高層建筑利用電梯安全疏散的問(wèn)題與對(duì)策

●陳啟元

(青島市消防支隊(duì)，山東青島 266071)

(本欄責(zé)任編輯、校對(duì) 陳 華)

近年來(lái)，高層建筑高度和數(shù)量呈現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2011年，我國(guó)共有高層民用建筑20萬(wàn)幢，超高層建筑1 600多幢。伴隨著高層建筑數(shù)量的不斷增多，高層建筑的安全問(wèn)題也越來(lái)越突出，影響高層建筑安全的因素很多，其中影響最大的便是火災(zāi)，特別是美國(guó)“9·11”事件、2010年“11·15”上海膠濟(jì)路教師公寓火災(zāi)、2009年“2·9”央視大樓火災(zāi)等造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)影響重大。高層建筑如發(fā)生火災(zāi)，需要快速安全疏散，如不能利用電梯進(jìn)行快速疏散就不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需要。因此，高層、超高層建筑消防安全疏散路徑問(wèn)題亟須進(jìn)一步研究解決。

一、高層建筑利用樓梯疏散的局限性

建筑物火災(zāi)中，樓梯是人們安全疏散的直接逃生路徑，但是隨著建筑物高度的不斷攀升以及建筑結(jié)構(gòu)的多樣化，人們僅僅通過(guò)樓梯進(jìn)行安全疏散時(shí)所面對(duì)的問(wèn)題越來(lái)越多，局限性也越來(lái)越大，主要體現(xiàn)在:

(一)疏散時(shí)間長(zhǎng)

有關(guān)部門(mén)專(zhuān)門(mén)組織過(guò)疏散演練測(cè)試，結(jié)果表明，以一部樓梯計(jì)算，當(dāng)高層建筑每層有120人時(shí)，則第1層的人員疏散到地面需要19 min，第30層則需要39 min;而火災(zāi)從起火到猛烈燃燒一般在25 min左右，此時(shí)大部分人員會(huì)因來(lái)不及疏散而被困在建筑內(nèi)。上海金茂大廈舉行消防疏散演習(xí)，在樓梯通暢的情況下，身體強(qiáng)壯的男職工，從85層樓跑出大廈，最少用時(shí)35 min。由此可見(jiàn)，在火災(zāi)情況下，高層建筑利用樓梯疏散將導(dǎo)致大量人員被困在建筑內(nèi)部不能逃出。

(二)無(wú)序疏散的危險(xiǎn)性大大增加

火災(zāi)中人的異常心理和行為導(dǎo)致無(wú)序疏散的危險(xiǎn)性大大增加。一般情況下，人的動(dòng)機(jī)、行為、目的三者的指向是一致的，但在火災(zāi)情況下，由于遠(yuǎn)離室外安全地帶的焦慮與對(duì)煙氣的恐懼交織在一起，“心理-行為”系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生異常。主要表現(xiàn)為:(1)“動(dòng)機(jī)-行為”歷程縮短。從感知火災(zāi)信號(hào)到做出行動(dòng)反應(yīng)，一般為5～10 s，在這個(gè)過(guò)程中疏散人員缺乏理智的分析判斷過(guò)程，行為具有紊亂性。(2)“動(dòng)機(jī)-行為-結(jié)果”的不一致性?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，疏散人員常會(huì)出現(xiàn)與結(jié)果不一致的甚至相反的行為，如習(xí)慣往狹窄角落或有光亮的地方奔跑，甚至從高處往下跳等。(3)行為的盲目性?；馂?zāi)時(shí)人們都隨其他奔跑人流向無(wú)煙火的地方撤離或朝向自己最熟悉的出口奔跑，一旦出口受阻就只能原路返回，在返回途中有可能因被煙火封堵而遇難。(4)行為的排他性。人們?cè)谔由鷷r(shí)，往往不顧他人，全部精力都致力于盡早地逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致混亂和擁擠，即使在撤離人員不多的情況下也會(huì)如此，從而延誤時(shí)間，造成不必要的傷亡。(5)行為的無(wú)序性和多向性。由于每個(gè)人的心理素質(zhì)的差異，所選擇的逃生方式呈現(xiàn)出無(wú)秩序性和多種可能性。

二、高層建筑利用電梯疏散的優(yōu)越性

自1887年美國(guó)奧的斯公司制造出世界上第一臺(tái)電梯以來(lái)，經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，電梯的技術(shù)和安全性能不斷完善，既然在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能利用消防電梯將消防員運(yùn)送到起火樓層進(jìn)行救援，火災(zāi)時(shí)利用電梯疏散在技術(shù)上已不存在難題。“9·11”事件以后，美歐很多專(zhuān)家認(rèn)為使用電梯進(jìn)行疏散是合理的，但必須尋找相應(yīng)的技術(shù)方案解決，這個(gè)觀點(diǎn)已日漸被人接受;國(guó)內(nèi)很多城市也對(duì)高層建筑中利用電梯疏散進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)有條件地利用電梯疏散是可行的。

(一)安全疏散的方式增多

發(fā)生火災(zāi)后，人們不僅可以利用封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外樓梯等方式疏散，還可以通過(guò)電梯進(jìn)行疏散，大大拓寬了安全疏散渠道。

(二)疏散時(shí)間短

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在上行高峰時(shí)，住宅樓所配電梯需要將全樓總?cè)藬?shù)的5% ～7%在5 min內(nèi)運(yùn)送完畢;辦公樓所配電梯需要將全樓總?cè)藬?shù)的13%～18%在5 min內(nèi)運(yùn)送完畢。而兩類(lèi)建筑的高峰輸送總時(shí)間分別為不大于67～100 min及29～40 min。電梯運(yùn)送具有時(shí)間短的特點(diǎn)，對(duì)于高層建筑，特別是功能復(fù)雜的超高層建筑中人員的疏散具有重要意義，在火災(zāi)等危急情況下，應(yīng)用電梯進(jìn)行疏散能夠大幅減少人員疏散時(shí)間，提高人員獲救概率。

三、當(dāng)前高層建筑利用電梯疏散存在的問(wèn)題

(一)電梯機(jī)房易受火災(zāi)影響

按照規(guī)定，電梯機(jī)房應(yīng)劃分獨(dú)立的防火分區(qū)。但工程實(shí)踐中，往往存在機(jī)房防火門(mén)不能保持常閉狀態(tài)，機(jī)房?jī)?nèi)電氣線路管線、風(fēng)管等穿越防火墻而產(chǎn)生的縫隙未能?chē)?yán)密封堵等問(wèn)題，建筑物發(fā)生火災(zāi)后，電梯的主要控制設(shè)備極易受到高溫?zé)釤煔庥绊?，從而?dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

(二)電梯層門(mén)易受火災(zāi)破壞

電梯層門(mén)耐火性、隔熱性差，火災(zāi)發(fā)生時(shí)易受破壞。根據(jù)測(cè)試，當(dāng)電梯層門(mén)各點(diǎn)平均溫度超過(guò)初始溫度140℃時(shí)，喪失隔熱性;對(duì)于門(mén)扇或?qū)挾仍?00～300 mm之間的門(mén)套，最高溫度超過(guò)初始溫度360℃時(shí)，則喪失隔熱性;對(duì)于門(mén)扇或?qū)挾却笥诘扔?00 mm門(mén)套，其最高溫度超過(guò)初始溫度480℃時(shí)，喪失隔熱性。電梯層門(mén)不具有防火作用，大火會(huì)破壞電梯層門(mén)電路使電梯在火災(zāi)時(shí)停止運(yùn)行，對(duì)在電梯中的人員也是極大的威脅。

(三)電梯豎井及電梯層門(mén)防煙能力差

電梯井道是上下連通的，火災(zāi)時(shí)如果煙氣流入，會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，使其成為拔煙助火的垂直通道，既威脅人員的安全，又助長(zhǎng)了煙火的擴(kuò)散與蔓延。使用電梯疏散可能會(huì)使空氣流通，造成火勢(shì)加劇，使電梯豎井失去防煙功能。另外，消防電梯前室機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)不能發(fā)揮應(yīng)有作用。由于消防設(shè)計(jì)、管理等多方面原因，很多高層建筑的前室存在機(jī)械加壓送風(fēng)口的位置設(shè)置不合理、防火門(mén)不能保持常閉狀態(tài)等問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)械加壓送風(fēng)失效，前室不能保持正壓狀態(tài)，致使有害煙氣侵入消防電梯前室。

(四)電梯的抗水能力差

很多電梯的控制面板無(wú)防水功能，而滅火救援過(guò)程中大量消防用水可能會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)或電梯故障，這對(duì)于電梯疏散來(lái)說(shuō)是致命的。由于漏電等原因電梯會(huì)停掉，使用電梯的人不但不會(huì)逃生反而會(huì)被困在里面，電梯也難以在火災(zāi)撲救過(guò)程中繼續(xù)使用。

(五)普通電梯在火災(zāi)時(shí)的可靠性差

電梯不具有防高溫性能，當(dāng)遇到高溫時(shí)很容易失控甚至變形卡住，有的還會(huì)有觸電的危險(xiǎn);現(xiàn)行使用的消防電梯大多無(wú)防墜落功能，轎廂內(nèi)也無(wú)緊急逃生口;火災(zāi)發(fā)生時(shí)當(dāng)樓內(nèi)電氣線路被燒毀或斷電時(shí)，電梯便會(huì)停在樓層中間，既不利于電梯內(nèi)的人員逃生，也不利于外面的搶險(xiǎn)人員營(yíng)救。

(六)火災(zāi)時(shí)電梯控制系統(tǒng)不完善

目前的普通電梯都未與樓宇的管理系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)單獨(dú)運(yùn)行的系統(tǒng)，因此，在控制室不能反饋每層的火災(zāi)情況及電梯運(yùn)行的位置等關(guān)鍵信息，無(wú)法直接控制電梯的運(yùn)行。

四、高層建筑利用電梯疏散的設(shè)計(jì)思路及對(duì)策

(一)利用新材料和新設(shè)計(jì)增強(qiáng)電梯層門(mén)的耐火性能和隔熱性能

電梯層門(mén)是電梯的防護(hù)門(mén)，其耐火性能對(duì)防止樓層火災(zāi)通過(guò)電梯井道蔓延有至關(guān)重要的作用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2011年12月30日批準(zhǔn)發(fā)布《電梯層門(mén)耐火試驗(yàn)完整性、隔熱性和熱通量測(cè)定法》，該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已于2012年4月1日起實(shí)施。按照該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的耐火層門(mén)具有消防功能，能在完整性、隔熱性和抗輻射性三個(gè)技術(shù)指標(biāo)上達(dá)到要求。目前，一些符合要求的新產(chǎn)品已經(jīng)投入使用，例如由杭州西子奧的斯電梯公司研究的“迷宮形結(jié)構(gòu)”耐火層門(mén)，具有很好的完整性及隔熱性，在火災(zāi)中能保持2 h以上的完整性，1 h以上的良好隔熱性。該耐火層門(mén)在一面直接接觸1 100℃火焰的情況下，另一面的溫度能夠在1 h之內(nèi)保持在200℃以內(nèi)。

(二)修訂規(guī)范解決電梯前室及電梯豎井防煙問(wèn)題

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》)要求在消防電梯前室設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)，用以提高前室風(fēng)壓，阻止煙氣進(jìn)入，如果能夠嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)、施工，嚴(yán)格落實(shí)日常管理，電梯前室完全能滿足防火要求。但實(shí)際工程中往往存在正壓送風(fēng)口設(shè)置位置錯(cuò)誤、防火門(mén)難以保持常閉等現(xiàn)象，防煙前室實(shí)際防煙的效果不一定理想，若規(guī)范改為要求在高層建筑電梯井道及前室內(nèi)同時(shí)加壓送風(fēng)，防煙效果可能更為理想。因此，筆者建議再次修訂規(guī)范時(shí)修改此項(xiàng)內(nèi)容。

(三)嚴(yán)格落實(shí)消防電梯前室的防排水設(shè)計(jì)

《高規(guī)》明確要求消防電梯井的井底應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，排水井容量不小于2 m3，排水泵的排水量不小于10 L·s-1。但現(xiàn)實(shí)中該項(xiàng)規(guī)定未能很好地執(zhí)行，常會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)撲救過(guò)程中大量消防水流進(jìn)電梯導(dǎo)致電梯不能使用的情況。因此，應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，加強(qiáng)監(jiān)管力度，嚴(yán)格落實(shí)消防電梯前室的防排水設(shè)計(jì)，確保電梯安全使用。

(四)確保電梯的應(yīng)急電源安全可靠

電梯是高層民用建筑中重要的運(yùn)輸設(shè)備，特別是考慮作為應(yīng)急疏散交通工具，對(duì)供配電要求更高?！陡咭?guī)》第9．1．1條、9．1．2條規(guī)定:高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯等消防用電，應(yīng)按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，一類(lèi)高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電，二類(lèi)高層建筑應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷要求供電，并應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。一類(lèi)高層建筑自備發(fā)電設(shè)備，應(yīng)設(shè)有自動(dòng)啟動(dòng)裝置，并能在30 s內(nèi)供電。二類(lèi)高層建筑自備發(fā)電設(shè)備，當(dāng)采用自動(dòng)啟動(dòng)有困難時(shí)，可采用手動(dòng)啟動(dòng)裝置?！锻ㄓ糜秒娫O(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》也規(guī)定:“每臺(tái)電梯的電源線，應(yīng)裝設(shè)隔離電器和短路保護(hù)電器，有多路電源進(jìn)線的電梯機(jī)房，每路進(jìn)線均應(yīng)裝設(shè)隔離電器。”同時(shí)規(guī)定:“應(yīng)從不同的配電回路分別提供雙路電源。”

(五)利用樓宇智能化系統(tǒng)控制電梯疏散被困人員

在滿足以上條件的情況下，先進(jìn)的樓宇智能化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電梯疏散人員的關(guān)鍵，樓宇智能化系統(tǒng)是信息化的重要組成部分，該技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、信息通信等方面的最先進(jìn)技術(shù)，能夠綜合自動(dòng)控制建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、防災(zāi)、運(yùn)輸設(shè)備等工作，自動(dòng)化監(jiān)視及統(tǒng)計(jì)記錄各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)建筑物自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、安全保衛(wèi)自動(dòng)化和消防自動(dòng)化。準(zhǔn)備應(yīng)用電梯疏散之前，可以使用樓宇智能化系統(tǒng)對(duì)火情進(jìn)行偵查，確定著火樓層、火源位置以及用于疏散的電梯井、機(jī)房及電源位置等相關(guān)信息，只有確定電梯安全才可應(yīng)用電梯進(jìn)行疏散。為了確保安全，還需要利用樓宇智能化系統(tǒng)對(duì)電梯井、機(jī)房、電梯轎廂及著陸區(qū)進(jìn)行煙氣探測(cè)，對(duì)前室和電梯轎廂內(nèi)的溫度和煙氣密度進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視，一旦探測(cè)到不安全狀況，樓宇智能化系統(tǒng)應(yīng)快速確定電梯的位置，并對(duì)比電梯井探測(cè)器間的信息以及其他房間的信息。這種信息獲取功能與樓宇智能化系統(tǒng)整合，可以保證電梯不通過(guò)危險(xiǎn)地區(qū)而正常使用。

五、結(jié)束語(yǔ)

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能否成功組織疏散是減少人員傷亡的關(guān)鍵。高層建筑管理部門(mén)、使用單位和消防部隊(duì)必須掌握高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)，重視疏散通道的設(shè)計(jì)和使用，有效利用各種疏散手段。利用電梯進(jìn)行疏散時(shí)，應(yīng)注意:(1)針對(duì)具體的高層建筑，論證利用電梯疏散的可行性，制定可操作性強(qiáng)的疏散預(yù)案。(2)對(duì)使用年限較長(zhǎng)的高層建筑電梯，進(jìn)行安全排查，按照新法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，對(duì)電梯層門(mén)的耐火性能和隔熱性能、電源等方面進(jìn)行改造，保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠起到安全疏散的作用。(3)利用電梯疏散必須要有人員在現(xiàn)場(chǎng)組織，當(dāng)電梯滿員時(shí)不能強(qiáng)行上人，防止電梯超載時(shí)不下降，導(dǎo)致無(wú)序疏散，影響電梯運(yùn)行。

利用電梯疏散是一個(gè)全新的、復(fù)雜的課題，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中會(huì)受到建筑高度、所在建筑的人數(shù)、火災(zāi)中人員的意識(shí)、樓宇智能化系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)組織疏散的能力等諸多因素的影響，火災(zāi)發(fā)生時(shí)完全靠電梯疏散是不現(xiàn)實(shí)的，必須綜合利用多種疏散途徑，在最短時(shí)間達(dá)到最大疏散量。

［1］李嘉華，王月明，雷勁松．火災(zāi)時(shí)人的避難心理行為及建筑疏散設(shè)計(jì)［J］．消防科學(xué)與技術(shù)，2004，(2)．

［2］楊堅(jiān)．高層建筑電梯安裝工程的電氣設(shè)計(jì)［J］．林業(yè)建設(shè)，2007，(3)．

［3］劉賤華．讓安全疏散不怕“高”［J］．現(xiàn)代職業(yè)安全，2013，(3)．

［4］GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］．

［5］GB 50055-2011，通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．