大跨度建筑火災(zāi)中安全員的救援能力研究

◎ 朱亞軍岳清春

大跨度建筑火災(zāi)中安全員的救援能力研究

◎ 朱亞軍1岳清春2

大跨度建筑發(fā)生火災(zāi)后，在救援現(xiàn)場較為復(fù)雜的情況下，現(xiàn)場安全員的素質(zhì)和設(shè)置是有效防控火災(zāi)的基本條件。本文基于消防工作的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)大跨度建筑火災(zāi)特點(diǎn)，系統(tǒng)分析了現(xiàn)場安全員的素質(zhì)要求，并就現(xiàn)場救援的設(shè)置問題提出相關(guān)建議。這對火災(zāi)救援工作不僅具有重要的理論，也具有一定的實(shí)踐價值。

大跨度建筑 安全員 素質(zhì) 救援

1.引言

大跨度建筑作為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)形式，正被廣泛的應(yīng)用于大型體育館、禮堂、工廠、倉庫、商市場、展覽館等建筑中。因其跨度大（一般在60米以上）、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，并且多以鋼為主要材料。較之鋼筋混凝土、砌體結(jié)構(gòu)，發(fā)生火災(zāi)時更易發(fā)生失穩(wěn)坍塌，進(jìn)而造成嚴(yán)重后果?！豆蚕啦筷爤?zhí)勤戰(zhàn)斗條令》、《公安消防部隊作戰(zhàn)訓(xùn)練安全要則》中均明確提出了此類火災(zāi)撲救應(yīng)設(shè)立安全員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場的安全監(jiān)督工作。然而，由于缺少相關(guān)的專業(yè)知識和模擬訓(xùn)練，現(xiàn)場安全員的設(shè)置往往流于形式，尤其是對大跨度建筑結(jié)構(gòu)的坍塌缺少正確的評估和判斷方法，預(yù)防應(yīng)對措施不當(dāng)，不能真正發(fā)揮作用，給有效撲救火災(zāi)埋下隱患。本文結(jié)合大跨度建筑火災(zāi)特點(diǎn)，對以上問題作出具體的分析。

2.大跨度建筑火災(zāi)特點(diǎn)和坍塌規(guī)律

大跨度建筑是指建筑面積超過上萬平方米、樓層數(shù)大于三層且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，大跨度建筑的數(shù)量和規(guī)模將在不斷上升，其火災(zāi)特點(diǎn)和坍塌規(guī)律體現(xiàn)在以下方面：

一是大跨度建筑火災(zāi)發(fā)展與普通室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展規(guī)律一致，基本可以分為初起、發(fā)展、猛烈、下降熄滅4個階段。同時，由于建筑空間大，頂部聚集煙氣多，吸收和儲存熱量大，在發(fā)生轟燃和回火時，瞬間爆發(fā)出的煙火能量大，易對滅火裝備、人員和建筑構(gòu)件造成嚴(yán)重?fù)p傷。

二是大跨度建筑發(fā)生火災(zāi)時，鋼結(jié)構(gòu)的破壞溫度為600-700℃，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)穩(wěn)定性強(qiáng)于鋼結(jié)構(gòu)。各類建筑在火勢未受抑制情況下的坍塌時限可估計如下：無固定消防設(shè)施的簡易鋼結(jié)構(gòu)建筑15min；涂有防火涂料（涂層）的鋼結(jié)構(gòu)建筑1h；混凝土密肋梁（板）結(jié)構(gòu)1.5h；鋼筋混凝土梁、柱2h。

三是在大跨度建筑火災(zāi)中，整個頂棚或樓板均受火勢威脅的情況下，主梁或網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的跨中和邊緣分別因彎矩及剪力作用而成為薄弱點(diǎn)，通常是發(fā)生坍塌的起始部位。

四是不論是鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在通常情況下，其破壞均為柔性破壞，即在破壞發(fā)生時，構(gòu)件在承載能力不變的情況下形變顯著加大，表現(xiàn)為變形明顯、保護(hù)層脫落、有較大的異響等，這種變化持續(xù)十幾秒或數(shù)十秒鐘后建筑構(gòu)件破壞；而火災(zāi)時，由于高溫作用，材質(zhì)的承載能力逐漸下降，所以形變和異響在破壞發(fā)生前期就表現(xiàn)出來，且非常容易被煙霧和現(xiàn)場聲響掩蓋，而構(gòu)件真正發(fā)生破壞的時限很短，往往是瞬間垮塌。

五是大跨度建筑坍塌時，相對于建筑跨度及高度，結(jié)構(gòu)的變形值很小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，跨度100m，矢高6.7m的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，發(fā)生火災(zāi)破壞時，最大豎向位移僅為5.239mm。

3.現(xiàn)場安全員的能力要求

根據(jù)以上對大跨度建筑火災(zāi)特點(diǎn)及坍塌規(guī)律分析，現(xiàn)場安全員必須具備以下基本能力：

3.1 全面掌握建筑坍塌的判斷方法

首先，火災(zāi)高溫使大跨度建筑結(jié)構(gòu)破壞由徐變轉(zhuǎn)為瞬變，且頂部結(jié)構(gòu)相對位移不明顯，易被現(xiàn)場環(huán)境掩蓋，因此現(xiàn)場觀測應(yīng)以墻、柱不斷發(fā)展的貫穿性裂縫為主要對象和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)依據(jù)。其次，根據(jù)大跨度建筑火災(zāi)發(fā)展規(guī)律，其發(fā)生轟燃時建筑頂部煙氣溫度在600℃左右，此溫度與鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞溫度一致，且大跨度建筑因煙氣多，儲存熱量大，在發(fā)生轟燃時，瞬間爆發(fā)出的能量相對更大，也是造成建筑瞬間倒塌的重要因素，因此將轟燃先兆作為大跨度建筑火災(zāi)坍塌的判定依據(jù)在滅火救援實(shí)戰(zhàn)中更具實(shí)用性。最后，大跨度結(jié)構(gòu)垮塌的可能性存在于火災(zāi)撲救的全過程，尤其在明火撲滅、局部陰燃，甚至清理現(xiàn)場的戰(zhàn)斗后期，可能構(gòu)件的水平承載能力已達(dá)極限或基本喪失，此時，因構(gòu)件冷卻不均勻或稍有碰撞及水平受力（如使用水槍炮沖擊或破拆工具破拆）就會造成構(gòu)件破壞，例如2010年山東一塑料生產(chǎn)廠房火災(zāi)中，現(xiàn)場明火全部撲滅清理火場時，建筑外墻突然倒塌，造成一名戰(zhàn)士死亡。

3.2 快速確定建筑坍塌的危險區(qū)域

根據(jù)英國大跨度廠庫房建筑火災(zāi)坍塌研究的相關(guān)資料，并參照滅火救援實(shí)戰(zhàn)數(shù)據(jù)，大跨度建筑火災(zāi)坍塌危險區(qū)域在水平方向應(yīng)不小于建筑外墻高度的1.5倍距離，這也是實(shí)戰(zhàn)中內(nèi)攻警戒線的設(shè)置邊界，安全員及戰(zhàn)斗準(zhǔn)備人員、后勤保障力量、疏散的人員及物資均應(yīng)在此區(qū)域以外。此外，大型建筑內(nèi)一般配置中央空調(diào)，空間較為封閉?；馂?zāi)發(fā)生后，火勢迅速沿著玻璃幕墻、豎向管井向上蔓延，伴隨“熱煙囪效應(yīng)”形成立體危險區(qū)域。例如央視大樓、新疆德匯等火災(zāi)，從初起至全面立體燃燒，其危險區(qū)域擴(kuò)散難以想象。

3.3 有效選擇逃離火災(zāi)的救援路線

“火場如戰(zhàn)場”，不可預(yù)見性的危險因子很多。據(jù)初步統(tǒng)計，在大跨度建筑火災(zāi)救援中，造成人員傷亡的主要原因有: 倒塌、迷路、觸電、轟燃等。要針對這些原因，主動采取有效選擇救援路線。緊急撤離路線應(yīng)臨近承重墻、避開梁、板中心及邊緣，根據(jù)水帶線路等進(jìn)行預(yù)設(shè)，并考慮可能倒塌的貨柜、架臺等的影響。方向設(shè)置應(yīng)統(tǒng)一有序，建議采取時針參照的方式，以起火點(diǎn)為中心，正北為12點(diǎn)及0點(diǎn)方向。

4.現(xiàn)場安全員的設(shè)置策略

4.1 人員選取

《公安消防部隊執(zhí)勤戰(zhàn)斗條令》第六十八條規(guī)定：“現(xiàn)場安全員應(yīng)當(dāng)按照參戰(zhàn)力量和現(xiàn)場情況確定，一般由戰(zhàn)訓(xùn)參謀、中隊指揮員、戰(zhàn)斗班長、專業(yè)技術(shù)人員或者由總指揮員指定專人擔(dān)任。”鑒于大跨度建筑火災(zāi)的復(fù)雜性和坍塌事故的突發(fā)性，要求安全員有足夠的專業(yè)素質(zhì)和威信，能夠在發(fā)現(xiàn)險情的第一時間果斷發(fā)布撤離命令。因此，大跨度建筑火災(zāi)中的安全員，尤其是擔(dān)當(dāng)觀察哨的安全員應(yīng)當(dāng)由總指揮員指定臨戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)豐富、威信較高的指揮長、滅火救援專業(yè)高工等擔(dān)任。

4.2 能力要求

大跨度建筑火災(zāi)中的安全員應(yīng)掌握建筑火災(zāi)發(fā)展的一般規(guī)律，不同結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的溫度和大概時間，易發(fā)生坍塌的部位和破壞特點(diǎn)，空氣呼吸器等消防員防護(hù)裝備的使用時間，現(xiàn)場通信信道，緊急撤離路線、命令發(fā)布方法等，并具備良好的協(xié)同意識和組織指揮能力。

4.3 具體職能

首先，對危險區(qū)段、部位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確定安全防護(hù)等級，落實(shí)作戰(zhàn)行動的安全保障，檢查參戰(zhàn)人員安全防護(hù)器材和措施；其次，記錄掌握進(jìn)入危險區(qū)的作業(yè)人員數(shù)量和時間及防護(hù)能力，保持不間斷的聯(lián)系，了解現(xiàn)場安全狀況和參戰(zhàn)人員的體力、健康情況，準(zhǔn)確判斷突發(fā)險情，及時向指揮員提出緊急撤離和人員替換的建議；最后，協(xié)助指揮員確定緊急撤離路線，并通知進(jìn)入危險區(qū)的所有人員。下達(dá)或根據(jù)指揮員下達(dá)的緊急撤離命令，利用長鳴警報、連續(xù)急閃強(qiáng)光、通信擴(kuò)音器材等方式及時、準(zhǔn)確地發(fā)出信號，并及時清點(diǎn)核查人員。

作者單位：
1.山東濟(jì)南市公安消防支隊
2.中國人民武裝警察部隊學(xué)院部隊管理系

[1]蔣鑄.在大型建筑火災(zāi)撲救中如何避免消防官兵傷亡的探討[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2014(02):45.

[2]殷志祥,張晶晶.大跨度空問網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗火反應(yīng)分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2008(05):03.

[3]姜蘭潮,楊乃勰.鋼網(wǎng)殼抗火非線性有限元分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2006(2)：43.

國家社科基金重點(diǎn)項(xiàng)目《中國特色公共危機(jī)應(yīng)急救援力量管理體系研究》（項(xiàng)目批準(zhǔn)號：12AGL014）階段性成果。