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3.3.1 高层火灾发生的机理
火灾是一种涉及动量、能量、物质以及化学组分等，在复杂多变的环境条件下相互作
用的多相、多尺度、非线性、非定常、非平衡态的三文动力学过程。火灾的孕育、发生和发展包含着燃烧反应、相变、流体流动和传质传热等化学物理作用，它的发生和发展受到可燃物、环境条件、人为因素、生态、地理等多方面因素的综合作用和相互影响。
（1） 火灾燃烧的三要素
火灾是一种特殊的燃烧现象，可以用燃烧学的基本规律对火灾的发生和蔓延作出分析。燃烧反应在本质上是可燃物与氧化剂在一定热源作用下发生的快速氧化还原反应。具备一定数量和浓度的可燃物和氧化剂，以及一定能量强度的引火源是引起燃烧的必要条件。在一些情况下，例如气体可燃物或氧化剂未能达到一定浓度，引火源没有足够的热量或一定的温度，即使具备了燃烧的三个必要条件也不能燃烧。再例如，一根火柴的热量不足以点燃一根木材；甲烷在空气中燃烧，当甲烷浓度小于14%，或空气中氧气含量小于12%时燃烧就不会继续；若用热能引燃甲烷与空气棍合物，当温度低于595℃时燃烧就不会发生。要发生火灾，必须同时具备可燃物、氧化剂和引火源三个条件并达到一定的极限值，缺一不可，通常称之为发生火灾的三要素，或称为火三角。
火灾发生的三要素中，可燃物的种类和数量是影响火灾危险性的主要因素。可燃气体容易与空气混合，所以比较容易点火并燃烧。液相和固相可燃物是凝聚态物质，通常要经过预热阶段，当温度升到一定值之后，蒸发生成可燃气体，或发生热分解析出可燃气体，然后进入气相扩散燃烧阶段。液相和固相可燃物燃烧过程的后期一般还存在固定碳燃烧阶段，此阶段的长短由固定碳的量决定。不同种类可燃物引发的火灾呈现不同的火灾燃烧特性。
（2） 高层火灾燃烧的机理
火灾的燃烧过程是一种复杂的物理化学过程。游离基链锁反应是燃烧的化学实质，光和热是燃烧过程中发生的物理现象。研究常用游离基的链锁反应理论来解释燃烧的机理，所谓游离基是一种瞬变的不稳定的化学物质，它们可能是原子、分子碎片或其它中间物，反应活性非常强，在反应中成为活化中心。只要在一定条件下使反应中产生少量的活化中心—游离基，游离基和反应体系中其他参与反应的化合物分子发生作用，产生新的游离基，并引起链传递，促使许多链锁步骤自动发展下去，直至反应物全部消耗完为止。在火灾燃烧过程中，物质会改变原有的性质而变成新的物质，一般还伴随着放出大量的热量。在火灾研究中，可燃物的燃烧热是一个经常使用的重要参数。由于在较短时间内放热较多，提高了燃烧产物的温度，并引起产物分子内电子的跃迁，而放出各种波长的光。因此，放热、发光和生成新物质是燃烧现象具有的三个基木特征，是区分燃烧和非燃烧现象的依据。
3.3.2 高层火灾发展的基本过程
火灾的发展是一个由开始着火到最后火灾熄灭的过程，在没有灭火的条件下，建筑室
内火灾的发展过程可以分为初期增长阶段、全面发展阶段和减弱阶段。热烟气层的温度是表征室内火灾燃烧强度的重要指标，是反映火灾燃烧状况的重要参数，人们常用这一温度随时间变化的情况描述室内火灾的发展特征。
火灾初期增长阶段，火灾只是在起火部位及其周围可燃物着火形成局部燃烧，燃烧范围小，室内温度差别大，燃烧区域及其附近是高温区域，室内升温速率小，室内平均温度低；火灾发展较慢，火势不稳定。当起火房间温度达到一定值后，由于受辐射热量的作用，可燃物热解、气化，积聚在建筑物内的可燃气体突然着火，整个建筑物充满火焰，室内所有的可燃物卷入火灾中，燃烧很猛烈，温度升高很快。随着可燃物的消耗，火灾的燃烧强度逐渐减弱，温度逐渐降低，当建筑物内平均温度降到最低温度的80%时则认为火灾进入熄灭阶段，温度下降明显，直到把可燃物全部烧光，此时火灾宣告结束。