够热量。•燃烧的充分条件有以下四条:•一定的可燃物浓度;•一定的氧气含量;•一定的点火能量;•未受抑制的链式反应。•对于无焰燃烧,前三个条件同时存在,相互作用,燃烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基),形成链式反应,使燃烧能够持续下去。•燃烧的类型有哪些?•燃烧按其形成的条件和瞬间发生的特点一般分为闪燃、着火、自燃和爆炸四种类型。•闪燃是物质遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。•着火是可燃物质在空气中与火源接触,达到某一温度时,开始产生有火焰的燃烧,并在火源移去后仍能继续燃烧的现象。•自燃是可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下,因受热或自身发热积热不散引起的燃烧。••爆炸是由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象。爆炸可分为:物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。•物理爆炸是由于液体变成蒸气或者气体迅速膨胀,压力急速增加,并大大超过容器的极限压力而发生的爆炸。如蒸气锅炉、液化气钢瓶等的爆炸。•化学爆炸是因物质本身起化学反应,产生大量气体和高温而发生的爆炸。如炸药的爆炸,可燃气体、液体蒸气和粉尘与空气混合物的爆炸等。化学爆炸是消防工作中防止爆炸的重点。•热传播除了火焰直接接触外,通常是以热传导、热辐射和热对流三种方式向外传播的。•乌鲁木齐商厦重大火灾千余人扑救•东莞咖啡茶厅重大火灾11人死亡•2007年1至9月全国火灾124113起•今年1至9月份,全国共发生火灾124113起(指统计月,不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾,下同),死亡1063人,受伤672人,直接财产损失71710.8万元,与去年同期相比,起数下降32.5%,死亡人数下降19.5%,受伤人数下降45.0%,损失上升6.8%。按照旧火灾等级标准,1至5月份共发生82503起,死亡805人,受伤371人,直接财产损失41900.7万元。其中,特大火灾10起,死亡24人,受伤9人,直接财产损失4602.6万元;重大火灾77起,死亡136人,受伤24人,直接财产损失3201.6万元。根据国务院《生产安全事故报告和调查处理条例》,从6月1日起执行新的火灾等级标准。6至9月份全国共发生火灾41610起,死亡258人,受伤301人,直接财产损失29810.1万元。其中,较大火灾18起,死亡64人,受伤59人,直接财产损失125.4万元;重大火灾1起,死亡11人,受伤16人,直接财产损失84.7万元;未发生特别重大火灾。•1.初期增长阶段OA2.全盛阶段AC3.衰退阶段CD6.2.3建筑火灾的发展过程6.2.4火灾的蔓延1.火灾蔓延的形式(1)直接延烧(2)热传导(3)热辐射(4)热对流(5)飞火2.火灾蔓延的途径(1)火灾向横向蔓延①未设防火分区②洞口分隔不完善③火灾在吊顶内部空间蔓延④火灾通过隔墙、吊顶、地毯等蔓延(2)火灾向竖向蔓延①火势通过竖井蔓延②火势朝天棚顶部蔓延③火势由外墙窗口向上蔓延6.2.5火灾的烟气1.烟气的产生及危害(1)缺氧(2)窒息(3)中毒(4)高温(5)降低能见度(6)心理恐慌2.烟气的传播(1)烟气的流动规律与建筑物的烟囱效应、防排烟方式、火灾温度、空调系统、膨胀力、风压、浮升力等因素有关。(2)烟气的流动速度①水平方向扩散速度②竖向方向扩散速度6.3建筑材料的耐火性能6.3.1材料的耐火性能(1)材料的燃烧性能(2)材料的导热性(3)材料的隔热性能(4)在高温下的物理力学性能(5)材料的发烟性能(6)材料的毒性性能6.3.2常用材料的燃烧性能1.无机材料(1)钢材(2)混凝土(3)钢筋混凝土2.有机材料(1)木材(2)塑料6.4建筑火灾对结构的破坏6.4.1火对结构的损伤1.建筑火灾对结构的破坏(对于木结构、钢结构和钢筋混凝土结构)2.高温下与高温后钢筋混凝土构件和结构的力学性能在梁式、板式构件方面在柱式构件方面在框架结构方面6.4.2标准升温曲线我国决定采用国际标准ISO834规定的标准火灾升温曲线:T-T0=345lg(8t+1)6.4.3耐火极限建筑构件按其燃烧性能分为三大类:一、不燃烧体:用不燃材料制成的构件。不燃材料指的是在空气中遇到火烧或高温作用时不起火、不微燃、不炭化的材料。如砖、石、钢材、砼等。二、难燃烧体:用难燃性材料做成的构件或用燃烧性材料做成而用不燃烧材料做保护层的构件。难燃性材料是指在空气中遇到火烧或高温作用时难起火、难微燃、难炭化,当火源移走后燃烧或微燃立即停止的材料。如经过阻燃处理的木材、沥青砼、水泥刨花板等。三、燃烧体:用燃烧材料做成的构件。燃烧性材料是指在空气中遇到火烧或高温作用时立即起火或微燃,且火源移走后仍继续燃烧或微燃的材料。如木材。耐火极限定义对任一建筑构件,按照时间—温度标准曲线进行耐火试验,从受火作用时起,到构件失去稳定性或完整性或绝热性时止,这段抵抗火的作用时间,称为耐火极限,通常用小时(h)来表示。•耐火极限的判定条件(一)失去稳定性构件在试验过程中失去支持能力或抗变形能力。(1)外观判断:如墙发生垮塌;梁板变形大于L/20;柱发生垮塌或轴向变形大于h/100(mm)或轴向压缩变形速度超过3h/1000(mm/min);(2)受力主筋温度变化:16Mn钢,510℃。(二)失去完整性适用于分隔构件,如楼板、隔墙等。失去完整性的标志:出现穿透性裂缝或穿火的孔隙。(三)失去绝热性适用于分隔构件,如墙、楼板等。失去绝热性的标志:下列两个条件之一试件背火面测温点平均温升达140℃;试件背火面测温点任一点温升达180℃.•建筑构件耐火极限的三个判定条件,实际应用时要具体问题具体分析:(1)分隔构件(隔墙、吊顶、门窗):失去完整性或绝热性;(2)承重构件(梁、柱、屋架):失去稳定性;(3)承重分隔构件(承重墙、楼板):失去稳定性或完整性或绝热性。•常用建筑构件的耐火极限一、墙的耐火极限1、普通粘土砖墙、钢砼墙的耐火极限大量试验证明,耐火极限与厚度成正比。厚度(mm)120180240370耐火极限(h)2.503.505.5010.502、加气砼墙的耐火极限耐火极限与厚度也基本是成正比。如加气砼砌块墙(非承重墙)厚度(mm)75100200耐火极限(h)2.506.008.003、轻质隔墙木龙骨——钢丝网抹灰:0.85h石膏板:0.30h水泥刨花板:0.30h板条抹灰:0.85h钢龙骨——单层石膏板双层石膏板:1.00h以上4、金属墙板的耐火极限采用铝、钢、铝合金等薄板作两面,中间或是空气层或填矿棉、岩棉等隔热材料,耐火极限可达1.50~2.00h。二、柱的耐火极限1、钢砼柱的耐火极限在通常情况下随柱截面增大而增大。如C20砼柱:截面积(mm×mm)耐火极限(h)200×2001.40h300×3003.00h370×3705.00h2、钢柱的耐火极限:0.25h三、梁的耐火极限1、钢砼梁的耐火极限主要取决于主筋保护层的厚度。如非预应力钢砼简支梁:保护层厚度(mm)10202530耐火极限(h)1.201.752.002.302、无保护钢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