建筑火災(zāi)坍塌事故的成因及對策研究

王勇

摘 要：隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，越來越多的建設(shè)工程項(xiàng)目投入建設(shè)，成為當(dāng)前城市現(xiàn)代化進(jìn)程的主要力量，為社會發(fā)展服務(wù)。對于建筑來說，因火災(zāi)造成坍塌，安全問題是確保建筑能正常使用的前提，雖然建筑火災(zāi)坍塌事故發(fā)生的頻率不是很高，但是一旦發(fā)生將會導(dǎo)致人民財產(chǎn)和人身安全蒙受巨大損失，突發(fā)險情還會嚴(yán)重危害消防員生命安全。公安消防部隊(duì)能否適應(yīng)新形勢下滅火救援工作需要，實(shí)現(xiàn)“攻的進(jìn)、戰(zhàn)的勝、打得贏”的目標(biāo)，建筑物坍塌的安全因素也成為每名消防員應(yīng)該思考的問題。為了避免建筑火災(zāi)坍塌事故的發(fā)生，該文介紹了建筑火災(zāi)坍塌事故的成因和規(guī)律，以此為突破口，提出積極的應(yīng)對措施，最大可能的避免財產(chǎn)損失和人員傷亡，也為消防員滅火現(xiàn)場合理使用戰(zhàn)術(shù)，安全避險給予了很好借鑒。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)坍塌 成因 對策

中圖分類號：TU746.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0168-03

從整個建筑行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)分析，建筑火災(zāi)坍塌事故發(fā)生的次數(shù)不是很多，但是每次都會造成巨大的財產(chǎn)人員損失，對社會的和諧與安定構(gòu)成威脅。建筑火災(zāi)坍塌事故是指建筑物由于地質(zhì)、人為、氣象、恐怖犯罪等因素，造成建筑局部破壞或整體坍塌的事故，主要成因是高溫高壓、外力作用、建筑工程質(zhì)量等多項(xiàng)原因。最典型的一個例子就是美國9·11事件，造成了巨額的財產(chǎn)損失和大量的消防官兵及人員傷亡，如何行之有效的預(yù)防應(yīng)對火災(zāi)坍塌事故尤為重要。

1 建筑火災(zāi)坍塌事故的成因分析

在建筑發(fā)生火災(zāi)時，造成局部坍塌或整體坍塌的原因主要是建筑構(gòu)件處在不正常的環(huán)境中，由于不同構(gòu)件的耐火性能和自身的燃點(diǎn)不同，其受到復(fù)雜的外部作用和處在不正常的環(huán)境中性能極易惡化，結(jié)構(gòu)的堅固性和穩(wěn)定性也會被損壞，例如高溫高壓、載荷分布不均勻、材料變形、表面碳化等等使構(gòu)件基本功能被破壞，無法承受相應(yīng)的重量導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。

1.1 高溫高壓

建筑內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時，基本所有的建筑結(jié)構(gòu)均會在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生改變。在木質(zhì)結(jié)構(gòu)方面，木質(zhì)結(jié)構(gòu)本身就是燃料，尤其是干燥的木材，在火災(zāi)當(dāng)中極易被引燃，當(dāng)其接觸到火源時，結(jié)構(gòu)表面會被燒毀，表面碳化由淺入深，承載能力大大下降。隨著承載面損壞的程度越來越大，木質(zhì)結(jié)構(gòu)出承載能力也越來越低，當(dāng)承載面剩下一半時，木質(zhì)結(jié)構(gòu)承載能力下降到谷點(diǎn)，最終失去平衡導(dǎo)致建筑坍塌。在鋼結(jié)構(gòu)方面，當(dāng)外部溫度很高時，鋼結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)變形，而且由于鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限較低，在高溫條件下會慢慢變細(xì)，使其承載能力大大下降，對于建筑的穩(wěn)定性和堅固性造成很大威脅。在混凝土結(jié)構(gòu)方面，對于大多數(shù)建筑，混凝土是不可避免要大量使用的建筑材料，其對于墻體、柱體的堅固和承載力有很大貢獻(xiàn)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，由于外部環(huán)境溫度過高，其強(qiáng)度會下降，墻體、柱體等表面溫度不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致表面發(fā)生扭曲，承載力下降導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。在磚石結(jié)構(gòu)方面，雖然磚石結(jié)構(gòu)材料本身耐熱性比較良好，但是在磚石處于建筑整體中時，隨著外部環(huán)境溫度的不正常升高，其會發(fā)生膨脹變形等等情況，使整體結(jié)構(gòu)遭到破壞失衡，隨著張裂現(xiàn)象的加重最終導(dǎo)致墻體坍塌，發(fā)生事故。

1.2 附加載荷過大

建筑物的承載力與其安全性能毫無疑問是息息相關(guān)的，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，建筑內(nèi)部的環(huán)境復(fù)雜多變，若室內(nèi)放置東西過多，當(dāng)建筑由于火災(zāi)導(dǎo)致其承載力下降時極易發(fā)生坍塌；用于撲滅火災(zāi)用水在室內(nèi)過多積蓄，不能及時排出也會導(dǎo)致構(gòu)件承載的力大大增加；室內(nèi)書籍、棉織品等洗水過多，將滅火的水分進(jìn)行分流會降低安全系數(shù)，也會增加稱重；進(jìn)行火場救援時，進(jìn)入場內(nèi)救援人員過多，導(dǎo)致建筑活荷載加大，破壞建筑整體平衡等等這些原因都是建筑火災(zāi)坍塌事故由于附加載荷過大而發(fā)生的原因。

1.3 外力作用與冷熱驟變

在發(fā)生火災(zāi)時，復(fù)雜的外部情況和多變的火場情況往往會使救援難度大大增加，使用大口徑水槍或高壓水槍進(jìn)行滅火時，同時也會對建筑構(gòu)件施加沖擊，使其承載更大的沖力；在使用機(jī)械物資進(jìn)行火場清理或者轉(zhuǎn)移物品時不小心與建筑承重結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，也會對建筑造成二次破壞；當(dāng)用水資源滅火時，由于室內(nèi)構(gòu)件之前處于高溫狀態(tài)，驟然遇冷，構(gòu)件忽冷忽熱，熱脹冷縮極易發(fā)生斷裂、變形等，尤其是鋼結(jié)構(gòu)在局部高溫低溫的情況下時，其穩(wěn)定性會大大下降使建筑整體結(jié)構(gòu)受到破壞；通常伴隨火災(zāi)到來的往往就是爆炸，火災(zāi)爆炸事故大多屬于化學(xué)爆炸，是由于室內(nèi)的天然氣管道或者煤氣罐等等所致，一旦發(fā)生爆炸事故，空氣壓力驟然增加，建筑物瞬間發(fā)生崩塌，尤其是如果有重要的天然氣干道處于爆炸范圍內(nèi)，會引發(fā)鏈條式的爆炸反應(yīng)，火災(zāi)迅速蔓延，導(dǎo)致更加恐怖的后果。

1.4 建筑工程質(zhì)量問題

導(dǎo)致建筑火災(zāi)坍塌事故發(fā)生的原因除了各種外部因素之外，最主要的原因也是最容易導(dǎo)致坍塌的原因就是建筑本身的質(zhì)量問題，初期進(jìn)行建筑設(shè)計時對防治火災(zāi)坍塌方面的設(shè)計不到位未進(jìn)行安全評估；在施工的時候沒有嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行建設(shè)，置換規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，在關(guān)鍵位置偷工減料；在建成之后，對于火災(zāi)救援設(shè)施，防火簾與承重墻等等結(jié)構(gòu)缺乏維護(hù)，導(dǎo)致在發(fā)生火災(zāi)時未能實(shí)現(xiàn)應(yīng)該體現(xiàn)的功能，這些原因都會使建筑的穩(wěn)定性下降，防災(zāi)害能力弱，承重能力和耐火能力低下最終導(dǎo)致火災(zāi)坍塌事故的出現(xiàn)。

2 建筑火災(zāi)坍塌事故的特點(diǎn)

2.1 建筑火災(zāi)坍塌事故具有突發(fā)性

建筑火災(zāi)坍塌事故受到建筑結(jié)構(gòu)、建筑質(zhì)量、自然條件、內(nèi)部條件等多種因素綜合影響，建筑隨時會發(fā)生局部破壞或整體坍塌具有突發(fā)性，發(fā)生事故時留給人員疏散逃生的時間極短，往往在人們剛反應(yīng)過來的時候就已經(jīng)造成了大量的人員傷亡。

2.2 建筑火災(zāi)坍塌事故救援難度大

建筑物坍塌往往會造成較大的人員傷亡并伴隨著次生災(zāi)害的發(fā)生，根據(jù)救援需要，需要投入的救援力量往往不僅是消防部隊(duì)，還有醫(yī)療、公安、水電、通信、交通等各個部門，而且由于受困人員多，情況復(fù)雜，裝備使用受限，建筑火災(zāi)坍塌事故的人員救援往往是多部門協(xié)同長時間連續(xù)作戰(zhàn)。

2.3 建筑火災(zāi)坍塌事故容易發(fā)生二次災(zāi)害

突發(fā)性火災(zāi)坍塌事故，極易造成建筑物內(nèi)部天然氣管道與供電線路等設(shè)施損壞，導(dǎo)致二次起火甚至是爆炸事故的發(fā)生，尤其是化工廠與煉油廠等重工業(yè)地區(qū)建筑發(fā)生坍塌事故時，會造成有毒氣體泄露、擴(kuò)散和爆炸等嚴(yán)重后果；若地震災(zāi)害導(dǎo)致坍塌事故，通常伴隨著山體滑坡、洪災(zāi)等次生災(zāi)害，如果未能及時控制或救援，將會造成不可想象的后果。

3 建筑火災(zāi)坍塌事故的對策研究

在對建筑物進(jìn)行滅火時，無論是建筑物火災(zāi)破壞的原因還是建筑物本身的原因?qū)е碌奶鹿?，都?yīng)當(dāng)立即調(diào)集救援力量迅速實(shí)現(xiàn)由滅火向救援為主的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，嚴(yán)格遵守科學(xué)的救援處置機(jī)制，采取積極必要的措施進(jìn)行施救。

3.1 加強(qiáng)建筑的防火設(shè)計

隨著現(xiàn)在城市建筑分布越來越密集，其帶來的安全問題也越來越多，事故越來越頻繁，造成了嚴(yán)重的損失，為了更好的避免事故的發(fā)生，應(yīng)該提高防火意識，控制著火源頭，在建筑的設(shè)計中加入防火理念，對建筑結(jié)構(gòu)、材料等進(jìn)行防火設(shè)計，確保能夠有一定的耐熱性和穩(wěn)定性，在火災(zāi)發(fā)生的時候，發(fā)揮一定的安全作用，減少波及面積降低損失率。

3.1.1 增強(qiáng)構(gòu)件的防火性

由于混凝土耐火性相對較強(qiáng)，在建筑過程中混凝土結(jié)構(gòu)面要適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大，將其截面尺寸合理規(guī)劃，并選擇耐火性良好的鋼結(jié)構(gòu)材料，加厚保護(hù)層的厚度；建筑物內(nèi)的家具等家具材料應(yīng)盡量選用阻燃材料，在發(fā)生火災(zāi)時能有效遏制火勢，限制火災(zāi)的蔓延；在樓板部分應(yīng)該使用比一般規(guī)格更好的耐火性材料，確保在發(fā)生火災(zāi)時樓板結(jié)構(gòu)能夠正常存在，為救援疏散工作提供便捷途徑。

3.1.2 設(shè)計考慮建筑物火災(zāi)載荷能力

在救援火災(zāi)過程中，室內(nèi)物品不可避免的會吸收水資源，而且由于火災(zāi)時復(fù)雜的環(huán)境容易導(dǎo)致室內(nèi)水資源不能及時排出，這都會對建筑產(chǎn)生額外的荷載，救火人員進(jìn)入建筑也會產(chǎn)生額外載荷所以在設(shè)計的時候，應(yīng)該綜合考慮構(gòu)件的防火等級、通風(fēng)條件、墻壁材料等等因素，對裝飾材料，建筑構(gòu)件進(jìn)行合理的荷載評估。

3.1.3 設(shè)計自動應(yīng)急系統(tǒng)

由于建筑火災(zāi)坍塌事故具有突發(fā)性，所以在發(fā)生事故時，往往留給人們反應(yīng)的時間很短，所以設(shè)計一套自動應(yīng)急的滅火報警系統(tǒng)非常有必要，在房間內(nèi)設(shè)計智能噴水系統(tǒng)，該系統(tǒng)對火災(zāi)信號感應(yīng)靈敏，在發(fā)生火災(zāi)時能自動向消防系統(tǒng)報警，并且也能夠有效控制火災(zāi)蔓延，降低波及面積。

3.2 充分獲取著火建筑坍塌前兆信息

在撲滅火災(zāi)的過程中，能夠科學(xué)有效獲取到建筑坍塌前兆的信息至關(guān)重要，要對多處進(jìn)行持續(xù)測量，著火上層、著火層、著火下層、梁柱、承重墻的溫度等地方要持續(xù)監(jiān)測，以便能夠及時準(zhǔn)確地判斷出建筑可能坍塌的結(jié)構(gòu)；在建筑火災(zāi)發(fā)生一段時間后，建筑內(nèi)部由于火災(zāi)高溫和滅火水流會造成建筑構(gòu)件冷熱不均勻，導(dǎo)致材料表面斷裂，扭曲等，指揮人員要通過墻體開裂的情況及時判斷可能出現(xiàn)坍塌的位置，進(jìn)行及時的預(yù)防保護(hù)；在火災(zāi)過程中，不同方位構(gòu)件傳出的聲音也非常重要，例如爆炸聲和吱吱聲，指揮員要認(rèn)真傾聽聲音，善于分析是否會有坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。在綜合分析建筑火災(zāi)坍塌的可能性時，分析人員要結(jié)合墻、樓板、梁等關(guān)鍵位置的防火性能，最終確認(rèn)現(xiàn)場實(shí)施救援的時間，確定部隊(duì)撤離的時間，科學(xué)有效地完成建筑火災(zāi)坍塌事故的救援工作，降低波及面積和承受的損失。

3.3 合理的現(xiàn)場處置措施

（1）在建筑火災(zāi)坍塌事故發(fā)生后，現(xiàn)場指揮員要清點(diǎn)救援力量，全局把控救援力度，充分了解建筑物內(nèi)部外部的情況，準(zhǔn)確實(shí)施救援人員，器材設(shè)備一次性調(diào)配，果斷作出戰(zhàn)斗力的部署。（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人員被困時，首先查明被困人員的具體位置，分析周圍坍塌情況，如果被容易撤離的建筑坍塌物件壓住或堵住，或是被困人員發(fā)出的聲音距離施救人員較近容易施救時，救援人員應(yīng)迅速組織進(jìn)行營救。（3）若建筑物坍塌之后火勢仍然很大，要重新清點(diǎn)組織救援力量就行撲救火災(zāi)進(jìn)行降溫，最大程度的減輕被困人員的受傷程度，需要特別注意的是進(jìn)行撲救時要防止對建筑結(jié)構(gòu)造成二次沖擊和建筑內(nèi)部積水過多，以防發(fā)生二次坍塌。（4）及時做好火場排煙，火場煙霧是火場可燃物燃燒分解之后的產(chǎn)物，它通常具有很高的溫度，具有很大的威脅和不確定性，在救援過程中要及時將煙霧排放到指定的位置，降低建筑內(nèi)部的溫度，保護(hù)建筑構(gòu)件，從而推遲或有效避免建筑坍塌。（5）人人平等，生命無價，在救援過程中，要遵守先易后難，救人第一的原則，不搞特殊化。在救援過程中也要合理利用各種救援設(shè)備，如搜救犬、熱能探測儀、生命探測儀等結(jié)合各種物理工具進(jìn)行破拆、切割、牽引等手段進(jìn)行救援。（6）在無法確認(rèn)被困人員的生存情況時，禁止使用大型機(jī)械設(shè)備如挖掘機(jī)、鏟車等清理現(xiàn)場。（7）在建筑火災(zāi)坍塌事故的救援過程中，要設(shè)置專門的安全員關(guān)注建筑是否出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或發(fā)出異常聲響等坍塌預(yù)兆，若出現(xiàn)意外應(yīng)及時向現(xiàn)場救援人員傳遞撤離信號，救援人員聽到信號后要及時果斷地撤出火場，避免發(fā)生二次傷亡。（8）在建筑物火災(zāi)坍塌事故救援現(xiàn)場最重要的是在救援過程中保持暢通的通信，要充分利用消防通信指揮車、車載電臺、對講機(jī)等通信設(shè)備，建立獨(dú)立暢通的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)確保重要信息的及時傳遞，同時還要保障與其他參與救援的部門通信暢通，及時交流信息有助于判斷火場情勢。

3.4 制定完善的救援準(zhǔn)備方針

制定緊急預(yù)警方案，在建筑物火災(zāi)坍塌事故發(fā)生的第一時間啟動應(yīng)急預(yù)案，高效地開展救援滅火工作。消防救火工作的開展：（1）及時拉警戒線，劃分安全區(qū)域，實(shí)施交通管制。（2）成立現(xiàn)場搶險救援作戰(zhàn)指揮部，對建筑的基本情況進(jìn)行分析，了解建筑主要的結(jié)構(gòu)形式、功能、火災(zāi)荷載等多項(xiàng)內(nèi)容。（3）合理部署分工，強(qiáng)調(diào)救人第一的原則，對此次建筑火災(zāi)坍塌事故提出要求和注意事項(xiàng)，整體把控救援進(jìn)程。（4）聯(lián)合多部門協(xié)同開展救援工作，公安、水電、醫(yī)療、交通、施工、建設(shè)等單位和相關(guān)專家進(jìn)行現(xiàn)場連線開展救援工作，必要時調(diào)用駐地部隊(duì)和武警增援保障救援工作順利進(jìn)行。（5）確保實(shí)施救援工作的人員的人身安全，確保防護(hù)措施，避免發(fā)生二次人員傷亡。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑火災(zāi)、特別是高層和超高層建筑火災(zāi)呈現(xiàn)出多樣化和復(fù)雜化的態(tài)勢，導(dǎo)致建筑火災(zāi)坍塌事故發(fā)生的原因成多元化，自然因素、外部因素、內(nèi)部因素等多種原因綜合作用，防火工作就顯得尤為重要，一方面要加大對建筑火災(zāi)隱患排查的力度，加強(qiáng)建筑防火設(shè)計，在材料、構(gòu)件的選擇上要保證防火性，從根本上抑制火災(zāi)的發(fā)生。另一方面各級地方政府要重視，支持消防工作的開展，在火情發(fā)生時，要積極配合消防部門開展工作，在平時注重宣傳消防知識，多方面提高群眾的消防安全防范意識。與此同時，要注重強(qiáng)化消防官兵的綜合素質(zhì)，投入必要的消防裝備和器材，提高消防官兵對建筑物火災(zāi)坍塌事故的整體認(rèn)識，加強(qiáng)自我防護(hù)工作，并在滅火救援實(shí)戰(zhàn)中不斷地實(shí)踐和總結(jié)，確保消防工作的順利開展。