火場(chǎng)建筑坍塌的結(jié)構(gòu)分析及預(yù)判方法探討

吳朝亮，劉海燕

(1.益陽(yáng)市消防支隊(duì)，湖南 益陽(yáng) 413000； 2.湖南省消防總隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

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火場(chǎng)建筑坍塌的結(jié)構(gòu)分析及預(yù)判方法探討

吳朝亮1，劉海燕2

(1.益陽(yáng)市消防支隊(duì)，湖南 益陽(yáng) 413000； 2.湖南省消防總隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

建筑物坍塌是建筑火災(zāi)的次生災(zāi)害之一，大量實(shí)例表明，火災(zāi)引起建筑坍塌事故對(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和現(xiàn)場(chǎng)搶救人員的生命構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。介紹了幾種常見的建筑結(jié)構(gòu)形式，分析火災(zāi)引起建筑坍塌的原因，并提出了判定建筑火災(zāi)坍塌事故的方法和處置對(duì)策。

火災(zāi)；結(jié)構(gòu)；建筑坍塌；預(yù)判方法

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各種大型、復(fù)雜、不同結(jié)構(gòu)的建筑迅猛增加，各類致災(zāi)因素明顯增多，消防部隊(duì)面臨的任務(wù)更加艱巨。從衡陽(yáng)“11·3”、哈爾濱“1·2”等火災(zāi)事故來(lái)看，建筑坍塌已成為建筑火災(zāi)處置中不容忽視和回避的問(wèn)題?；馂?zāi)中建筑倒塌的最終原因是建筑物承重構(gòu)件失去承載能力而造成了結(jié)構(gòu)性破壞，因此，處置較大規(guī)模的建筑火災(zāi)時(shí)，火場(chǎng)指揮人員特別是現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)指揮部精準(zhǔn)研判、果斷采取科學(xué)的處置方法尤為重要。

一、火災(zāi)中建筑坍塌的特點(diǎn)

(一)坍塌具有突發(fā)性

建筑物受到火災(zāi)的高溫作用，如不及時(shí)有效撲滅火災(zāi)，坍塌是必然的結(jié)果。但一個(gè)完整建筑物結(jié)構(gòu)應(yīng)力的破壞過(guò)程，是一個(gè)量變到質(zhì)變的過(guò)程，是多種因素綜合發(fā)生作用的結(jié)果，難以精確量化，一旦達(dá)到臨界點(diǎn)，就會(huì)發(fā)生脆性破壞，坍塌往往發(fā)生在一瞬間。建筑內(nèi)的救援人員，即使外部設(shè)立安全員，約定撤離信號(hào)，由于坍塌的前兆性不強(qiáng)，有時(shí)救援人員也難以在短時(shí)間內(nèi)安全撤離。

(二)坍塌具有不可控性

建筑是由分散的建筑構(gòu)件彼此連接、組合而成的整體，其耐火性能與多個(gè)構(gòu)件的組合方式即建筑的結(jié)構(gòu)形式息息相關(guān)。一般而言，局部構(gòu)件的受損或失去承載能力，不會(huì)造成建筑物的整體坍塌，但有的建筑結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)思路和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不同，較少考慮建筑構(gòu)件受損后的整體牢固性，局部構(gòu)件的受損就有可能導(dǎo)致建筑的連續(xù)性坍塌或整體坍塌。這樣的建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)，除非能在有效時(shí)間內(nèi)完全控制火勢(shì)，降低建筑內(nèi)部溫度，否則建筑的坍塌將是不可控制的，隨時(shí)存在坍塌的可能，這時(shí)的火場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制盲目?jī)?nèi)攻。

(三)廠房、倉(cāng)庫(kù)和商業(yè)建筑發(fā)生坍塌的比例大

我國(guó)一些從事防災(zāi)減災(zāi)的研究人員，對(duì)國(guó)內(nèi)1960—2005年火場(chǎng)建筑坍塌實(shí)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，廠房、倉(cāng)庫(kù)和商業(yè)建筑發(fā)生坍塌的比例較大[1]。這些坍塌建筑絕大部分為磚木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和多層商住樓，足以警示火場(chǎng)指揮員在組織實(shí)施內(nèi)攻滅火時(shí)，一定要認(rèn)真分析不同著火建筑物的結(jié)構(gòu)類型。

二、各類建筑物的結(jié)構(gòu)分析

目前，我國(guó)常見的建筑結(jié)構(gòu)形式有木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(含框架結(jié)構(gòu)、底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等)，這些建筑結(jié)構(gòu)又主要分為墻承重、骨架承重及內(nèi)骨架承重等幾種形式，對(duì)建筑整體而言，在火災(zāi)高溫作用下，會(huì)發(fā)生不同程度的破壞。

(一)木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)

木結(jié)構(gòu)指以木材為主要受力體系的建筑結(jié)構(gòu)，磚木結(jié)構(gòu)是指豎向承重為磚或砌塊砌筑，橫向承重多為木材的建筑結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)的耐火極限均主要以木材構(gòu)件作為判斷基準(zhǔn)。木材表面著火時(shí)被燒蝕，會(huì)削弱荷重的斷面，當(dāng)炭化程度加深，木材荷重?cái)嗝婵s小到臨界值時(shí)，就可能發(fā)生斷裂坍塌。一般而言，木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)的耐火極限在1 h以內(nèi)，以200 mm×280 mm的膠合承重木柱和200 mm×400 mm的膠合木梁為例，其耐火極限就是1 h，這個(gè)尺寸大小已經(jīng)略大于湖南省郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)常見木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易廠房、倉(cāng)庫(kù)、老舊居民住宅木材承重構(gòu)件的尺寸大小。

(二)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)是由型鋼和鋼板等制成鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件，采用焊接、螺栓或鉚釘連接的結(jié)構(gòu)。在火災(zāi)高溫作用下，裸露的鋼材達(dá)到500 ℃左右時(shí)，15～20 min就會(huì)出現(xiàn)塑性變形，隨著局部鋼結(jié)構(gòu)的破壞，造成整體失去穩(wěn)定形成垮塌。鋼材的力學(xué)性能對(duì)溫度變化是很敏感的，可以看出，鋼結(jié)構(gòu)作為一種建筑結(jié)構(gòu)體系，耐火性能很差。一種情況，在撲救單層、多層鋼結(jié)構(gòu)廠房、倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)時(shí)，除非鋼材構(gòu)件上涂刷了防火涂料，過(guò)火鋼材表面確實(shí)膨脹發(fā)泡形成致密堅(jiān)硬的阻燃隔熱層，這時(shí)的整體鋼結(jié)構(gòu)有1～3 h的耐火極限，否則，就一定要認(rèn)真分析現(xiàn)場(chǎng)過(guò)火時(shí)間、火勢(shì)發(fā)展、排煙散熱等具體情況，慎重考慮內(nèi)攻的實(shí)施；另一種情況，城市中逐步出現(xiàn)和增加的超高層全鋼結(jié)構(gòu)建筑，有的高度超過(guò)300 m甚至更高，一旦發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)著火時(shí)間、過(guò)火區(qū)域、直接受火建筑構(gòu)件進(jìn)行分析，認(rèn)真研判承載應(yīng)力和建筑結(jié)構(gòu)的受損情況。以世貿(mào)中心大樓這棟典型的超高層全鋼結(jié)構(gòu)建筑為例，重達(dá)156 t的波音767和104 t的波音757以1 000 km·h-1的速度分別撞擊北樓和南樓時(shí)，如此巨大的沖擊力大樓晃動(dòng)僅1 m左右，建筑內(nèi)部和外部并無(wú)嚴(yán)重塌落，但在熊熊大火面前，大樓的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分別抵抗了103 min和62 min失去隔熱能力，北樓、南樓鋼結(jié)構(gòu)溫度上升，失去結(jié)構(gòu)承載力后垂直塌落(并非傾斜倒塌)，造成2 996人遇難和6 291人受傷的慘烈后果，遇難人員含343名消防員。以紐約消防局長(zhǎng)為首的事故總指揮部制定的方案考慮了有限和局部的倒塌，而未考慮完全坍塌的情況，坍塌發(fā)生時(shí)設(shè)在一樓大廳和西街的指揮部被完全摧毀，指揮人員全部喪生。

(三)磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)是指豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或者砌塊砌筑，橫向承重的梁、樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物，是耐火性能較好的一種建筑結(jié)構(gòu)。磚的耐火性能很好，經(jīng)得起高溫，磚石砌塊受熱不易變形開裂，但磚墻受砌筑的質(zhì)量和砂漿的耐火性能所限，耐火性能有所下降，也還有3～10 h的耐火極限，如常見的240 mm的承重磚墻，耐火極限就達(dá)5.5 h。樓板的情況就要區(qū)別對(duì)待，一般而言，鋼筋混凝土的預(yù)應(yīng)力樓板，按混凝土保護(hù)層厚度的不同，耐火極限為0.4～0.85 h；簡(jiǎn)支或現(xiàn)澆的樓板，耐火極限為1.5～2.5 h?？梢钥闯?，磚混結(jié)構(gòu)豎向承重的耐火性能較好，樓板等橫向承重的耐火性能相對(duì)較差，因此，在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的磚混結(jié)構(gòu)建筑中，整體建筑結(jié)構(gòu)很少倒塌，而在火勢(shì)猛烈的局部區(qū)域，常常在1～2 h后會(huì)出現(xiàn)樓板塌落的現(xiàn)象，這是火場(chǎng)內(nèi)攻人員值得高度注意和警覺(jué)的問(wèn)題。

(四)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指主要承重構(gòu)件由配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土構(gòu)建的結(jié)構(gòu)，其耐火極限主要是由鋼筋混凝土構(gòu)件的截面尺寸大小和保護(hù)層厚度來(lái)決定，如鋼筋混凝土支撐柱，直徑300 mm的耐火極限在3 h左右，直徑450 mm的大約4 h；簡(jiǎn)支的鋼筋混凝土梁，保護(hù)層30 mm的耐火極限在2.3 h左右，保護(hù)層50 mm的大約3.5 h。單從承重構(gòu)件的物理性質(zhì)來(lái)看，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能是比較可靠的，但由于這種結(jié)構(gòu)的類型眾多，設(shè)計(jì)理念和側(cè)重點(diǎn)各有不同，因而各種類型的實(shí)際耐火極限差別較大，有的看似牢固，其實(shí)迷惑性很大，我國(guó)重大以上火災(zāi)的建筑物坍塌事故，絕大部分都是這些類型。下面對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一分析。

1.框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是指由鋼筋混凝土梁和柱連接而成，由梁和柱組成框架共同承擔(dān)水平和豎向荷載的結(jié)構(gòu)，其墻體不承重，僅起到圍護(hù)和分隔作用。從全框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)看，耐火性能是比較好的，一方面建筑物自身的承重負(fù)荷相對(duì)較小，另一方面框架整體是一種“網(wǎng)格”狀結(jié)構(gòu)，大小“網(wǎng)格”相互連接和支撐，即使局部受到高溫破壞，也較少出現(xiàn)連續(xù)坍塌和整體坍塌，對(duì)于需要實(shí)施內(nèi)攻的戰(zhàn)斗，還算屬于比較可靠的建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，全框架結(jié)構(gòu)也有大面積坍塌的案例，如常德橋南市場(chǎng)“12·21”特大火災(zāi)的全框架結(jié)構(gòu)建筑坍塌，除存在變更設(shè)計(jì)擅自加層等隱患問(wèn)題外，主要還與過(guò)火時(shí)間和火勢(shì)大小有關(guān)。如火災(zāi)發(fā)生后136 min第8棟建筑整體坍塌，271 min后第5棟部分坍塌和第9棟整體坍塌，造成現(xiàn)場(chǎng)消防官兵的埋壓和受傷。全框架結(jié)構(gòu)的建筑耐火極限主要是由鋼筋混凝土梁、柱的截面尺寸大小和保護(hù)層厚度來(lái)決定的。同時(shí)，還存在一些要注意的問(wèn)題：一般來(lái)說(shuō)，由于多點(diǎn)支撐的緣故，連續(xù)梁的抗火性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于簡(jiǎn)支梁；樓板同樣是框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)過(guò)程中最薄弱的部位，尤其是預(yù)應(yīng)力的樓板結(jié)構(gòu)等。這些特點(diǎn)，在某些現(xiàn)場(chǎng)缺乏圖紙和有效信息支撐的特殊情況下，常常是一些有經(jīng)驗(yàn)的火場(chǎng)指揮人員作出直觀經(jīng)驗(yàn)判斷的依據(jù)。

2.底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)

底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)是指底部的大空間樓層橫向與縱向均為框架-抗震墻體系，大空間以上樓層為砌體墻承重體系構(gòu)成的房屋，多用于多層商住樓。剪力墻結(jié)構(gòu)是指用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁、柱，來(lái)承擔(dān)橫向和縱向應(yīng)力的建筑結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)中又分全部落地剪力墻和部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，全部落地剪力墻結(jié)構(gòu)多用于高層建筑中功能較為單一的建筑，如高層的純住宅樓；部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)多用于高層建筑底部需要大空間的建筑類型，如高層商住樓。全部落地剪力墻結(jié)構(gòu)的耐火性能是很強(qiáng)的，這里不作過(guò)多說(shuō)明。

上述兩種不同類型的建筑結(jié)構(gòu)為什么放到一起來(lái)說(shuō)呢？底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是大多應(yīng)用于建筑底部需要大空間結(jié)構(gòu)的房屋，比如上面所說(shuō)的多層和高層商住樓，這兩種結(jié)構(gòu)的底部大空間和上部的小空間樓層結(jié)構(gòu)中間，存在結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)換，通常采用過(guò)渡層和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，因而上部的樓層結(jié)構(gòu)承重未連續(xù)貫通落地，而是由底部梁、柱、墻共同承擔(dān)上面所有重量荷載的一種“組合結(jié)構(gòu)”，也就是說(shuō)，這些建筑在底部框架的基礎(chǔ)上實(shí)施砌體，該類建筑的承重形式是建筑上部的重量通過(guò)底部框架傳遞至基礎(chǔ)層，上部建筑的“基礎(chǔ)”實(shí)際是建筑中部的過(guò)渡層和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，叫其“空中樓閣”也絲毫沒(méi)有說(shuō)錯(cuò)。在我國(guó)20世紀(jì)90年代初期，這種框架結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的建筑形式開始大量出現(xiàn)，由于該類建筑的底部使用用途大多為商業(yè)，火災(zāi)荷載較大，并且該類建筑的上部砌體重量承重在下部底框的結(jié)構(gòu)上，一旦下部底框樓層失火受到破壞，底框結(jié)構(gòu)失去承重能力時(shí)，上部建筑的重量將失去支撐，造成上部建筑“懸空”的狀態(tài)，從而使得著火建筑物發(fā)生整體坍塌和連續(xù)坍塌[2]。這類結(jié)構(gòu)應(yīng)該說(shuō)，在建筑設(shè)計(jì)上不存在什么問(wèn)題，但對(duì)火災(zāi)狀態(tài)下的破壞作用估計(jì)不足，底部結(jié)構(gòu)哪怕是局部破壞，如果上部小面積高樓層的砌體結(jié)構(gòu)正好在這個(gè)位置的承重被破壞，“懸空”造成的坍塌將會(huì)在瞬間迅猛而劇烈的發(fā)生，這時(shí)建筑內(nèi)部的人員根本無(wú)法作出有效的反應(yīng)和采取有效的措施，從而將對(duì)消防部隊(duì)內(nèi)攻滅火人員造成最大而致命的威脅，前面列舉的衡陽(yáng)“11·3”和哈爾濱“1·2”等火災(zāi)建筑坍塌，都是這兩種建筑結(jié)構(gòu)類型。衡陽(yáng)的衡州大廈，共8層，局部9層，一層為框架結(jié)構(gòu)門面，存有大量可燃物資，二樓以上為砌體磚混住宅；哈爾濱北方南勛市場(chǎng)，共11層，1～3層為大跨度框架倉(cāng)庫(kù)，同樣火災(zāi)荷載很大，4～11層為砌體磚混住宅，如上所述，只要底部承重框架突破臨界受到不可逆的破壞，上部建筑的摧毀性坍塌就會(huì)在瞬間爆發(fā)。實(shí)踐證明，帶有過(guò)渡層和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的建筑在同樣程度的火災(zāi)中，大面積坍塌的危險(xiǎn)遠(yuǎn)大于“落地生根”的整體建筑結(jié)構(gòu)，面對(duì)這些結(jié)構(gòu)的建筑火災(zāi)，一線指揮人員在指揮決策上一定要科學(xué)預(yù)判、慎之又慎。

3.筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)是由框架-剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來(lái)，是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體，適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層或超高層建筑。鋼筋混凝土的筒體結(jié)構(gòu)具有節(jié)約鋼材、造價(jià)較低、可模性好、耐火性能高等優(yōu)點(diǎn)，在今后一段時(shí)期內(nèi)，仍是高層建筑的一種主要結(jié)構(gòu)形式。筒體結(jié)構(gòu)的耐火性能也可以用構(gòu)件尺寸和保護(hù)層厚度作為參考依據(jù)，這類高層、超高層建筑，從目前筆者所看到的設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)說(shuō)，內(nèi)筒剪力墻的截面厚度一般在300 mm以上，外柱的尺寸一般也在800 mm×800 mm以上，從理論上講，這些建筑構(gòu)件的耐火極限可以在8～10 h以上，應(yīng)該說(shuō)是比較可靠的。目前在實(shí)際中遇到的高層建筑特別是超高層建筑火災(zāi)，一旦火災(zāi)發(fā)生在較高的樓層，滅火救援主要采用內(nèi)攻的方法，因此，面對(duì)這類火災(zāi)，指揮人員主要考慮的還是如何在最短的時(shí)間內(nèi)將足夠的滅火力量部署和投入到著火區(qū)域、樓層；消防中隊(duì)官兵應(yīng)當(dāng)在平時(shí)的“六熟悉”過(guò)程中，強(qiáng)化對(duì)轄區(qū)內(nèi)超高層建筑的實(shí)戰(zhàn)演練，熟練掌握室外車輛高層供水、供A類壓縮空氣泡沫的方法和水泵接合器、室內(nèi)消防給水系統(tǒng)、消防電梯等的使用方法，以達(dá)到在有效時(shí)間內(nèi)快速撲滅火災(zāi)的效果。需要提醒的是，超高層建筑自身的室內(nèi)消防給水方式有幾種類型，如高度在150 m以下的超高層建筑一般采用“一次加壓減壓給水方式”，150～250 m的一般采用“串聯(lián)加壓給水方式”，250 m以上的一般采用“高位水池重力給水方式”，在內(nèi)攻滅火時(shí)的使用方法有所不同，應(yīng)在預(yù)案演練中加以熟悉和掌握。

三、建筑坍塌的預(yù)判和處置方法

(一)通過(guò)建筑構(gòu)件的破壞順序進(jìn)行預(yù)判

在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)中，不同耐火等級(jí)建筑相應(yīng)建筑構(gòu)件有不同的燃燒性能和耐火極限。以常見的二級(jí)耐火等級(jí)的民用建筑為例，耐火極限吊頂一般為0.25 h，屋頂承重構(gòu)件和樓板一般為1 h，疏散樓梯一般為1～1.5 h，梁一般為1.5～2 h，柱和承重墻一般在2.5 h以上?？梢钥闯?，在火場(chǎng)環(huán)境中，建筑構(gòu)件的破壞遵循著一定的規(guī)律和順序，被破壞的過(guò)程存在著一定的時(shí)間差，也就是先吊頂，再屋頂承重構(gòu)件和樓板，再疏散樓梯，再到梁，最后承重墻和柱的順序。內(nèi)攻戰(zhàn)斗中很多的現(xiàn)場(chǎng)處置方法，都是基于這個(gè)規(guī)律。比如，火災(zāi)前期深入內(nèi)攻的人員，要先對(duì)進(jìn)攻路線和陣地上方著火的吊頂使用水槍進(jìn)行清理和掃落，防止被破壞的吊頂墜落傷人；火災(zāi)中期火場(chǎng)溫度較高時(shí)，應(yīng)注意不要使用直流水槍對(duì)梁、樓板等構(gòu)件直接射水冷卻，盡可能采用開花、噴霧水槍對(duì)這些部位進(jìn)行全面、均勻的冷卻，防止突然的冷卻反而加重高溫承重構(gòu)件的破壞；火災(zāi)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，火勢(shì)未得到有效控制，而樓板等橫向承重建筑構(gòu)件出現(xiàn)局部塌落等跡象時(shí)(樓板的塌落較為常見，特別是預(yù)應(yīng)力樓板，因此具體情況應(yīng)具體分析)，指揮人員應(yīng)慎重考慮內(nèi)攻戰(zhàn)術(shù)是否繼續(xù)實(shí)施等。

(二)通過(guò)建筑的燒損程度與細(xì)部特征進(jìn)行預(yù)判

在火災(zāi)中，建筑物由于受到火災(zāi)高溫的破壞，各類建筑構(gòu)件隨著過(guò)火時(shí)間的延續(xù)會(huì)出現(xiàn)不同程度的燒損，當(dāng)內(nèi)攻人員發(fā)現(xiàn)梁、柱、墻、板等承重構(gòu)件的保護(hù)層嚴(yán)重剝落，鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋出現(xiàn)露筋、松脫甚至斷裂，個(gè)別主體構(gòu)件傾斜或塌落等嚴(yán)重?zé)龘p跡象時(shí)，可以暫緩和撤出內(nèi)攻。此外，建筑物受火勢(shì)高溫影響，受到較大破壞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)部特征，比如，墻體出現(xiàn)較大的縱向裂縫，混凝土爆裂，樓板呈“鍋底”狀下沉，建筑傾斜[3]、位移導(dǎo)致的管道爆裂、門窗卡死，局部坍塌和室內(nèi)爆炸造成的震動(dòng)等。這些細(xì)部特征可以作為內(nèi)攻指揮人員是否撤出比較直接、有效的預(yù)判手段，但火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況復(fù)雜，瞬息萬(wàn)變，指揮人員一定要細(xì)之又細(xì)，綜合判定，不要死守“建筑火災(zāi)放棄內(nèi)攻就等于接受失敗”的信條，而應(yīng)該科學(xué)施救。

(三)通過(guò)建筑物重量負(fù)荷的情況分析進(jìn)行預(yù)判

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定，我國(guó)各類建筑物的樓面活荷載都有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工的法定依據(jù)之一。如住宅、辦公的樓面活荷載一般不小于200 kg·m-2，劇院、影院等一般不小于300 kg·m-2，商業(yè)建筑一般不小于350 kg·m-2，工業(yè)生產(chǎn)車間的樓面一般不小于300 kg·m-2，倉(cāng)庫(kù)(儲(chǔ)藏樓面)一般不小于500 kg·m-2。可以看出，國(guó)家有設(shè)計(jì)規(guī)定，除違章建筑、偽劣工程等個(gè)別情況外，建筑工程大都會(huì)按上述標(biāo)準(zhǔn)加上保護(hù)系數(shù)施工，但火災(zāi)中建筑物的受損可能還會(huì)影響上述數(shù)值，因此，內(nèi)攻指揮人員可以通過(guò)對(duì)室內(nèi)樓面的重量負(fù)荷情況分析，作為坍塌預(yù)判的一種方法。例如，水漬的荷載，有的火場(chǎng)由于受門檻或其他障礙物的影響，局部積水深達(dá)幾厘米，這就有幾十公斤的重量荷載；人員的荷載，由于樓內(nèi)人員逃生和消防人員進(jìn)入，容易造成人員的擁擠和集中，超過(guò)承載能力就有可能發(fā)生垮塌，因此內(nèi)攻處置中應(yīng)盡可能采取分流疏散和有序疏散的方法，內(nèi)攻人員不要大量集中，宜精不宜多；物資的荷載，一般住宅內(nèi)的物資荷載能達(dá)到50 kg·m-2，而公共建筑一般在100 kg·m-2以上，有的物資還容易吸水，吸附水漬后重量增大等。還有一種情況要引起內(nèi)攻人員的警覺(jué)和注意，就是一些住宅，被隨意改為公共用途甚至是改為倉(cāng)庫(kù)使用，樓板重量負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo)，按住宅的樓面活荷載來(lái)進(jìn)行預(yù)判，就能很容易地判斷其在火災(zāi)中的坍塌危險(xiǎn)性大小。在樓面承重方面導(dǎo)致的坍塌，國(guó)內(nèi)也有典型案例和慘痛教訓(xùn)，如廣東珠?！?·16”特大火災(zāi)坍塌事故，造成93人死亡，156人受傷，坍塌廠房18 135 m2的嚴(yán)重后果。這起火災(zāi)坍塌事故，發(fā)生在火災(zāi)撲滅后清理火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，教訓(xùn)極為深刻。一方面，火災(zāi)延續(xù)十多個(gè)小時(shí)，即使被撲滅，建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重受損；另一方面，工廠擅自將廠房改為棉花倉(cāng)庫(kù)，起火后在二樓、三樓撲救火災(zāi)時(shí)均噴射了大量的水，水漬重量和棉花吸水后的重量，導(dǎo)致樓面重量負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo)；同時(shí)，火災(zāi)撲救完畢后，工廠立即組織了大量工人進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)內(nèi)清理仍在陰燃的棉花，幾百工人集中在樓內(nèi)，造成更大的樓面重量負(fù)荷，這些因素每一項(xiàng)都很致命，綜合在一起，最終導(dǎo)致的后果自然不言而喻。

(四)通過(guò)對(duì)火場(chǎng)滅火救援力量的估算進(jìn)行預(yù)判

一起建筑火災(zāi)，消防部隊(duì)到場(chǎng)后，面臨的主要作戰(zhàn)任務(wù)無(wú)非是救人和滅火，這就要求現(xiàn)場(chǎng)指揮人員迅速展開火情偵查，全面掌握起火位置、著火面積、火勢(shì)蔓延速度方向、被困人員數(shù)量位置、建筑結(jié)構(gòu)、建筑消防設(shè)施啟動(dòng)等基本情況。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)滅火救人任務(wù)，設(shè)定戰(zhàn)術(shù)方法和力量部署，這就需要現(xiàn)場(chǎng)指揮人員對(duì)滅火救援過(guò)程中實(shí)施偵查、警戒、破拆、供水、疏散、內(nèi)攻滅火所需要的車輛裝備器材、官兵數(shù)量和水源、滅火劑等，進(jìn)行大致估算。如果可以在有效時(shí)間救出被困人員、撲滅火災(zāi)，就可以預(yù)判火災(zāi)中建筑物不會(huì)發(fā)生坍塌，而堅(jiān)決實(shí)施內(nèi)攻戰(zhàn)術(shù)；反之，如果現(xiàn)場(chǎng)滅火救援力量無(wú)法有效控制火勢(shì)，就應(yīng)該迅速調(diào)集增援力量，同時(shí)采取靈活機(jī)動(dòng)的戰(zhàn)術(shù)措施，救人第一，速戰(zhàn)速?zèng)Q。

(五)通過(guò)一些簡(jiǎn)易的技術(shù)設(shè)備進(jìn)行預(yù)判

在建筑火災(zāi)中，可以引入一些儀器設(shè)備，通過(guò)技術(shù)手段獲得一些預(yù)判的依據(jù)。比如，基層部隊(duì)配備的紅外測(cè)溫儀，是通過(guò)紅外感應(yīng)和光學(xué)原理，無(wú)需接觸就能檢測(cè)到遠(yuǎn)處物體的表面溫度，測(cè)溫范圍在-50～600 ℃之間，可以方便的測(cè)量建筑構(gòu)件的溫度；還有，在建筑工地常見的“電子全站儀”，即全站型電子測(cè)速儀，能方便的測(cè)量建筑物的距離和角度，其具備的沉降測(cè)量和傾斜測(cè)量功能，可以為火場(chǎng)建筑坍塌，提供一定的預(yù)判參考依據(jù)。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，建筑火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況復(fù)雜多變，消防指揮人員一定要全面掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，特別是建筑結(jié)構(gòu)方面的信息，結(jié)合燃燒時(shí)間、火勢(shì)大小、撲救情況等，正確分析判斷建筑結(jié)構(gòu)坍塌的可能性，正確采用科學(xué)合理的戰(zhàn)術(shù)方法，確?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防官兵的自身安全，準(zhǔn)確快速地完成滅火救援戰(zhàn)斗任務(wù)。

[1] 李耀莊,李呁暉.中國(guó)建筑火災(zāi)引起坍塌事故的統(tǒng)計(jì)與分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2006,6(5):133-135.

[2] 屈立軍.鋼筋混凝土底框架商住樓耐火設(shè)計(jì)審核與火災(zāi)撲救[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2005,24(5):570-572.

[3] 翁茂貴.可能引起建筑物坍塌的幾種情況及應(yīng)對(duì)措施[J].消防科學(xué)與技術(shù),2005，24(2):231-232.

(責(zé)任編輯 馬 龍)

Key works: fire; structure; building collapse; forecasting method

On the Causes of Fire-induced Building Collapses and Forecasting Methods

WU Chaoliang1， LIU Haiyan2

(1.YiyangMunicipalFireBrigade,Hu’nanProvince413000,China; 2.FireCorpsofHu’nanProvince,Changsha410000,China)

The collapse of the building is one of the secondary disasters of a building fire,and a large number of cases show that the building collapse caused by a fire results in people’s lives and property safety and constitutes a serious threat for rescuing personnel life. In this paper, through the introduction of the structure of several common forms, the analysis was made about the causes of a building collapse, and a method to determine the fire collapse was also puts forward.

2016-04-21

吳朝亮(1977— )，男，湖南長(zhǎng)沙人，高級(jí)工程師； 劉海燕(1976— )，女，湖南邵東人，高級(jí)工程師。

D631.6;TU311.2

A

1008-2077(2016)10-0021-05