高樓火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

尼姝麗+趙利銘+王述洋

摘 要：近年來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市人口增速較快，從而促進(jìn)了樓房建筑甚至高層建筑的建設(shè)和發(fā)展.為有效降低高樓火災(zāi)的人員傷亡率，列舉了高樓火災(zāi)的特點(diǎn)，即引發(fā)因素多、煙囪效應(yīng)強(qiáng)烈、蔓延速度快、建筑材料本身耐熱性差、救援能力受限等，以及高樓火災(zāi)對(duì)人員傷害的幾個(gè)方面，提出了火災(zāi)發(fā)生后被困人員安全逃生的建議.分析結(jié)果表明：高樓火災(zāi)的救援受到多方面限制，預(yù)防與自救是減少人員傷亡的有效途徑.另外，對(duì)目前市場(chǎng)上的逃生裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)將提高人員存活率.

關(guān)鍵詞：高樓火災(zāi)； 危害； 逃生

中圖分類號(hào)： X 928.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長促進(jìn)了城市高層建筑的發(fā)展.該類建筑給予了人們心理和生理上優(yōu)越感、自豪感和舒適感，但也在悄無聲息地威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全.火災(zāi)是其殺手锏.目前我國城市化進(jìn)程正不斷推進(jìn)，城市建設(shè)走向集約型、緊湊型是今后城市發(fā)展的主要思路，但是消防基礎(chǔ)設(shè)施和裝備滯后的問題日益嚴(yán)重.

盡管《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50045—1995）[1]明確要求10層以上高層建筑應(yīng)具備防火條件，但目前高樓火災(zāi)依然層出不窮.面對(duì)此類火災(zāi)“防”是主要的.同時(shí)因?yàn)榛馂?zāi)有諸多危害性，若火災(zāi)發(fā)生，一定要沉著冷靜，選擇高效、安全的逃生方法和途徑.

1 建筑起火的原因

在城市中人們基本在樓房建筑或高層建筑內(nèi)生活和工作，由于人流量較大，生活方式多樣，造成了諸多火災(zāi)隱患.建筑起火的原因總體可分為六類：① 生活和生產(chǎn)用火不慎.生活上如吸煙不慎、炊事用火不慎、取暖用火不慎等；生產(chǎn)上如用明火熔化瀝青、石蠟或熬制動(dòng)植物油時(shí)等.② 違反生產(chǎn)安全制度.③ 電器設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝、使用及維護(hù)不當(dāng).④ 自然現(xiàn)象引起，如自燃、雷擊、靜電、地震等.⑤ 縱火.⑥ 建筑布局不合理，建筑材料選用不當(dāng).

2 高樓火災(zāi)特點(diǎn)

2.1 煙囪效應(yīng)

高層建筑內(nèi)部一般設(shè)置了數(shù)量不等的樓梯間、排風(fēng)道、送風(fēng)道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道.如果發(fā)生火災(zāi)，該類配置如同煙囪一樣會(huì)助長火勢(shì)，建筑越高，“煙囪效應(yīng)”越明顯.

2.2 蔓延速度較快

上海市消防局提供的測(cè)試數(shù)據(jù)[2]顯示，100 m的高層建筑，暢通狀態(tài)下，煙氣30 s即可順豎向管井?dāng)U散至頂層，整幢建筑瞬間即可形成“立體火場(chǎng)”.高層建筑助長火勢(shì)的因素較多，一般情況下高度為10、30、60、90 m處的風(fēng)速分別為5、8.7、12.3、15 m·s-1.

2.3 高層火災(zāi)撲救難度大

（1） 受舉高車輛舉高度限制.目前國內(nèi)正常的消防舉高車輛高度為50 m，個(gè)別配置高的可達(dá)到80 m，居民建筑每層高度為3 m左右，而商業(yè)大廈每層高度為3.8～4 m，因此舉高車輛救援層為14層以下，若更高樓層的居民受困，救援工作將受限制.

（2） 消防員體力受限.訓(xùn)練有素的消防員可徒步上至12層或更高，但發(fā)生火災(zāi)時(shí)，電力系統(tǒng)失靈，電力設(shè)備不能正常使用，尤其是電梯.這種情況下，消防員需徒步上樓進(jìn)行救援，并攜帶個(gè)人防護(hù)裝置與救援滅火器材，如空氣呼吸器、水帶、水槍等，至少負(fù)重20 kg[4]，額外的負(fù)重會(huì)消耗消防員大量體力，降低其戰(zhàn)斗力及救援效率.

（3） 受登高路徑限制.消防員可通過消防電梯、內(nèi)部疏散樓梯、外部舉高車輛到達(dá)起火層.一旦電力系統(tǒng)切斷，舉高車高度不夠，消防員亦需徒步上樓救援，這將降低其救援力度[5].

④ 人員疏散困難.據(jù)測(cè)算，每層120人有1個(gè)疏散樓梯的情況下，在火災(zāi)時(shí)15層中所有人員疏散到地面約需19 min，30層需39 min，50層需66 min，而且實(shí)際火災(zāi)時(shí)情況會(huì)更加嚴(yán)重.同時(shí)有數(shù)據(jù)表明，火災(zāi)發(fā)生后，7 min內(nèi)逃生是最高效和安全的，因此高層建筑火災(zāi)逃生存在較大的安全隱患，人員的及時(shí)疏散意義重大[6].

3 火災(zāi)對(duì)人的危害

3.1 火災(zāi)輻射熱

火產(chǎn)生的熱能以熱射線的方式傳播.火災(zāi)發(fā)生時(shí)，放射物表面（火焰）的溫度通常在1 000℃以上.而一般可燃物在空氣中的自燃點(diǎn)始終低于800℃，當(dāng)其受到火焰灼烤可能會(huì)燃燒.曾經(jīng)有距離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)200 m的建筑物，由于受輻射熱作用發(fā)生了火災(zāi)[7].

建筑材料高溫承受能力弱，易發(fā)生坍塌.現(xiàn)代建筑物中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，400℃以下可共同受力，超過該溫度受力強(qiáng)度降低；對(duì)于鋼筋混凝土梁、板，350℃以上鋼筋端面變小而梁、板撓度增加；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，其鋼構(gòu)件在300～400℃時(shí)強(qiáng)度便急劇下降，出現(xiàn)塑性變形，超過600℃則會(huì)失去承重能力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌，被困人員若不及時(shí)逃出將會(huì)有生命危險(xiǎn).

根據(jù)高層建筑材料的燃燒性能及耐火極限，可將建筑物劃分成不同的耐火等級(jí)，但建筑材料耐火時(shí)限最多只有7.5 h.

3.2 火災(zāi)煙氣產(chǎn)生及其危害

根據(jù)火災(zāi)時(shí)建筑物室內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化，可將火災(zāi)過程分為四個(gè)階段，即初起期、成長期、最盛期和衰減期.其中最盛期火焰呈漩渦狀，溫度緩慢上升，最終室溫可達(dá)800～1 000℃；此時(shí)建筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遭到破壞，甚至產(chǎn)生變形和塌落.衰減期室溫逐漸降低，每min下降7～10℃，但在較長時(shí)間內(nèi)室溫還會(huì)保持在200～300℃.高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧阻礙人們逃生和滅火.現(xiàn)代高層民用建筑內(nèi)存放有大量塑料裝修材料、化纖地毯和泡沫填充的家具，燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒煙氣和熱量，消耗大量氧氣.

火災(zāi)發(fā)生的各個(gè)階段因?yàn)槿紵龡l件不同所生成的煙氣成分也不一樣.火災(zāi)煙氣的危害（包括其對(duì)人體本身的危害）主要有：

（1） 一氧化碳中毒.當(dāng)溫度升高、分解加快時(shí)，氧氣供應(yīng)不足，將產(chǎn)生大量一氧化碳，此時(shí)受困人員容易一氧化碳中毒 .

（2） 其他有毒氣體.建筑中可燃材料在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒氣體，如甲醛、乙醛、氫氯化物、氫化氰等，對(duì)人體極為有害.據(jù)統(tǒng)計(jì)，有毒氣體在火災(zāi)中造成的傷亡占死亡總數(shù)的40%～50%.[7]

（3） 缺氧.人在行走和勞動(dòng)時(shí)平均每min需O2約1～3 L，火災(zāi)過程中會(huì)產(chǎn)生大量一氧化碳、二氧化碳及其他有毒氣體，同時(shí)燃燒消耗大量氧氣，導(dǎo)致空氣含氧量大大降低.劇烈燃燒時(shí)，含氧量?jī)H為6%～7%，當(dāng)含氧量下降至5%以下，人呼吸停止，數(shù)min后死亡.

（4） 高溫.一般來說，人所呼吸的空氣溫度不得超過149℃.爆燃發(fā)生時(shí)，室內(nèi)溫度可達(dá)800℃以上，火焰本身或火焰產(chǎn)生的高溫能將人燒傷、燒死；或由于吸入大量熱氣至肺部，血壓急劇下降，毛細(xì)管破壞，導(dǎo)致血液循環(huán)系統(tǒng)破壞，直至死亡.

（5） 能見度較低.燃燒產(chǎn)生的一些有色煙霧和對(duì)人感官具有刺激性作用的氣體，會(huì)致人無法看清方向.在視覺模糊、毒氣圍繞多重危險(xiǎn)存在的情況下，被困人員逃生困難，同時(shí)，煙氣有遮光作用，嚴(yán)重阻礙疏散和救援活動(dòng).

（6） 心理恐慌.人在非常態(tài)的環(huán)境下，心理狀態(tài)是非常不穩(wěn)定的，尤其在火災(zāi)中，視覺模糊，呼吸困難，極容易恐懼驚慌，嚴(yán)重阻礙滅火和逃生，造成人員傷亡.

4 建筑火災(zāi)的蔓延形式

建筑樓房?jī)?nèi)部設(shè)施配置方式和機(jī)構(gòu)配置形式不同，亦會(huì)影響火勢(shì)蔓延.常見的建筑火災(zāi)蔓延形式有兩種：橫向蔓延和豎向蔓延.

（1） 火災(zāi)橫向蔓延：① 未設(shè)防火分區(qū)，如未設(shè)防火墻、防火門等；② 洞口分割不完善，由于建筑內(nèi)門、窗、隔墻等構(gòu)筑材料燃燒或失效，導(dǎo)致火勢(shì)橫向發(fā)展；③ 火災(zāi)在吊頂內(nèi)部空間蔓延；④ 火災(zāi)通過隔墻、吊頂、地毯等蔓延.

（2） 火災(zāi)豎向蔓延：① 通過豎井蔓延；② 火勢(shì)朝頂棚頂部蔓延；③ 火勢(shì)由朝墻外窗口向上蔓延.

5 逃生建議

火災(zāi)具有突發(fā)性、蔓延性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，在高層建筑火災(zāi)中這些特點(diǎn)尤其明顯.為保證居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，根據(jù)火勢(shì)和煙氣蔓延特點(diǎn)，總結(jié)出以下四點(diǎn)逃生建議：

（1） 發(fā)生火災(zāi)時(shí)，盡量保持冷靜，清醒分析災(zāi)情，合理選擇逃生途徑，切忌盲目從眾.

（2） 10層以下被困人員可通過疏散通道逃生.若火勢(shì)不大，可用濕被褥或毛毯包裹身體，同時(shí)護(hù)住口鼻.由于接近地面空氣較上層的更安全，逃生時(shí)盡量低身前進(jìn)，減少毒氣侵害.若火勢(shì)較大，切記不可盲目跳樓，避免不必要傷亡[8].

（3） 在火勢(shì)不大時(shí)，10層以上的受災(zāi)居民，可向天臺(tái)奔跑，尋找相鄰單元的樓道乘電梯逃至樓外；若火勢(shì)較大，則不可通過樓道逃生，應(yīng)盡量找相對(duì)安全、醒目的陽臺(tái)或窗口等待救援.

（4） 家中如有消防救援用品：緩降救援設(shè)備、防火毯、防毒面罩等，應(yīng)科學(xué)合理使用，發(fā)揮其高效逃生的效果.

消防專家指出，降低高樓火災(zāi)死亡率的有效途徑是被困人員的合理自救，因此救援裝置的研究勢(shì)在必行[8].結(jié)合建筑火災(zāi)特點(diǎn)以及市場(chǎng)上現(xiàn)有逃生裝置的優(yōu)點(diǎn)，認(rèn)為一種可脫離建筑進(jìn)行獨(dú)立工作的逃生設(shè)備將具有較大的發(fā)展空間.該裝置具有以下特點(diǎn)：

（1） 所需能量由用戶自身重力提供.這一方面可減少裝置的制造成本，省去一部分供能模塊，減輕裝置重量，以滿足更多用戶需求；另一方面合理利用用戶自身重量，可避免裝置功能不足以及時(shí)常出現(xiàn)的供能問題，具有創(chuàng)新性.

（2） 瞬間響應(yīng)性.即用戶在使用該裝置時(shí)，其各個(gè)功能單元可瞬間進(jìn)入功能狀態(tài)，增加了安全系數(shù).

（3） 平穩(wěn)性.該裝置在工作過程中所產(chǎn)生的升力和空氣阻力能有效降低用戶及裝置重力所產(chǎn)生的向下速度，從而減少用戶自身動(dòng)量最終減弱著陸時(shí)與地面的沖擊力，保護(hù)用戶安全.

6 結(jié) 論

通過對(duì)高樓火災(zāi)危險(xiǎn)性分析，可得出以下結(jié)論：

（1） 高層建筑消防系統(tǒng)管理不完善，如滅火

器材、消火栓壓力、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等損壞或出現(xiàn)故障，而且高層建筑材料耐火性能差，有相當(dāng)一部分不滿足國家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生火災(zāi)后，不能有效發(fā)揮救援作用.

（2） 高樓火災(zāi)逃生裝置的研制與設(shè)計(jì)案例越來越多，但仍存在相當(dāng)多問題，裝置的完善設(shè)計(jì)與普及將會(huì)極大程度上減少高層火災(zāi)的傷亡率.飛行式逃生裝置將會(huì)成為一種嶄新的救援用品，并在高樓火災(zāi)中發(fā)揮至關(guān)重要作用.

（3） 政府部門做好防火自救知識(shí)的宣傳工作，高層建筑火災(zāi)堅(jiān)持“以防為主，防消結(jié)合”的宗旨[9]，提高居民安全素質(zhì)、加強(qiáng)安全意識(shí)，普及火災(zāi)的撲救知識(shí)，提升自我保護(hù)和逃生自救能力等，有效降低傷亡率.

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