1、高层建筑火灾扑救,三、高层建筑的火灾特点,高层建筑火灾的主要特点是烟囱效应强，火势极易向上快速蔓延，甚至出现几层同时燃烧的局面，形成立体火灾。,高层建筑火灾扑救,高层建筑火灾扑救,（一）火灾发展阶段性特征明显,建筑火灾初期阶段，最初只限于着火物本身燃烧，进而蔓延到室内陈设物品、装饰材料，先酿成整个房间着火。火灾初起时，靠近火点的可燃物受热析出蒸汽，热分解出可燃气体，冒出白烟。随之水分减少，碳粒析出增多，逐渐变为灰黑色（石油化工类物品一开始就会产生黑烟）。这个时期烟量的多少主要和燃烧物种类、表面积、空气流通等条件有关。此时燃烧对全室而言是局部的，所需空气可得到充分供给，烟气也较少，这时房间温度不
2、平衡，除靠近火点处外，其他部位的温度不高，燃烧面积不大，人员可以从容疏散。火灾初期阶段一般为57分钟。,火灾初期阶段,高层建筑火灾扑救,火灾发展阶段。,随着燃烧时间的持续，燃烧面积逐渐扩大，而室温也不断升高，这时烟量与空气流通状况有关。如果空气供给受到限制，不完全燃烧产物（如一氧化碳等）就会增加，形成比较多的浓黑毒烟，烟色变黑，能见度逐渐下降；反之，如果门窗开启，空气补给充足，烟热会从门窗开启处涌出，室内烟气会相应减少，但由于着火物以火焰延烧、热对流、热辐射等方式传播，火点周围温度会迅速升高。,高层建筑火灾扑救,火势猛烈阶段。,到了猛烈阶段，起火房间全面燃烧，起火房间或防火分隔区充满浓烟、高温
3、和火焰，此时室温会猛增至800900,大量不完全燃烧产物形成浓黑的烟雾，在火风压作用下冲破门窗向室外蔓延，火焰和高温浓烟从各种开口处喷出，可能沿走廊、各种竖井通道迅速向周围上下迅速蔓延开来，发展成立体火灾。,高层建筑火灾扑救,（二）火势蔓延和影响因素多,1、火势蔓延途径多,（1）高层建筑火势可通过门、窗、吊顶、走廊等途径横向蔓延。也能通过横向的孔洞、管道、电缆桥架蔓延。（2）竖向管井、竖向孔洞、共享空间、玻璃幕墙缝隙等常常是高层建筑火势垂直蔓延的主要途径。设计、施工或管理不好时，这些部位易产生烟囱效应。,高层建筑火灾扑救,（3）火势突破外墙窗口时，能向上升腾、卷曲，甚至呈“跳跃”式向上蔓延，使
4、外墙窗口也成为垂直蔓延的途径。（4）外墙阻燃性保湿材料会形成主体式燃烧，玻璃幕墙的阻燃性保湿材料，只要有一块玻璃爆裂，就会在内侧形成立体式燃烧，这种墙体内外侧保湿材料的燃烧蔓延，将会产生内外同时立体式蔓延的恶果。 （5）辐射强烈或风力很大时，火势还会向临近建筑物蔓延。,高层建筑火灾扑救,2、影响火势蔓延的因素多,在高层建筑中，热对流是火势蔓延的主要形式，火风压和烟囱效应是火势蔓延的动力，500以上的高温烟热是火势蔓延的条件。一般情况下，在火势发展阶段其水平蔓延的速度为0.50.8米/秒,垂直方向蔓延速度为34米/秒。,高层建筑火灾扑救,（1）火风压。,房间内物品着火后，燃烧产生的热量会使室内温
5、度逐步升高，温度升高又使室内空气体积膨胀，这种膨胀又由于受到有限空间的影响，从而表现为压力升高，这种压力称之为火风压。随着温度的不断升高，体积的不断膨胀，压力也会越来越高，高温烟热气流在这种压力的作用下，就会寻找突破，通过各种途径向外扩散。,高层建筑火灾扑救,空气受热产生压力P火可用下式近似计算： P1T火P火 (Pa)T1 式中：P火起火后空气受热产生的压力（Pa）；P1起火前室内压力（约105Pa）； T火起火后室内温度（K）； T1起火前室内温度（K）。,高层建筑火灾扑救,（2）热对流。,起火后，高温作用下受热气体体积膨胀，密度减小， 热气流比冷空气轻，在冷空气与热空气之间产生一种浮力，
6、热气流向上升腾，新的冷空气又从底部得到补充，形成热对流。热气流向上升腾或遇到阻碍后向四周扩散的过程中，都有可能造成火势扩展蔓延。,高层建筑火灾扑救,（3）烟囱效应。,高层建筑火灾扑救,由于高层建筑的高度，如果有比较通畅的竖向气流通道，容易使烟热气流在向上升腾时产生一种像烟囱一样的抽拔力，这种抽拔力称之为烟囱效应。一旦产生烟囱效应，火势就会加速发展蔓延。烟热气流向上升腾形成的速度压与上下空气的温度差、冷热空气的密度和建筑高度成正比，其计算公式为：,高层建筑火灾扑救,P=（01）H 式中：P速度压；0冷空气密度；1热空气密度；H建筑物高度。,高层建筑火灾扑救,（4）中性面。,高层建筑中，存在着一个
7、既不进风也不排气的中性面，发生火灾时，内部气流流动中性面不同于其他建筑。在外界风力的作用下，其气体流动中性面集中于建筑物内的中部位置，当门窗全部开启时，下部窗口进气，上部窗口排烟。中性面的作用不仅会加速火势的发展蔓延，中性面的高低还同时攸关着室内人员的生命安全。因为中性面以上充满了有毒的浓烟，新鲜空气少，人员很难生存。,高层建筑火灾扑救,（5）火势卷叠。,高层建筑发生火灾时，火势除了在室内向水平和垂直方向蔓延外，当起火楼层内火风压大于进风口压力，燃烧温度使外窗玻璃破碎的情况下，烟火会窜出窗口外墙向上升腾，然后，在室外风力的作用下，会重新从外面窜入上面的楼层内，引起上层室内可燃物品着火，呈现出火
8、势卷叠现象。,高层建筑火灾扑救,这种卷叠有时会跳过燃烧层上部的一、二层甚至更多层，跳跃性地直接向更高层卷叠。,高层建筑火灾扑救,（6）易发生轰燃。,现代高层建筑由于采用中央空调系统、固定窗或无窗幕墙玻璃，比较封闭。发生火灾后，一方面，烟热不易散发出去；另一方面，室内空气中的氧气则会因得不到补充而迅速减少。此时，由于燃烧不充分，从而产生大量不完全燃烧的可燃气体，但由于空气不足，可燃气体即使超过爆炸浓度下限的含量，也因可燃物与助燃物的比例不匹配而不会发生爆燃，但当门窗突然开启或门窗玻璃突然破碎时，空气的突然涌入使可燃气体与空气的比例发生了变化，由于室内本身具备火源，因此，这种比例变化一旦达到匹配的
9、爆炸浓度极限，立即就会发生爆燃（也有称轰燃）。,高层建筑火灾扑救,爆燃后室内可燃物会出现全面燃烧，温度会急剧上升，从400500突然上升到8001000。同时，由于空气急剧膨胀，室内压力激增，门窗等开口部位会喷出火焰，涌出大量浓黑的烟雾。出现爆燃的时间与火源大小、房间的开口率以及内装修材料的燃烧性能、部位、厚度、导热系数等因素有关。据国外的测试表明，一般建筑物出现爆燃的时机为起火后57分钟左右。,根据日本研究的轰燃发生时间与装修材料关系一览表,高层建筑火灾扑救,高层建筑火灾扑救,（7）热辐射。,窜到建筑外部的火焰，其辐射热有时也能引起邻近建筑物着火。火焰温度越高，热辐射越强，对邻近建筑物的威胁
10、也就越大。,【例】1972年2月14日，巴西的“安得拉斯”大楼火灾，火焰从破碎了的大面积窗口窜出，凭借每秒8.3米的风速，将距离该大楼下风40米处的六层公寓和商业大楼烤着起火，并烧毁了停在大门口街道上的数十辆小汽车。,高层建筑火灾扑救,（8）热传导。,高层建筑中水电、煤气、通信等各种用途的金属管道纵横交错，由于金属良好的导热性，发生火灾时，有可能造成火势蔓延。,高层建筑火灾扑救,一方面，离地面越高，空气流动受到地面摩擦影响越小，风速越大，风压也越大。而且，风压随高度变化呈指数规律变化。据测定，如果10米高处的风速为5米/秒，30米高处则为8.7米/秒，60米高处为12.3米/秒，90米高处达1
11、5米/秒。因此，高层建筑其上部承受着高空的强劲风力。另一方面，在有两幢以上的高层建筑群地区，底部还有特有穿堂风。因此，高层建筑火灾时，风力能助长火势蔓延，加速烟热气流扩散，不仅危及本幢建筑的全部，还可能威胁邻近建筑物的安全。,（9）风力影响。,高层建筑火灾扑救,高层建筑火灾发生火灾时，会产生大量烟雾，这些烟雾不仅浓度大，能见度低，而且流动扩散极快，一幢100米高的建筑物约在30秒左右烟雾即可窜到顶部，给人员疏散、逃生带来了极大困难。600700的高温烟热能点燃一般的可燃物，导致火势蔓延扩大。烟雾还是妨碍灭火救援行动和导致人员伤亡的重要因素。,3、人员疏散和救助困难,（1）烟雾扩散影响,高层建筑
12、火灾扑救,房间着火后，由于内部压力增加，烟雾会通过门窗等孔洞或缝隙向走廊扩散，着火房间的门开启时，烟从门的上部窜入走廊，而走廊里的空气则由门的下部进入室内，形成强烈的热对流。通常情况下，室内烟的体积膨胀越快，走廊内充烟的时间越短。一般在打开房门后一分多钟，走廊内的烟尘高度可达1.5米。当走廊充满烟雾时，便向同层其他房间渗透，此时，若人们从房间跑入走廊，在吸入浓烟后，便会出现中毒、晕倒、丧失逃生能力，超过3分29秒，即窒息而死。,高层建筑火灾扑救,高层建筑火灾中，烟雾不仅向上传播，也会向下沉降。据测试，起火房间内烟层降到床的高度（约0.8米）的时间约为13分钟。因此，一旦房间内起火，人很快就会受
13、到烟气侵袭。如果火灾发生在晚间，从熟睡中惊醒的人们，往往会感到惊慌失措，无所适从。,高层建筑火灾扑救,高层建筑由于楼层高、建筑面积大，使得疏散距离比较远，常常需要比较长的疏散时间。一般来说，高层建筑某一楼层发生火灾时，人员疏散到封闭楼梯间内，即可认为到了安全地带。但有些规模比较大的高层商业建筑，走到封闭楼梯的距离往往比较远。有的封闭楼梯间的疏散指示标志设置不明显，不熟悉的人往往一时还找不到。如果楼梯间封闭效果不好，或火灾比较大威胁到封闭楼梯间的安全，则人需要从起火层通过楼梯向下跑，这样势必要通过更长的距离才能脱离火灾区。,（2）疏散距离影响,高层建筑火灾扑救,据有关资料介绍，高层建筑内的人群通
14、过1.1米宽的楼梯通道，疏散到楼外所需要的时间如表7-1-5所列。表7-1-5 高层建筑内人员疏散到地面所需时间,高层建筑火灾扑救,从表中可以看出，疏散的时间相当长。而且建筑越高，疏散的时间越长。若疏散楼梯设计或管理得不好，还可能窜入烟火，成为火势蔓延的途径，则更加影响人员的疏散。,高层建筑火灾扑救,高层建筑发生火灾时，由于人员众多，疏散时容易出现拥挤梗阻情况，从而严重影响人员疏散速度。尤其是在商场、旅馆、会议室等公共场所。,（3）人员拥挤影响,高层建筑火灾扑救,高层建筑双面布房的走道宽度一般为1.4米，而一个成年人的肩宽为0.55米，因此，最多能通过三股人流。据测定，在水平地面上，当人流密度
15、为0.25米/人时，人员的通过速度和通过能力均为零；当人流密度为0.4/米时，通过速度为15米/分，通过能力为37人/分；当人流密度为0.5米/人时，通过速度为25米/分，通过能力为50人/分；当人流密度为1米/人时，通过速度为75米/分，通过能力可达75人/分。,高层建筑火灾扑救,消防人员到场后，如果消防电梯无法使用，则必然使用封闭楼梯。由于和疏散人群方向相反，也容易造成拥挤，影响疏散速度。,高层建筑火灾扑救,高层建筑火灾容易引起大量人员伤亡，而人员伤亡则更增加了疏散救援的难度。轻伤者不仅延缓疏散速度，还会阻碍或影响其他人员的正常疏散；而失去行动能力的重伤者或死亡者，更需要在其他人员的救助下
16、才能脱离火区。,（4）人员伤亡影响,高层建筑火灾扑救,高层建筑发生火灾时，由于处于密闭状态，物质不完全燃烧，使燃烧时产生的一氧化碳等毒性较强气体的含量比敞开火灾更多，尤其是现代高分子材料的大量应用，使燃烧时析出的有毒气体品种和数量比以往更甚，更容易使人员中毒、窒息。在高层建筑火灾人员死亡的直接原因中，中毒、窒息致死占有较大比例，人在烟雾中的行走一般为40米，倒在烟雾中三分二十九秒即死亡。,高层建筑火灾伤亡主要有以下几种原因：,a中毒、窒息,高层建筑火灾扑救,影片,高层建筑火灾扑救,【例】1972年5月13日，日本大阪市千日百货大楼发生火灾，死亡的118人中，竟有93人是中毒、窒息致死的。,高层
17、建筑火灾扑救,高层建筑火灾，由于火势发展迅猛，容易使发觉或得到火灾信息晚、行动不便或迟缓、选择逃生路线不当的人员来不及撤离火区，从而受到火焰烧灼，甚至烧死。,b火焰烧灼,高层建筑火灾扑救,当被火势围困的人员感到逃生或被救无望，或实在忍受不了烟熏火烤时，会抱着侥幸跳楼求生；也有一些攀爬在窗口或阳台上的被困人员，因体力不支坚持不住而坠落。,c跳（坠）楼,高层建筑火灾扑救,影片,高层建筑火灾扑救,高层建筑较高部位发生火灾时，如果电梯不能使用，消防人员通过楼梯登高则会消耗很大的体力，既影响时间，又影响后续战斗。根据我国目前消防人员的体质状况，攀登一定高度的楼层后，心率和呼吸加快，体力下降，对开展灭火救
18、援有较大影响。某市对未经专业登高负重训练的消防人员登高后心率、呼吸变化的测试数据见表7-1-6（见手册261页。参加这次测试的消防人员要求穿战斗服到达目的地，铺设水带，接上水枪作射水姿势，因此必须加强消防员负重登高训练，以适应高层扑救火灾需要。,4、灭火救援难度大,（1）楼层高，攀登难。,a登楼消耗体力大,高层建筑火灾扑救,表7-1-6 消防人员登高体力测试数据,高层建筑火灾扑救,高层建筑一旦较高楼层发生火灾，除个别灭火救援人员可利用直升机和举高车（高度也有限）登高外，大多数只能依赖内部楼梯和电梯。不像多层建筑有阳台、落水管，还可用扶梯，甚至徒手。如果火势较大或燃烧时间较长，使用电梯有不安全因
19、素时，连电梯也不能使用。因此，高层建筑灭火救援时，可供登高进攻的途径非常有限。,b登高途径少,高层建筑火灾扑救,由于楼层高，体力消耗大，登高进攻途径又少，铺设水带困难，因此，高层建筑灭火救援战斗展开的时间往往要比其他场合长得多。消防电梯不能使用时，从楼梯间登高的消防人员还会遇到向下疏散的人流的影响，从而更影响到战斗展开的时间。,c战斗展开时间长,高层建筑火灾扑救,上述因素往往容易贻误战机，使火势得以扩大蔓延。而火势的扩大又会反过来再扩大这些因素的影响，进一步增加火灾扑救的难度。,高层建筑火灾扑救,高层建筑发生火灾时，一旦内部自卫消防设施失效，在水泵结合器也无法使用时，消防人员就只能依靠铺设水带
20、实施供水灭火。但高层建筑铺设水带难度比较大。由于许多高层建筑可供铺设水带的途径不多，加上需要垂直铺设，还必须用绳索捆绑加固，因此往往需要较长的时间。这容易使火势扩大，对火灾扑救很不利。,（2）灭火用水多，供水难度大。,a铺设水带途径少，难度大。,高层建筑火灾扑救,着火楼层较高，又用水带供水时，由于需要较高的压力，容易使供水线路上的水带爆裂，造成供水中断。而调换水带需要的时间将比铺设水带的时间更长。,b供水压力高，水带易爆裂。,高层建筑火灾扑救,高层建筑设计上由于要考虑一定的综合经济因素，因此规定室内最大用水量为40升/秒，室外最大灭火用水量为30升/秒。虽然这个量有它的合理性，一般情况下也能满
21、足使用需求。但当火势较大或室内系统失效时，灭火用水将无法满足需求。此时室外灭火用水的需求将远远超过30升/秒。,c灭火用水多，满足要求难,高层建筑火灾扑救,有玻璃幕墙的高层建筑受高温或火焰作用，易造成玻璃幕墙碎裂坠落，甚至形成“玻璃雨”。坠落碎玻璃片的重力加速度加上尖锐性，极易造成人员伤亡和消防器材的损毁，严重影响灭火救援行动。尤其是高压供水线路上的水带，最经不起尖锐物的刺、割。,d玻璃幕墙坠落破坏力强，威胁大。,高层建筑火灾扑救,a 现有消防车的供水能力和供水器材的耐压强度达不到高层建筑的高度，因此，高层建筑的火灾扑救在设计上主要依靠其固定消防灭火设施。但现有固定消防设施无论在研发、设计上，
22、还是在施工、管理方面，都存在一定的缺陷，还无法做到100%的有效。高层建筑消防设施的研发、设计目前还不能完全满足灭火的需要，水喷淋在设计上仅能满足200平方米的灭火需求。由于管理能力和经验不足，常常导致一些高层建筑在发生火灾的关键时刻，固定消防灭火设施无法正常启动。,（3）消防灭火设施装备不够完善,高层建筑火灾扑救,虽然举高消防车和消防直升机是扑救高层建筑火灾的先进装备，但由于受施展空间的局限，其作用也有限。受高度的局限（目前世界上最先进的举高消防车高度为83米），举高消防车一般只能救援相应伸展高度内的被困人员，或输送救援人员到这一高度的窗口，有射水功能的举高消防车也能向这一高度的喷火窗口射水。但对超过这一高度或建筑外墙无开口的火灾，举高消防车则无能为力。受飞行安全和停放场地的局限，消防直升机一般只能救援那些已经逃到直升机停机坪的被困人员，或输送救援人员到该处。对建筑内部的其他被困人员同样也无能为力。,b举高消防车、消防直升机作用有限,高层建筑火灾扑救,影片,高层建筑火灾扑救,所以，扑救高层建筑火灾，关键还得靠常规消防装备从内部展开灭火救援。,
