設計視角看火災成因與防火策略范文

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一、引言

隨著社會經濟的發展,人均占地的不斷減少,高層建筑將在未來建筑中占有越來越多的比例。在國內,近年經濟發展速度逐年增加,而相應的政策卻沒有跟上發展的步伐,高層建筑防火方面存在著許多空白,給城市發展及人民的人身、財產安全帶來消防隱患:

1.建筑防火設計先天不足;

2.憂患意識淡薄;

3.高層住宅避難層“空白”;

4.擅改圖紙,重外觀不重安全。

高層建筑的防火問題卻仍舊是一個“世界性”的難題,筆者旨在針對高層建筑物及其火災特點,通過建立高層建筑防火安全評價指標體系,提出了實現高層建筑防火安全體系、架構,希望能為高層建筑防火這一難題提供一定的實用價值。

二、高層建筑及其火災特點

高層建筑由于樓層多、功能復雜、設備繁多、可燃物多,具有較為突出的火災特點,主要有:1.火勢蔓延快。高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井、風道、電纜井等豎向井道多,如果防火分隔處理不好,發生火災時就好像一座座高聳的煙囪,成為火勢迅速蔓延的途徑。尤其是高級賓館、綜合樓和圖書館、辦公樓等高層建筑,一般室內可燃物較多,一旦起火,燃燒猛烈,蔓延迅速。據測定,在火災初期階段,因空氣對流,在水平方向煙氣擴散速度為0·3m/s,在火災燃燒猛烈階段,各管井煙氣擴散速度則可達3-4m/s。假如一座高度為100m的高層建筑發生火災,在無阻擋的情況下,半分鐘左右,煙氣就能順豎向管井擴散到頂層,其擴散速度是水平方向的十倍以上。

2.疏散困難。高層建筑的特點:一是層數多,垂直距離長,疏散到地面或其它安全場所的時間長;二是人員集中;三是發生火災時由于各豎井空氣流動暢通,火勢和煙霧向上蔓延快,增加了疏散的難度,我國有些經濟較發達城市的消防部門購置了少量的登高消防車,但大多數有高層建筑的城市尚無登高消防車,而且其高度也不能滿足安全疏散和撲救的需要。普通電梯在火災時因不防煙火或停電等原因而無法使用,因此,多數高層建筑安全疏散主要是靠樓梯,而樓梯間內一旦竄入煙氣,就會嚴重影響疏散。這些都是高層建筑發生火災時進行疏散的不利條件。

3.撲救難度大。高層建筑高達數十米,甚至達數百米,發生火災時從室外進行撲救相當困難。一般要立足于自救,即主要靠室內消防設施。但由于目前我國經濟技術條件所限,高層建筑內部的消防設施還不可能很完善,尤其是二類高層建筑仍以消火栓系統撲救為主,因此,撲救高層建筑火災往往遇到較大困難。例如:熱輻射強、火勢蔓延速度、高層建筑的消防用水量不足等。

三、高層建筑防火安全評價指標體系的建立

建立一個準確、完善、有效的防火安全評價指標體系是建筑防火安全評價的關鍵。而火災致因因素的分析是建立防火安全評價指標體系的重要組成部分。因此,全面地分析高層建筑火災致因因素是建立高層建筑防火安全評價指標體系和提出防火對策的必要前提。

因此,以火災發展的三個階段為參考,將對高層建筑防火安全評價的對象分為四個部分:建筑的防火能力、建筑的滅火能力、安全疏散能力、安全管理水平。以下結合實例對火災各階段的致災因素進行分析并建立指標體系:

1.建筑起火階段

燃燒作為火災的起因,需要三個充分條件:一定的火源,一定的可燃物,一定濃度的助燃物?？刂迫紵陌l生主要體現在控制火源及可燃物兩方面。因此,嚴格控制可燃物和安全用火是控制火災發生的最有效途徑。具體表現為對建筑裝修材料的燃燒等級進行嚴格限定等。為了減少周邊環境的影響,在建筑設計時就應注意其總平面布置,一是不宜布置在火災危險性為甲、乙類廠房,甲、乙、丙類液體和可燃氣體儲罐以及可燃材料堆場附近;二是與周邊的建筑應有適當的防火間距。建筑物內的火源主要來自兩個方面,即設備和人。在高層建筑物內,為了滿足各種需要,一般需配備相應的鍋爐房、變壓器室、柴油發電機房等,而這些都是極易引發火源的地方,應嚴格按規程布置和操作。而人則是產生火源的最活躍因素,這又取決于完善的安全管理制度、人的安全意識水平和受教育程度等。因此,在本階段所涉及的影響因素有建筑裝修材料的燃燒等級、總平面布置、防火間距、電氣設備的防火能力、人們的安全意識水平等。

2.火災形成、蔓延階段

建筑內部控制燃燒蔓延成火災主要體現在兩個方面:火災初期為建筑自身的阻火、滅火能力;火災后期為室內消防栓和排煙設備的工作狀況。高層建筑自身阻火、滅火能力主要表現為火災預警和火勢控制兩個方面。在火災初期,可以被滅火器或自動噴淋系統所控制。因此,火災能否被及時發現及能否被建筑物內的防滅火設備有效地撲滅是主要影響因素。但一些建筑開發商為了經濟效益,在建筑的設計、施工階段,沒有嚴格按照國家規定做到“三同時”:消防設施與主體工程必須同時設計、同時施工、同時投入生產使用;在設計上存在缺陷:消防設施在火災發生時無法有效地控制火災的蔓延;后天上沒有對消防設施進行有效地維護;工作人員沒經過相關培訓,在火災初期不會使用設備有效控制火災的蔓延。致使建筑物存在火災預警、控制的缺陷,造成在火災發生時無法做到提前預警、及時控制,從而帶來人身財產損失。

建筑物在設計時合理地布置建筑結構,在建造、裝修時使用合格的材料,也能在火災初期有效地阻止火勢的快速蔓延。

由于高層建筑豎向井道多的特點,在火災發生時,火勢容易迅速向上蔓延。因此,應做好各井道的防火分隔處理。電梯井應獨立設置,井內嚴禁敷設可燃氣體和甲、乙、丙類液體管道,并不應敷設與電梯無關的電纜、電線等。電梯井井壁除開設電梯門洞和通氣空洞外,不應開設其它洞口。電梯門不應采用柵欄門。電纜井、管道井、排煙道、垃圾道等豎向管道井,應分別獨立設置;其井壁應為耐火極限不低于1·00h的非可燃體;井壁上的檢查門應采用丙級防火門。建筑高度不超過100m的高層建筑,其電纜井、管道井應每隔2-3層在樓板處用相當于樓板耐火極限的非可燃體做防火分隔。

高層建筑的裝修面積大,使用的裝修材料種類繁多,而防火性能好的材料通常價格昂貴。為節約費用或防火意識差,一些單位往往會私自使用一些未經阻燃處理的木條、墻毯等廉價的不防火、不阻燃的裝修材料。由于室內大量可燃物的存在,降低了房屋的耐火等級,為高層建筑埋下火災隱患。而即使使用了合格的裝修材料,但由于大多數裝修材料是可燃的,當高層建筑使用中發生火災后,裝修材料自身會增加室內火災荷載,延長燃燒時間,燃

燒溫度升高速度較快,將會導致建筑物內的承重構件垮塌,而增大火災損失。

在火災后期,由于高層建筑高達數十米甚至數百米,由于受到消防車水泵壓力和水帶的耐壓強度等限制,很難利用消防車直接從外部消防水源直接抽水對高樓層進行撲救。因此,在火災發生時,主要通過室內消防栓來提供水源進行滅救。而在火災發展的后期,室內溫度逐漸升高,同時會產生大量高溫、有毒的火災煙氣,對人員使用室內消火栓撲救火災十分不利。所以,排煙設備的及時啟動是保證人員使用室內消火栓成功撲滅火災的關鍵。

室內消火栓或排煙系統的失效,將導致火勢的進一步發展。當火災發展到盛期之后,就會向同一防火分區的其它房間蔓延,從而導致整個防火分區的其它房間著火。為了防止火災蔓延出防火分區,需要及時關閉防火卷簾。而如果關閉防火卷簾失敗,則主要靠城市消防隊來控制火勢。從我國目前的消防設備的配備來看,在撲救高層建筑火災的過程中,能使用的高科技消防設備還較少,如消防直升飛機、空中救護設施等。如果出現因電力中斷導致消防電梯無法使用、云梯車的高度又不夠的情況,消防人員只能全副武裝從室內樓梯間登上樓層進行滅火。由于消防員需要負重登高,體力消耗極大,會嚴重影響滅火行動速度和效率。

因此,該階段的主要影響因素為:建筑結構耐火等級、建筑材料耐火等級、建筑自身的滅火能力、建筑所在城市的消防水平。

3.疏散設施及安全管理評價

在火災蔓延無法得到有效控制時,如何保證人身安全、減少財產損失也是做好消防工作的一個重要方面。在火災發生時,應及時、有效地疏散人群,最大程度地保證人身安全。在“硬件”方面,建筑體在設計時應考慮各種因素,設置疏散通道。目前國內很多建筑中存在疏散信道設計不合理,疏散通道上堆放雜物導致通行不暢甚至堵塞通道的現象。在“軟件”方面,人員對建筑內的疏散通道不熟悉,一旦發生火災,將會導致無法順利疏散人員,造成群死群傷的惡性后果。因此,高層建筑相關管理人員應建立火災疏散緊急預案,并按期進行演練,保證火災發生時人群疏散的有序性。同時,在保證人身安全的前提下,為在發生火災時減少財產損失,應在平時加強對財產的有效控制,并制定緊急狀況下的轉移策略。

因此,該階段的主要影響因素有:疏散設施、疏散通道、高層建筑管理人員消防知識和技能水平、高層建筑內其他人員的消防演練狀況及安全意識水平。

4.高層建筑防火安全評價指標體系

根據現代事故致因理論,導致事故的直接原因是人的不安全行為和物的不安全狀態,其基本原因是管理失誤。因此,對于影響高層建筑火災危險的第一層次主要著眼于安全管理制度和建筑物的本身狀況。針對高層建筑火災的特點,對于建筑物本身的狀況又從3個方面來考慮,即建筑物本身的防火能力,滅火能力以及發生火災后的安全疏散能力?；谝陨嫌^點,對上面事故分析所得的各影響進行整合分類,構造了高層建筑防火安全評價指標體系,其結構及其相互關系如表1所示。

四、高層建筑防火安全對策

1.高層建筑防火安全體系構成

安全,是“人-機(物、設備等)-環境”系統相互協調的一個最佳“秩序”狀態。要實現這一目標,就要求人們在保障自身及“機(物、設備等)-環境”系統的安全時,一方面,要在技術上采取措施,使“機(物、設備等)-環境”系統具有保障安全狀態的能力;另一方面,要在管理上協調人的自身及人與“機(物、設備等)-環境”系統的關系。即必須從技術和管理兩個方面入手實現系統協調。

高層建筑防火安全工作,是由火災事故的預防和火災發生后損失的控制兩個方面構成的。從遏制火災的發生看,防止燃燒發生三條件的相遇是最重要的對策;在相遇不可避免時,則應控制好“環境”條件,以防止三者的相互作用或作用機制的失控。從避免和降低建筑火災損失看,首先要在時間、空間上控制生命和財產的火場暴露;其次要約束火災過程中的致災因素。從前面的分析看出,建筑物的固有防火安全態勢是由建筑物及建筑物內部設施、設備等“硬件”條件確定的,并伴隨占用者的進入和使用中的改、擴建會發生變化;而且不論火災的形成,還是火災的發展,大量的原因是管理缺陷所造成的。因此,建筑防火安全對策應當具有過程性,應當由技術對策和管理對策共同構成,并在這種構成中由于人的特殊屬性和作用,加強安全管理應是防護對策的重點。只有通過人們正確的計劃、組織、監督、協調等工作,才能使技術設施和各個方面的工作都能發揮作用,共同為建筑物的防火安全服務。針對建筑火災事故損失分析,筆者提出的基本事件,在現有的技術條件下,大多數均可通過改進、完善防火安全管理工作,達到控制和消除的目的,從而保障了建筑物的防火安全性。

建筑物、建筑物占用者及其內部的各種防火安全設施以及用于建筑物的各類規章及管理制度,就防火安全而言,均是相互關聯、互相制約的有機整體。要實現建筑防火安全,必須把建筑物內與防火有關的諸多因素,即包括:人、建筑物(含內部設施、設備等)和相關“環境”因素,以及它們的相互作用間的因素全部控制、協調起來,才能使建筑物火險態勢處于安全狀態。

2.高層建筑防火安全對策

在我國經濟發展尚欠發達的條件下,建立以管理為綱、技術為手段的建筑防火安全體系,突出管理對技術的指導與協調原則,是符合當前國情和切合實際的現代防火安全觀。對于現代城市建筑物,要想以最小的投入獲得最大的安全效益,必須以安全系統為目標,確定安全管理工作內容和相應的安全技術措施,并在工作中充分發揮人的主觀能動性,以補償受經濟基礎、技術條件的制約帶來的措施的不完善或不協調。因此,在各個時期、各環節就有可能做到,使建筑物具有良好的本質安全化的基礎,保持良好的安全態勢,是高層建筑防火的最好對策。

人人都了解了高層建筑安全體系的構成,并把體系實際運用,是避免發生火災的前提,這也是高層建筑防火安全的最好對策,因此,高層建筑防火安全對策,認為主要是:加強“三同時”;加強相關人員安全管理及培養相關人員安全意識;健全火災應急預案;建立完善的救火系統。另外,讓人人都了解高層建筑火災逃生方法,是火災發生時,減少人員傷亡的最好方法。

五、結論

以“安全第一,預防為主”的原則,通過了解高層建筑物及其火災特點,分析高層建筑火災致因因素并通過建立包含有四個一級指標及各一級指標下的總共十一個二級指標高層建筑防火安全評價指標體系,從“人-機(物、設備等)-環境”即技術(硬件)和管理(軟件)的思路入手,提出了針對我國目前經濟現狀條件下的高層建筑防火安全體系,即:建立以管理為綱目、技術為手段,突出管理對技術的指導與協調原則的高層建筑防火安全體系。本次研究以有效的解決高層建筑防火為目的,并希望為高層建筑的設計、防火安全評價和應急預案制定等方面研究提供一定的實用價值。