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1、中国人民武装警察部队学院 毕业论文（设计）题目地下建筑火灾的特点及扑救对策地下建筑火灾的特点及扑救对策摘 要火的发明和使用为人类创造出物质文明和精神文明，既改善了人类的生存环境，又为人们创造了大量的财富。然而，火在使用过程中一旦失去控制，火焰不受限制向外扩张，吞噬周围各种可燃烧的物质，便会形成火灾。火灾是指失去控制的火在其蔓延发展过程中给人类的生命和财产造成损害的一种灾难性燃烧现象。火灾的破坏力虽不及洪水、地震、火山喷发等灾害，且损失程度相对较轻，但其发生频率是各种灾害之首，长期的危害性巨大。火灾是当今世界各国人民所面临的一个共同灾难性问题。它给人类社会造成了生命、财产的严重损失。随着社会生产
2、力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律，对火灾的研究和防治是一项长期且艰巨的任务。无数的事例证明，火灾是现代文明社会中最具有破坏力的灾害现象之一。近年来，随着经济和城市建设的快速发展，地下商业广场、地下娱乐场所、地下大型超市等一大批地下建筑明显增多，而且多向规模大、功能多的方向发展，给人民的生活带来了许多方便。但地下建筑封闭性强、人员流量大、出入口少等方面的特点，导致其发生火灾后所造成的后果非常严重。本文主要从地下建筑的火灾特点及火灾扑救措施等方面对地下火灾进行了简要的探讨。关 键 词 地下建筑火灾；扑救；对策目录摘 要目录1 绪论11.1国内外研究现状1
3、1.2研究目的及意义22 地下建筑的概念及其火灾的特点概述32.1地下建筑的概念32.2地下建筑火灾特点32.2.1高温和烟气32.2.2再生火源32.2.3火风压32.2.4疏散困难42.2.5火灾扑救、极端困难43 地下建筑火灾扑救的战术措施43.1询问知情人，深入内部侦察火情43.2挑选精干的内攻灭火力量53.3充分发挥固定排烟系统和移动排烟设施的作用53.3.1利用单位内部固定设施排烟53.3.2利用移动排烟车、排烟机排烟53.3.3利用喷雾水枪进行排烟53.4正确选择进攻路线和水枪阵地63.5注意事项64 关于地下建筑防火的几点建议74.1在防排烟系统的设计方面74.2在建筑防火设计
4、方面74.3在安全疏散设计方面84.4在使用管理方面85 展望8参考文献1021 绪论 由于城市的发展和人口的增长,世界各地都在研究扩展人类生存空间的问题,一方面向高层空间发展,建起了许多高层或超高层建筑;另一方面又向地下空间发展,建起了各种用途的地下建筑。随着我国社会经济的发展,各大城市的高层建筑和地下建筑也日益增多,但这两类特殊建筑一旦发生火灾,将会给人们的生命和财产带来巨大的伤害和损失。尤其是地下建筑,由于其构筑上的特点与地面建筑有很大的差异,因此更容易形成火灾,且形成火灾后不利于人员安全疏散和火灾扑救,从而造成更严重的人员伤亡和财产损失。根据我国2008年到2011年的火灾统计,最近三
5、年来,每年地下建筑火灾发生次数约为高层建筑的34倍,火灾中死亡人数约为高层建筑的56倍,造成的直接经济损失约为高层建筑的13倍.1.1国内外研究现状 从 1863 年，英国修建世界上第一条地下铁道算起，国外地下建筑的发展已经历了 100 多年的发展历程,由于地下建筑在防护上的优越性，因而在第二次世界大战中受到了高度的重视。到目前为止，国外地下建筑的开发利用不仅在法律法规的制定、还是对火灾烟气烟气的研究方面都已经比较成熟。 为了满足地下空间开发利用的需要，一些发达国家如日本、美国等，针对地下空间的应用，不断总结经验教训，制定了一系列的法规和政策，这些法规和政策几乎涉及地下建筑的各个方面，包含了安
6、全防范、技术标准、规划、环保和财产权等。而且早在70、80年代，发达国家都已经开始着手性能化防火方面的研究，并且取得了一系列的成果。据统计，目前全球至少有13个国家以及2个国际组织（国际建筑研究与文献委员会和国际标准组织）积极开展了性能化方面的研究，并且取得了相应的成果。尽管我国性能化设计防火研究才刚刚起步，国外地下建筑防火设计中涉及到地下建筑性能化方法的资料还不够，但未来性能化防火设计也将应用到地下建筑安全设计之中。 我国地下建筑起步比较晚，在地下建筑开发利用的法规还不太完善，对于地下建筑的防排烟设计方面还没有完全有针对性的规范，目前许多防排烟设计都参照地面建筑防火设计规范，而且对火灾烟气的
7、研究起步也比较完，相对于发达国家来说还不太成熟。目前，我国关于地下建筑设计的防火规范与标准，如下图所示。从表中可以看出在地下建筑防排烟的设计方面，我国目前尚无单独的规范，而是集中在高规、建规和人防等相关规范中用专门地章节进行阐述和规定。 随着我国经济的快速发展，建筑类型的多样化和功能的复杂化，处方式规范已不能完全满足新兴建筑的功能需求。因此，国家认识到开展火灾性能化设计研究的紧迫性和必要性。现阶段我国建筑设计防火、防排烟的研究已经不完全在规范的修改方面，而且大多集中在性能化设计防火方面，这也预示着未来地下建筑设计防火也要引入性能化防火的理念和技术。1996 年，我国开始以中国科技大学火灾力学国
8、家重点实验室为主体，进行了建筑防火性能化设计的相关研究和探讨。同时，国内出版了一些关于性能化防火设计的书籍，这些书籍对建筑的性能化防火设计做了比较全面的介绍，同时，也推动了性能化防火设计在国内建筑一些建筑工程如：大空间建筑、奥运场馆、地下交通隧道、综合交通枢纽等中的应用和发展。然而，到目前为止我国仍然没有完整的性能化防火设计的条款或规范的出台。1.2研究目的及意义 地下建筑的安全问题，涉及到多个专业间相互配合，也涉及到设计建造、使用等多个环节。课题研究主要从安全学和建筑学的角度，对城市地下空间的防排烟进行综合的研究和分析，尝试通过建筑手段的方式，对地下建筑的防排烟问题提出相应的策略。本文研究的
9、意义主要体现在以下几个方面： 首先，使建筑师更加关注地下建筑设计中所要解决的安全问题。建筑师及建筑设计不仅要很好的解决地下空间的建筑功能、安全组织、流线关系等问题，也要关注建筑火灾安全问题。在设计中的材料、构件选择不仅少用燃烧材料，也要对防烟排烟有一定的解决策略。 其次，通过研究提出的地下建筑防排烟的措施和方法，也可为以后地下空间的建筑设计提供参考借鉴，以设计出更加安全的地下建筑。 最后，扩展建筑师的专业视阈。在建筑设计中，专业的配合沟通是十分必要的。如地下建筑防排烟，有建筑师的参与，在建筑设计中探求解决方案，再与设备工程师配合，能大大增强建筑安全，使地下建筑更加经济合理，技术先进。2 地下建
10、筑的概念及其火灾的特点概述2.1地下建筑的概念 地下建筑,其概念一般是指建造在岩石和土层中的比附近地面标高低2 m以上的建筑。就其建筑形式而言,可分为附建式和单建式两大类。附建的地下建筑都是附建在高层或多层建筑的地下,其层数有1层、2层、3层甚至更多层。目前,我国对地下建筑还没有一个统一的分类方法和标准。但习惯上按其施工方法、存在条件和使用功能三种情况,可大体进行以下分类: 按施工方法,可分为明挖式和暗挖式地下建筑; 按存在条件,可分为建造在岩石中的和建造在土层中的地下建筑; 按使用功能,可分为军用、交通、仓库和公用服务地下建筑等。2.2地下建筑火灾特点2.2.1高温和烟气 地下建筑发生火灾，
11、有封闭空间内散热困难，温度迅速增高，较早地出现“F.0”(轰燃)现象，火源附近的温度往往超过1000。“中性带”低，发烟量大。地下建筑一般发生火灾，就会因气体交换不充分，使中性带很低，几乎就在地面附近。换句话说，中性带越低，燃烧就越不完全，导致产生的烟量就越大，能见度也就越低。加上地下建筑内部的装修、家俱、塑料制品较多，燃烧时要产生大量有害气体，严重威胁人们的生命安全。2.2.2再生火源 地下建筑起火后，高温烟气沿通道流动，在流经途中有新鲜空气渗入的地方又发生燃烧，引燃邻近可燃物，形成再生火源。再生火源的产生有两种情况: 第一，烟气中含有可燃气体。在烟气中含有可燃气体，而且烟气温度不低于至0的
12、情况下，在流动途中接触新鲜空气，有了氧气，烟气自燃，继而引燃邻近可燃物，出现了第二火场。 第二，烟气中不含可燃气体。烟气中不含可燃气体时，由于烟气温度很高，在流动途中，能把易燃物加热，使之自燃，形成再生火源。2.2.3火风压 在地下建筑起火的初始阶段.通风风流和烟气都是沿着原来的风流方向移动的，当火热进一步发展后，地下建筑内部空气的成分发生了变化，而且温度增高，形成了一种附加的巨大自然风压，称之为火风压。火风压的出现将使地下建筑原有的通风系统遭到破坏，使风量增加或减少，甚至使通风网路(指通风系统中，线路的连接形式)中某些风流突然反响，从而加剧火灾蔓延。使那些似乎是安全区域也突然出现烟气，造成远
13、离火源的人们遭受火灾的危害。如1951年波兰沃矿发生火灾，由于火风压的作用，使距离火源较远，由另一条风路供风的工作面突然被火灾烟气笼罩，人们无法脱难，有19人死于这次事故之中。2.2.4疏散困难 第一，地下建筑由于受到条件限制、出入口少，疏散步行距离长，火灾时，人员疏散只能通过出入口，不能像地面建筑那样通过其他办法疏散。 第二，发现火灾时，人员出入口可能是喷烟口，如果没有正确的措施，会变成“烟筒”。高温浓烟扩散方向与人员疏散方向一致，而且烟的扩散速度比人群疏散速度快得多，无法逃避高温浓烟的危害。国内外研究认为，烟的水平扩散速度一般为0.5一1.5M/S，烟的垂直上升速度，比水平方向高3一5倍。
14、人群步行速度就是年青力壮的小伙子也远比不过烟。 第三，无自然采光，而浓烟又会严重地影响可见度。国际上公认，只要人的视觉距离降到3M以下，逃离火场就根本不可能。 最后，地下建筑出现火灾时，会造成严重缺氧，产生大量的一氧化碳及其他有害气体。对人的危害甚大。2.2.5火灾扑救、极端困难 地下建筑火灾，浓烟滚滚，毒气弥漫、高温炙人;火势蔓延十分复杂，扑救工作异常繁重;安全出入口少，不便疏散，通道曲折狭窄通行不畅;烟气遮蔽视线，伸手不见五指，无线电波受干扰，火场难以联络，场地小，行动不便，消防装备器材不能充分发挥作用。地下建筑火灾，因缺少通风条件，内部温度高，影响灭火进攻。特别是用水射击猛烈燃烧的物质和
15、炽热的水泥墙壁、顶板时，水遇高温很快气化，产生大量热蒸汽，使内部的空气压力急剧增加，能够迅速向出口处“反扑”。种种不利因素，使扑救工作极端困难。根据调查资料地下建筑内发生火灾，由于烟气危害，消防队员能够顺利进入灭火是没有先例。由于上述原因，从外部对地下建筑内的火灾进行有效地扑救很难进行，因此地下建筑内设置完善的消防设施，对火灾的控制与扑灭具有十分重要的作用。3 地下建筑火灾扑救的战术措施3.1询问知情人，深入内部侦察火情（1）到达火灾现场后，向地下建筑的值班员、保安等，询问被困人员数量、方位等情况。（2）组织多个侦察小组轮换深入地下建筑反复侦察，尤其是在情况不明确时，一定要深入地下内部核实查明
16、，同时也可以根据地下建筑的温度或热视仪判断着火部位或蔓延方向。在搜索人员时，应首先考虑地下车道、洞室、洗脸间、厕所等部位有无人员被困。（3）根据火势蔓延、发展、变化情况，查清火源附近的建筑结构及所存放的可燃物数量，燃烧物质的性质。（4）找到火源准确位置，查清火源出入口的方位，估算距离，确定灭火行动的最佳进攻路线。3.2挑选精干的内攻灭火力量首先组织灭火突击队，队员要为心理、身体素质好，技术、战术过硬，灭火经验丰富的消防官兵。在进入地下建筑前，要让每个突击队员在建筑图纸或通道草图上仔细了解内部布局，出入口通道，着火部位的大致方向及燃烧物质性能，做到人人心中有数，并确定一名消防警官或班长骨干任队长
17、。3.3充分发挥固定排烟系统和移动排烟设施的作用3.3.1利用单位内部固定设施排烟地下建筑的所有的排烟设施都可用来排烟。在测试中，我们发现由于影响排烟效果的因素较多，因此在利用建筑物内的排烟设施时，要根据火场实际情况和排烟设施的具体条件，有选择地加以利用。通常情况下，火灾时应迅速启动送风设备，及时排出着火点周围防烟分区的烟雾；楼梯间及其前室要正压送风；及时降下防烟卷帘，防止烟气大范围扩散。3.3.2利用移动排烟车、排烟机排烟一般利用正压或负压式排烟机排烟，而以轴流式排烟机送风，以加快排烟的速度。在地下建筑，为了快速排烟，在只有一个出入口时，一台排烟机与排烟管对接后，在靠近地面往里送风，另一台排
18、烟机接上排烟管后，在靠近顶棚处往外抽吸；有两个以上的出入口时，首先必须找到的进风口和出风口，进风口进风，出风口排烟，并在排烟处设置开花或喷雾水枪冷却热烟气，但不能破坏自然形成的烟气。3.3.3利用喷雾水枪进行排烟喷雾水流排烟是一种既方便又有效的排烟手段和方法。这种方法，既有利于灭火，又能净化空气，还能减轻烟气对消防员的危害。在拱形隧道测试中，设置了两支并排的喷雾水枪从上风方向向外排烟，由于没有控制好水枪压力和喷射角度，造成部分烟气倒流，排烟效果不理想。使用时要选择在进风口设置喷雾水枪，下风口为排烟口。喷雾水枪压力保持在0.6Mpa以上，并注意在排烟口附近设置水枪保护。在排烟时，喷雾水流应截面应
19、覆盖通道，防止烟气倒流，且应逐步推进。3.4正确选择进攻路线和水枪阵地1、确定地下建筑进攻路线，应根据地下建筑的火情，宜选择距着火点最近的最佳进风口顺自然风向进入。2、铺设水带设置水枪内攻时，同一进攻路线不能少于2支水枪，前后交错掩护向着火点靠近进攻，值得注意的是掩护水枪最好使用喷雾或开花。3、灭火人员深入地下建筑扑救时，一定要坚持“见烟不见火”的原则，切忌盲目射水，以减少水渍损失。可利用下水道或泵排出积水。4、根据火势的不同发展阶段，灵活布置水枪（1）在初起阶段，部署水枪要贴近火点部署，形成短兵相接，防止产生“隔靴搔痒”，要抢抓战机，直攻火点。（2）在发展阶段，运用丢卒保师、以退为进的战术，
20、扩大防区，堵截控制火势，千方百计地遏制火势蔓延，将水枪阵地布在火点的左、右、中侧夹攻，推移灭火。（3）猛烈燃烧阶段，高温浓烟步步逼近，应有选择地打开防火卷门或者利用切割机在卷门上切一个小洞，布置水枪阵地，密集射击，控制火势，阻止扩大蔓延。在灭火的同时，应注意保护前方作战官兵的安全，在后面出一支喷雾水枪，将雾状水流喷射到前方指战员身上，既可以驱赶毒烟，又可以阻止火势灼伤灭火人员。3.5注意事项1、进入地下建筑内的指战员必须佩戴空气呼吸器或防毒面罩，穿隔热服或避火服。2、进入地下侦察人员要用导向绳或通迅导向绳，并且佩戴抢险救援的方位灯。3、由于地下建筑面积一般较大，内部通迅信号差，可将对讲机对应逐
21、台深入设置，以保证内攻人员与地面指挥部和战斗员之间的通信保持畅通。4、火场要保持不间断的高压供水。5、地面上要充分利用多台移动式充气泵对空气呼吸器进行充气，以保证灭火人员有足够的空气呼吸器钢瓶。6、各级指挥员，要切实根据火场情况，充分考虑突击队替补，适时更换调整前方指战员，以保持前方灭火人员有充沛的体力和旺盛的战斗力。7、战斗员在铺设水带时，要注意不能让防火卷闸自动下落而扎住水带，造成供水不畅。4 关于地下建筑防火的几点建议 针对地下建筑火灾的特点,特提出几点建议。4.1在防排烟系统的设计方面1、合理设置防排烟方式。以长通道式地下商业建筑为例,有研究发现宜采用自然送风、机械排烟方式,在不具备自
22、然送风条件下,可采用机械送风、机械排烟方式;2、合理配置送风排烟量的大小,既能起到排烟、排热和泄压的效果,又不致于耗费能源。有研究发现,在长通道式地下商业建筑的一个防烟分区中,排烟量为72m3/h.m2较合适,在不具备自然送风的条件下,增加机械送风,送风量为24 m3/h.m2较适合;3、合理设置排烟口的位置,以达到最佳排烟效果。有研究表明,在长通道式地下商业建筑中,机械排烟系统的排烟口应设在顶棚上;4、可以考虑机械排烟系统与通风空调的合用,将平时利用的通风排气系统或空气调节通风系统在火灾时作为机械排烟系统使用,充分发挥投资效益。地下建筑火灾烟气的危害远远高于地上建筑，主要是因为地下空间和地面
23、空间环境的差异，地下空间的空间比较封闭，室内空间没有可开启的外窗或直通室外的门，也没有自然光线。地下建筑的排烟只能通过管道统一由排烟口排出。排烟方式单一，而且一旦火灾断电，烟气将无法排除室外。因此，在建筑设计之初，对建筑客体环境的改善，是非常有意义的，也是非常有必要的。首先，设计者在对地下建筑的整体布局和功能布局的过程中，要重视火灾烟气的防治方面的考虑，使整个地下建筑的整体布局和功能布置有利于火灾烟气的防控，平面布置力求简捷，平面尽可能规整、划一,避免过多曲折，减少不必要的变化和高低错落，使人在其中容易熟悉所处环境，以免发生灾害后因迷路而加重恐慌感。因此，在在建筑设计之初，不仅要考虑建筑的功能
24、、舒适性，还要从全局上为火灾烟气的防控做好铺垫，为地下建筑防排烟工程的设计创造比较有利的排烟条件和排烟环境。4.2在建筑防火设计方面地下建筑的内部装修不燃化，是关系到地下建筑发生火灾，人员安全疏散和火灾扑救的大问题，根据人民防空工程设计防火规范中规定，“除地下铁道、公路隧道及剧场等外，其他地下建筑耐火等级为一级，其出入口地面建筑的耐火等级不应低于二级”。平时利用的地下工程，其防火要求应比地面建筑更严格，墙面应采取不燃材料。地下建筑灭火设施的设置，应该立足于“自救”，地下火灾的实际证明，由于高温、浓烟，消防人员还没有一个可靠有效的办法在地下建筑中进行灭火。近年来，我国地下建筑中先后发生了若干起火
25、灾，也未能进行有效的扑救，都是因为烟大，温度太高，难以进入火场。因此，地下建筑中应该积极采用火灾自动报警器和自动喷水灭火系统。同时，要注意在人员较密集的场所严禁使用有毒的灭火剂，一般场所也尽量不使用有毒的灭火剂。1)合理规划布局,有利于防火安全;2)合理设置防火防烟分区;3)应采用不燃材料作装修;4)应采用不产生有毒物质的清洁防火材料进行防火保护;5)钢筋混凝土结构保护层应具有足够的耐火能力;6)必须设有可靠的电源,且宜选用耐火电缆;7)应安装可靠的火灾探测及报警系统;8)地下隧道应备有足够的水源;9)长隧道应开设自然通风洞,且应设有有效的自动隔离设施,如自动折叠悬挂防火卷帘,进行分断隔离,防
26、止灾害的扩大。4.3在安全疏散设计方面1)正确确定疏散时间,一般认为定在3分钟以内为宜。我国对地面建筑火灾时疏散时间有一定的规定,但对地下建筑还没有规定,也没有这方面的研究资料,但在几次实测工作中发现,从人员疏散到疏散结束大致要34分钟;日本有关资料也认为地下建筑疏散时间应在3分钟内,若在3分钟内不能从火灾区域到达安全地带,人员就很危险;2)安全疏散速度应比地面要求更加严格,应按最困难的条件来考虑;3)合理确定安全疏散出口距离;4)必须设有足够的安全出口,当出口数量和位置受条件限制时,还可设置避难走道;5)必须有明显的安全出口和疏散指示标志。4.4在使用管理方面1)必须严格控制使用范围;2)对
27、使用类型和使用层数也须加以限制。5 展望我国在地下建筑防火设计规范的应用和制定方面发展得比较缓慢,现行规范越来越不适应现代各类地下建筑的迅速发展。目前,我国只有一部人民防空工程建筑设计防火规范(GBJ98-87)尚可作为地下建筑防火设计可遵循的规范性文件。它是由国家计委于1987年2月9日批准,并于1987年10月1日开始实施的,已远远不能满足目前众多功能和用途的地下建筑的实际需要,地下建筑防火规范应根据不同的用途,制定不同的防火设计规范。随着性能化防火设计技术的发展和我国性能化建筑防火设计规范体系的建立,相信在不久的将来就会出现关于地下建筑防火设计的性能化规范,可以指导建筑设计人员采取更加科
28、学合理、又经济有效的防火对策,从而更有力地保证地下建筑的防火安全,保障人民的生命安全和减少财产损失。参考文献1 邵力权. 浅谈地下建筑防火设计J. 福建建设科技. 2009(01) 2 李铃,李默. 地下建筑防火安全疏散设计初探J. 科技信息(学术研究). 2010(18) 3 薛华培. 简论地下空间的防火与安全疏散设计J. 地下空间. 2009(03) 4 贾涛. 地下建筑火灾的特点及预防措施J. 煤炭技术. 2008(09) 5 李树涛. 地下建筑火灾烟气危害及对策探讨J. 武警学院学报. 2011(06) 6 李耀明,郝震. 谈地下建筑火灾的特点及预防措施J. 武警学院学报. 2009(
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