火場建筑坍塌的結(jié)構(gòu)分析及預(yù)判方法探討

吳朝亮，劉海燕

(1.益陽市消防支隊，湖南 益陽 413000； 2.湖南省消防總隊，湖南 長沙 410000)

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火場建筑坍塌的結(jié)構(gòu)分析及預(yù)判方法探討

吳朝亮1，劉海燕2

(1.益陽市消防支隊，湖南 益陽 413000； 2.湖南省消防總隊，湖南 長沙 410000)

建筑物坍塌是建筑火災(zāi)的次生災(zāi)害之一，大量實例表明，火災(zāi)引起建筑坍塌事故對人民群眾生命財產(chǎn)安全和現(xiàn)場搶救人員的生命構(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策。

火災(zāi)；結(jié)構(gòu)；建筑坍塌；預(yù)判方法

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(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，消防部隊面臨的任務(wù)更加艱巨。從衡陽“11·3”、哈爾濱“1·2”等火災(zāi)事故來看，建筑坍塌已成為建筑火災(zāi)處置中不容忽視和回避的問題。火災(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，火場指揮人員特別是現(xiàn)場作戰(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

(一)坍塌具有突發(fā)性

建筑物受到火災(zāi)的高溫作用，如不及時有效撲滅火災(zāi)，坍塌是必然的結(jié)果。但一個完整建筑物結(jié)構(gòu)應(yīng)力的破壞過程，是一個量變到質(zhì)變的過程，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，就會發(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，由于坍塌的前兆性不強(qiáng)，有時救援人員也難以在短時間內(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，不會造成建筑物的整體坍塌，但有的建筑結(jié)構(gòu)由于設(shè)計思路和執(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)，除非能在有效時間內(nèi)完全控制火勢，降低建筑內(nèi)部溫度，否則建筑的坍塌將是不可控制的，隨時存在坍塌的可能，這時的火場應(yīng)嚴(yán)格控制盲目內(nèi)攻。

(三)廠房、倉庫和商業(yè)建筑發(fā)生坍塌的比例大

我國一些從事防災(zāi)減災(zāi)的研究人員，對國內(nèi)1960—2005年火場建筑坍塌實例進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，廠房、倉庫和商業(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，足以警示火場指揮員在組織實施內(nèi)攻滅火時，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，對建筑整體而言，在火災(zāi)高溫作用下，會發(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)。木材表面著火時被燒蝕，會削弱荷重的斷面，當(dāng)炭化程度加深，木材荷重斷面縮小到臨界值時，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)的簡易廠房、倉庫、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，15～20 min就會出現(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、倉庫火災(zāi)時，除非鋼材構(gòu)件上涂刷了防火涂料，過火鋼材表面確實膨脹發(fā)泡形成致密堅硬的阻燃隔熱層，這時的整體鋼結(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)場過火時間、火勢發(fā)展、排煙散熱等具體情況，慎重考慮內(nèi)攻的實施；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300 m甚至更高，一旦發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)嚴(yán)格對著火時間、過火區(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，如此巨大的沖擊力大樓晃動僅1 m左右，建筑內(nèi)部和外部并無嚴(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；簡支或現(xiàn)澆的樓板，耐火極限為1.5～2.5 h。可以看出，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較差，因此，在火災(zāi)延續(xù)時間較長的磚混結(jié)構(gòu)建筑中，整體建筑結(jié)構(gòu)很少倒塌，而在火勢猛烈的局部區(qū)域，常常在1～2 h后會出現(xiàn)樓板塌落的現(xiàn)象，這是火場內(nèi)攻人員值得高度注意和警覺的問題。

(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)計理念和側(cè)重點各有不同，因而各種類型的實際耐火極限差別較大，有的看似牢固，其實迷惑性很大，我國重大以上火災(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)計來看，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，對于需要實施內(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“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)計擅自加層等隱患問題外，主要還與過火時間和火勢大小有關(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)層厚度來決定的。同時，還存在一些要注意的問題：一般來說，由于多點支撐的緣故，連續(xù)梁的抗火性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于簡支梁；樓板同樣是框架結(jié)構(gòu)火災(zāi)過程中最薄弱的部位，尤其是預(yù)應(yīng)力的樓板結(jié)構(gòu)等。這些特點，在某些現(xiàn)場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)驗的火場指揮人員作出直觀經(jīng)驗判斷的依據(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代替框架結(jié)構(gòu)中的梁、柱，來承擔(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，這里不作過多說明。

上述兩種不同類型的建筑結(jié)構(gòu)為什么放到一起來說呢？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)有一個共同的特點，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，這些建筑在底部框架的基礎(chǔ)上實施砌體，該類建筑的承重形式是建筑上部的重量通過底部框架傳遞至基礎(chǔ)層，上部建筑的“基礎(chǔ)”實際是建筑中部的過渡層和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，叫其“空中樓閣”也絲毫沒有說錯。在我國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，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，在建筑設(shè)計上不存在什么問題，但對火災(zāi)狀態(tài)下的破壞作用估計不足，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)正好在這個位置的承重被破壞，“懸空”造成的坍塌將會在瞬間迅猛而劇烈的發(fā)生，這時建筑內(nèi)部的人員根本無法作出有效的反應(yīng)和采取有效的措施，從而將對消防部隊內(nèi)攻滅火人員造成最大而致命的威脅，前面列舉的衡陽“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，共11層，1～3層為大跨度框架倉庫，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在瞬間爆發(fā)。實踐證明，帶有過渡層和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的建筑在同樣程度的火災(zāi)中，大面積坍塌的危險遠(yuǎn)大于“落地生根”的整體建筑結(jié)構(gòu)，面對這些結(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，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、造價較低、可模性好、耐火性能高等優(yōu)點，在今后一段時期內(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)計實例來說，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)該說是比較可靠的。目前在實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，面對這類火災(zāi)，指揮人員主要考慮的還是如何在最短的時間內(nèi)將足夠的滅火力量部署和投入到著火區(qū)域、樓層；消防中隊官兵應(yīng)當(dāng)在平時的“六熟悉”過程中，強(qiáng)化對轄區(qū)內(nèi)超高層建筑的實戰(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)通過建筑構(gòu)件的破壞順序進(jìn)行預(yù)判

在《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)中，不同耐火等級建筑相應(yīng)建筑構(gòu)件有不同的燃燒性能和耐火極限。以常見的二級耐火等級的民用建筑為例，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。可以看出，在火場環(huán)境中，建筑構(gòu)件的破壞遵循著一定的規(guī)律和順序，被破壞的過程存在著一定的時間差，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)場處置方法，都是基于這個規(guī)律。比如，火災(zāi)前期深入內(nèi)攻的人員，要先對進(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)中期火場溫度較高時，應(yīng)注意不要使用直流水槍對梁、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)較長時間，火勢未得到有效控制，而樓板等橫向承重建筑構(gòu)件出現(xiàn)局部塌落等跡象時(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)實施等。

(二)通過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)件隨著過火時間的延續(xù)會出現(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，個別主體構(gòu)件傾斜或塌落等嚴(yán)重?zé)龘p跡象時，可以暫緩和撤出內(nèi)攻。此外，建筑物受火勢高溫影響，受到較大破壞時，會出現(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)場的情況復(fù)雜，瞬息萬變，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)計規(guī)定，我國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、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，倉庫(儲藏樓面)一般不小于500 kg·m-2。可以看出，國家有設(shè)計規(guī)定，除違章建筑、偽劣工程等個別情況外，建筑工程大都會按上述標(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影響上述數(shù)值，因此，內(nèi)攻指揮人員可以通過對室內(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)攻人員的警覺和注意，就是一些住宅，被隨意改為公共用途甚至是改為倉庫使用，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)中的坍塌危險性大小。在樓面承重方面導(dǎo)致的坍塌，國內(nèi)也有典型案例和慘痛教訓(xùn)，如廣東珠海“6·16”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)場的過程中，教訓(xùn)極為深刻。一方面，火災(zāi)延續(xù)十多個小時，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庫，起火后在二樓、三樓撲救火災(zāi)時均噴射了大量的水，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，火災(zāi)撲救完畢后，工廠立即組織了大量工人進(jìn)入倉庫內(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)通過對火場滅火救援力量的估算進(jìn)行預(yù)判

一起建筑火災(zāi)，消防部隊到場后，面臨的主要作戰(zhàn)任務(wù)無非是救人和滅火，這就要求現(xiàn)場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)施啟動等基本情況。在此基礎(chǔ)上，針對滅火救人任務(wù)，設(shè)定戰(zhàn)術(shù)方法和力量部署，這就需要現(xiàn)場指揮人員對滅火救援過程中實施偵查、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)中建筑物不會發(fā)生坍塌，而堅決實施內(nèi)攻戰(zhàn)術(shù)；反之，如果現(xiàn)場滅火救援力量無法有效控制火勢，就應(yīng)該迅速調(diào)集增援力量，同時采取靈活機(jī)動的戰(zhàn)術(shù)措施，救人第一，速戰(zhàn)速決。

(五)通過一些簡易的技術(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，通過技術(shù)手段獲得一些預(yù)判的依據(jù)。比如，基層部隊配備的紅外測溫儀，是通過紅外感應(yīng)和光學(xué)原理，無需接觸就能檢測到遠(yuǎn)處物體的表面溫度，測溫范圍在-50～600 ℃之間，可以方便的測量建筑構(gòu)件的溫度；還有，在建筑工地常見的“電子全站儀”，即全站型電子測速儀，能方便的測量建筑物的距離和角度，其具備的沉降測量和傾斜測量功能，可以為火場建筑坍塌，提供一定的預(yù)判參考依據(jù)。

四、結(jié)語

總之，建筑火災(zāi)現(xiàn)場的情況復(fù)雜多變，消防指揮人員一定要全面掌握現(xiàn)場情況，特別是建筑結(jié)構(gòu)方面的信息，結(jié)合燃燒時間、火勢大小、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，確保火災(zāi)現(xiàn)場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.中國建筑火災(zāi)引起坍塌事故的統(tǒng)計與分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報,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，湖南長沙人，高級工程師； 劉海燕(1976— )，女，湖南邵東人，高級工程師。

D631.6;TU311.2

A

1008-2077(2016)10-0021-05