超高層建筑初期火災(zāi)人群疏散分析

李克明 昆明市公安消防支隊(duì)“目督辦”辦公室 650222

超高層建筑初期火災(zāi)人群疏散分析

李克明 昆明市公安消防支隊(duì)“目督辦”辦公室 650222

隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，超高層建筑不斷增多，超高層建筑的建筑防火技術(shù)難點(diǎn)不斷出現(xiàn)，結(jié)合美國(guó)9.11事件等火災(zāi)初期人群疏散的重大實(shí)例，研究超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)，并根據(jù)火災(zāi)條件下人群疏散的一般性原則，研究影響人群疏散的因素，進(jìn)而探索超高層建筑在初期火災(zāi)條件下的人群疏散對(duì)策，為防火監(jiān)督工作實(shí)踐提供一定的依據(jù)。

超高層建筑；初期火災(zāi)；人群疏散

隨著各國(guó)超高層建筑的大量涌現(xiàn)，9. 11事件的慘痛教訓(xùn)再次讓人們聚焦超高層建筑的安全問題。在火災(zāi)條件下，按照傳統(tǒng)消防技術(shù)撲救火災(zāi)的難度相對(duì)較大，在建筑耐火極限范圍內(nèi)以最優(yōu)化的方式疏散人員，成為當(dāng)前消防安全研究的重點(diǎn)。

1.超高層建筑防火及疏散難點(diǎn)

超高層建筑是指40層以上或高度達(dá)100米以上的建筑，具有建筑體量大，點(diǎn)火源多，人群聚集等特點(diǎn)，在現(xiàn)有的消防安全技術(shù)條件下，防火技術(shù)和人員疏散受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。

（1）防火難題：①防火設(shè)計(jì)與耐火材料:超高層建筑的外立面多以玻璃材料與外界隔離，如遇到撞擊易受破壞而形成通風(fēng)口，加之垂直樓梯間、電梯井、管道井封堵不嚴(yán)，火災(zāi)蔓延時(shí)“煙囪效應(yīng)”明顯，測(cè)算表明火苗沿井道蔓延速度高達(dá)8 m/s。超高層建筑多用鋼結(jié)構(gòu)材料，而鋼材的耐火性能也是有極限的，當(dāng)溫度達(dá)600℃時(shí)，鋼材的結(jié)構(gòu)就會(huì)被破壞。②消防高度:目前國(guó)內(nèi)最好的消防云梯車舉高高度為54米(國(guó)際上可達(dá)70米)，消防水帶的直接供水高度為150米。高度超過150米的高層建筑，滅火難度隨著火勢(shì)增大和高度增加而加大。

（2）疏散難題：①綜觀紐約貿(mào)易中心1993年恐怖襲擊的疏散情況，當(dāng)時(shí)恐怖組織在地下車庫(kù)中設(shè)置定時(shí)炸彈爆炸時(shí)，煙霧迅疾擴(kuò)散及大樓的最上層。雙子塔樓的緊急樓梯各有3把，樓梯的寬度可共成年人排列成2列，但由于無(wú)序疏散導(dǎo)致?lián)矶拢骄鶑臉翘菔枭⑿杌ㄙM(fèi)2min/人，大樓內(nèi)10萬(wàn)人全部安全疏散耗時(shí)9小時(shí)。1988年5月5日，洛杉磯62層的第一國(guó)際銀行大樓發(fā)生火災(zāi)，共5層樓起火，大部分人員疏散是由直升機(jī)從高達(dá)260多米的樓頂救走。中國(guó)也曾在上海金茂大廈做過試驗(yàn)，1名身強(qiáng)力壯的消防隊(duì)員從85層樓跑至地面，最少耗時(shí)也要35分鐘。從技術(shù)角度看，超過100米的超高層建筑，可能容納數(shù)萬(wàn)人，火災(zāi)狀態(tài)人員疏散極其困難。②疏散路徑難以達(dá)到最優(yōu)化。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，安全電梯一般處于停止?fàn)顟B(tài)，選擇樓梯疏散路徑太長(zhǎng)，容易受到火災(zāi)傷害，加之消防安全疏散演練的不落實(shí)，導(dǎo)致人員對(duì)避難層位置不熟悉，選擇逃生路線不能達(dá)到最短，容易造成群死群傷。

2.超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)

（1）火災(zāi)荷載大。火災(zāi)荷載是指建筑物內(nèi)單位面積可燃物的多少，通常折算成千克木材／平方米。超高層建筑往往由于功能復(fù)雜，室內(nèi)裝飾裝修，因而具有大量的可燃物，即火災(zāi)荷載大，火災(zāi)荷載大表明火災(zāi)燃燒猛烈，燃燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

（2）安全疏散困難。超高層建筑的特點(diǎn)，一是層數(shù)多垂直疏散距離遠(yuǎn)，疏散所需時(shí)間長(zhǎng)；二是建筑內(nèi)人員比較多，疏散時(shí)容易出現(xiàn)擁擠；三是發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧和火勢(shì)蔓延快，煙霧有毒。這些特點(diǎn)就給疏散帶來了困難。尤其是公共建筑，內(nèi)部人員不熟悉疏散路線，這就更加劇了疏散的困難。

（3）煙囪效應(yīng)明顯。超高層建筑中垂直的樓梯間、電梯井、衣物滑槽以及封堵不嚴(yán)密的管道井，猶如煙囪，火災(zāi)時(shí)，其拔風(fēng)抽力效應(yīng)，會(huì)助長(zhǎng)煙氣火勢(shì)的蔓延。建筑高度越高，煙囪效應(yīng)越強(qiáng)烈。實(shí)驗(yàn)資料證明，超高層建筑中火災(zāi)煙氣沿著垂直樓梯間，電梯井等豎向井道垂直上升的速度達(dá)每秒3～4米，有時(shí)甚至可達(dá)每秒8米。

（4）撲救難度大。進(jìn)攻困難:由于受高度限制，消防多以內(nèi)攻為主，外攻滅火受到限制。在現(xiàn)有的消防云梯車高度極限范圍內(nèi)外攻很難奏效。供水困難:超高層建筑發(fā)生火災(zāi)，滅火用水量比較大，而消防三輛大功率消防車串聯(lián)供水，高度只能達(dá)到160米。排煙困難:因受登高設(shè)備和玻璃幕墻限制，以及風(fēng)向風(fēng)力的影響，難以實(shí)施破拆玻璃窗進(jìn)行自然排煙，采用機(jī)械排煙系統(tǒng)，也會(huì)因受風(fēng)力、氣壓等氣候條件的影響而難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理想的排煙效果。

3.安全疏散基本原則

安全疏散是指發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在火災(zāi)初期階段，建筑內(nèi)所有人員及時(shí)撤離建筑物到達(dá)安全地點(diǎn)的過程。能否實(shí)現(xiàn)安全疏散，取決于許多因素，但從建筑物本身的構(gòu)造來說，應(yīng)堅(jiān)持以下基本原則：①合理布置疏散路線：盡量選擇最短最優(yōu)化路徑，路徑越短越安全，越合理疏散越快。②疏散樓梯的數(shù)量要足夠。合理的樓梯布局和足夠的數(shù)量均成為安全疏散的關(guān)鍵因素。③輔助安全疏散設(shè)施要可靠、方便使用。消防安全疏散設(shè)施不完善往往影響疏散，因此，超高層建筑應(yīng)根據(jù)需要，除設(shè)置疏散樓梯外，增設(shè)相應(yīng)的輔助安全疏散設(shè)施，如救生軟梯、救生繩、救生袋、緩降器等。④超高層建筑要設(shè)置避難層或避難間，樓頂設(shè)直升機(jī)停機(jī)坪。

4.影響安全疏散的因素

（1）人員對(duì)疏散路線的熟悉情況。建筑內(nèi)人員對(duì)疏散路線是否熟悉，對(duì)疏散快慢影響很大。常住人員和對(duì)疏散路線熟悉的人員基本能夠順利疏散；暫住人員和不熟悉疏散路線的人員疏散就困難。未經(jīng)消防培訓(xùn)的疏散，無(wú)對(duì)老人、殘疾和行動(dòng)不便人員的互助疏散意識(shí)均造成無(wú)序疏散，都影響疏散速度。

（2）應(yīng)急照明狀況和疏散指示標(biāo)志明顯程度。火災(zāi)時(shí)往往首先造成斷電，因此，超高層建筑尤其公共建筑，必須設(shè)置應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志。如果這些設(shè)施位置設(shè)置不當(dāng)或亮度不夠，或指示方向錯(cuò)誤，或維護(hù)保養(yǎng)不良，都會(huì)對(duì)疏散造成嚴(yán)重影響。

（3）疏散通道、安全出口是否暢通。如果疏散通道被占用，被封堵，或者是進(jìn)行了可燃裝修，火災(zāi)時(shí)都會(huì)影響安全疏散，許多群死群傷火災(zāi)的教訓(xùn)都是例證。

5.安全疏散對(duì)策

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)超高層建筑火災(zāi)撲救還有一定的技術(shù)難度，無(wú)論是從安全出口、疏散通道、防火分區(qū)、避難層的工程設(shè)計(jì)，還是從疏散預(yù)案的制定和演練，都認(rèn)為加強(qiáng)安全疏散是最好的挽救生命財(cái)產(chǎn)損失的策略。下面就初期火災(zāi)條件下的安全疏散對(duì)策做些探討：

(l)急用路線與常用路線結(jié)合。國(guó)外大部分超高層建筑都按組裝電梯，以利于達(dá)到不同的層次。到達(dá)某些層次，僅有其中一部電梯可達(dá)。發(fā)生火災(zāi)，疏散人群可以進(jìn)入和使用原本不提供出入口給發(fā)生火災(zāi)層次的電梯。雖然這種以抓緊運(yùn)用電梯作為疏散人群的思想是不提倡的，但是作為順應(yīng)建筑需求的總體疏散戰(zhàn)略的還是實(shí)用的。

(2)避難層疏散和停機(jī)坪疏散。結(jié)合我國(guó)特點(diǎn)，考慮我國(guó)人員的體型特點(diǎn)，避難層設(shè)計(jì)人均面積應(yīng)保證不小于0.2m2/人。考慮到登高車的最大作業(yè)高度在40～60米左右，結(jié)合消防員體能因素，一般每10層設(shè)置避難層，部分超高層建筑屋頂設(shè)有停機(jī)坪。考慮到初期火災(zāi)因素，煙霧濃度低，火災(zāi)燃燒面積不大，主體結(jié)構(gòu)不被破壞，建筑倒塌的概率低，選擇避難層和停機(jī)坪疏散較為科學(xué)合理。

（3）制定應(yīng)急疏散預(yù)案并定期演練。制定應(yīng)急疏散預(yù)案應(yīng)從下列幾個(gè)方面著手：(1)疏散順序。疏散順序，就是指先疏散哪部分人群，后疏散哪部分人群。一般原則是先疏散著火層，然后是著火層以上樓層，最后是著火層以下樓層。(2)疏散路線。疏散路線應(yīng)選擇離安全出口、疏散樓梯最近的路線，一般是沿疏散指示標(biāo)志所指的方向疏散。但如果是著火層，應(yīng)考慮著火的位置。著火房間附近房間的人，應(yīng)向著火相反的方向疏散。豎向疏散一般先考慮向地面疏散，因?yàn)槭枭⒌降孛媸亲畎踩摹５惨紤]到豎向通道萬(wàn)一被封堵，也可以向樓頂疏散。設(shè)有避難間、避難層的超高層建筑，可考慮向避難間、避難層疏散。(3)疏散指揮。整個(gè)疏散過程必須在統(tǒng)一指揮下，按照預(yù)定的順序、路線進(jìn)行，否則，就可能造成混亂，影響疏散。總指揮應(yīng)當(dāng)在消防控制室，各樓層或防火分區(qū)要有現(xiàn)場(chǎng)指揮員（或稱引導(dǎo)員）。現(xiàn)場(chǎng)指揮員要及時(shí)向總指揮報(bào)告疏散情況。(4)清點(diǎn)人數(shù)。各樓層或防火分區(qū)的人員疏散到安全地點(diǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)指揮員要及時(shí)清點(diǎn)人數(shù)，如發(fā)現(xiàn)人數(shù)不足，要設(shè)法找回，或通知消防隊(duì)幫助查找。(5)疏散預(yù)案的演練與修訂。疏散預(yù)案制定好后，組織員工進(jìn)行演練。通過演練發(fā)現(xiàn)有不妥之處要及時(shí)進(jìn)行修訂。修訂好后再進(jìn)行演練，直至認(rèn)為方案為最佳為止。

（4）加強(qiáng)疏散人群的技術(shù)定位。結(jié)合門禁打卡等技術(shù)或手機(jī)芯片定位技術(shù)，與消防控制室和消防移動(dòng)指揮平臺(tái)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，在安全疏散中，可通過消防控制室監(jiān)控平臺(tái)檢測(cè)到人群疏散情況，尤其是對(duì)未能疏散的人員進(jìn)行搜救時(shí)，準(zhǔn)確定位人員所在樓層和具體位置，為制定最優(yōu)化搜救路線和最短時(shí)間搜救到被困人員提供技術(shù)支持。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2010.16.019