超高層建筑防火設(shè)計(jì)要求及滅火救援研究

近年來(lái)，由于新技術(shù)、新材料的廣泛運(yùn)用高層建筑建筑高度呈現(xiàn)不斷攀升的趨勢(shì)。目前國(guó)際上最高建筑為哈利法塔（又名迪拜塔）位于阿聯(lián)酋迪拜，總高828米、160層。我國(guó)大陸第一高樓為上海環(huán)球金融中心，總高492米。昆明市已建成第一高樓為佳華廣場(chǎng)酒店，總高147.8米、38層，在建和擬建高層建筑527棟，其中在建高層建筑327棟，最高建筑為“欣都隆城”，高度186米，擬建高層建筑200棟，最高建筑為“南亞之門”，設(shè)計(jì)高度333米，81層。
??????? 隨之而來(lái)相繼發(fā)生北京“2.09”央視配樓火災(zāi)，上海“11.15”高層居民住宅火災(zāi)，沈陽(yáng)“2.03”皇朝萬(wàn)鑫國(guó)際大廈等高層建筑火災(zāi)事故，從不同程度反映出高層建筑消防安全現(xiàn)狀與消防部隊(duì)實(shí)際滅火救援能力之間存在不均衡、不對(duì)稱發(fā)展的狀況，消防部隊(duì)針對(duì)高層建筑火災(zāi)的撲救能力受到了極大的考驗(yàn)。本文就昆明市公安消防部隊(duì)超高層建筑滅火救援能力進(jìn)行探討和研究，以期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和不足，尋找解決問(wèn)題的有效途徑。
??????? 一、超高層建筑定義、建筑材料及結(jié)構(gòu)體系
??????? 建筑高度超過(guò)100米的高層建筑通常稱為超高層建筑。超高層建筑的設(shè)計(jì)主要考慮豎向和水平荷載的設(shè)計(jì)，豎向荷載主要指建筑材料、樓內(nèi)設(shè)備及人員等所帶來(lái)的重力荷載，水平荷載主要是指風(fēng)、地震帶來(lái)的側(cè)向荷載。目前超高層建筑用于承受荷載的建筑材料主要有三種，分別為：鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。超高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)體系是指承受豎向和抵抗側(cè)向荷載的構(gòu)建組成形式，大致分為7種形式，分別是：框架體系、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、其他結(jié)構(gòu)，如空間桁架結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)等。
??????? 二、超高層建筑在防火設(shè)計(jì)上的特殊要求
??????? 在我國(guó)《高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)內(nèi)容中規(guī)定超高層建筑除執(zhí)行高層建筑防火設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定外，對(duì)超高層建筑提出了特殊的防火設(shè)計(jì)要求，如：
??????? （一）建筑高度超過(guò)100m的高層建筑，其應(yīng)在電纜井、管道井每層樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔；
??????? （二）建筑高度超過(guò)100m的公共建筑，應(yīng)設(shè)置避難層（間），并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定；
??????? （三）建筑高度超過(guò)100m，且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過(guò)1000m2的公共建筑，宜設(shè)置屋頂直升機(jī)停機(jī)坪或供直升機(jī)救助的設(shè)施，并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定；
??????? （四）當(dāng)建筑高度超過(guò)100m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15MPa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時(shí)，應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施；
??????? （五）建筑高度超過(guò)100m的高層建筑及其裙房，除游泳池、溜冰場(chǎng)、建筑面積小于5.00m2的衛(wèi)生間、不設(shè)集中空調(diào)且戶門為甲級(jí)防火門的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外，均應(yīng)設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
??????? 通過(guò)對(duì)規(guī)范的研究，可以了解到超高層建筑從內(nèi)部人員的逃生疏散、火災(zāi)范圍的控制、排煙、供水、固定滅火設(shè)施上均提出了具體和更為嚴(yán)格的要求。
??? 北京、上海等地相繼發(fā)生高層建筑外墻火災(zāi)后，國(guó)家對(duì)高層建筑外墻保溫材料的防火等級(jí)也提出了更高要求。
??????? 三、超高層建筑火災(zāi)面臨的形勢(shì)和難點(diǎn)
??????? （一）高層建筑火災(zāi)呈現(xiàn)新特點(diǎn)。目前我國(guó)部分高層建筑外墻大量使用易燃、可燃建筑材料后，火災(zāi)發(fā)展蔓延的形式不同于以往常規(guī)，呈現(xiàn)由外及內(nèi)、由高到低的新特點(diǎn)，從而增加了消防部隊(duì)撲救高層建筑火災(zāi)的難度。從北京央視配樓、上海高層居民住宅幾起火災(zāi)來(lái)看，均為建筑外墻安裝和使用了大量易燃、可燃建筑材料，如：建筑外墻保溫層使用的聚氨酯泡沫，火災(zāi)在外部引發(fā)后迅速向上或向建筑內(nèi)部蔓延擴(kuò)大，甚至從樓頂向下蔓延（北京央視火災(zāi)就屬于此類），從而導(dǎo)致整棟建筑發(fā)生立體燃燒。此外，室外火災(zāi)一般無(wú)明顯發(fā)展階段之分，由于供氧充足，室外火災(zāi)發(fā)生后很快便會(huì)發(fā)展到猛烈燃燒階段。風(fēng)對(duì)火勢(shì)發(fā)展有決定性影響，尤其露天火災(zāi)受風(fēng)的影響更大，而高層建筑外墻火災(zāi)更是受風(fēng)力的影響，風(fēng)給燃燒區(qū)帶來(lái)大量新鮮空氣，加之高層建筑外墻包裹著大量易燃、可燃材料，促使燃燒更為猛烈。隨著風(fēng)向的改變，火勢(shì)蔓延方向會(huì)相應(yīng)改變。大風(fēng)天氣極易形成飛火，迅速擴(kuò)大燃燒范圍。以上因素導(dǎo)致高層建筑火災(zāi)致災(zāi)時(shí)間的縮短，災(zāi)害范圍和危害性進(jìn)一步擴(kuò)大，從客觀上講對(duì)消防部隊(duì)的反應(yīng)時(shí)間、處置能力也提出了更高的要求。
??????? （二）針對(duì)超高層建筑火災(zāi)呈現(xiàn)的新特點(diǎn)，需要多方面采取有力措施才能有效控制火災(zāi)范圍，減少火災(zāi)損失和人員傷亡。
??????? 1.由于火災(zāi)蔓延速度極快，第一時(shí)間必須要采取撲救措施。第一時(shí)間采取撲救措施并非一定要等消防部隊(duì)到場(chǎng)才能進(jìn)行。近期幾起高層建筑火災(zāi)首先從建筑外部引發(fā)，由于不像建筑內(nèi)部具有完備的防火分隔設(shè)施和固定滅火設(shè)施，建筑外墻的火勢(shì)可以不受任何阻擋，在高空風(fēng)力的作用下迅速沿高層建筑外墻向上、向下或向建筑內(nèi)部蔓延，形成內(nèi)外同時(shí)燃燒的不利局面，此種情況發(fā)生后如果第一時(shí)間不及時(shí)采取撲救措施，往往第一批消防處置力量到場(chǎng)時(shí)已經(jīng)難于在短時(shí)間內(nèi)控制火勢(shì)蔓延。昆明市2009年曾經(jīng)發(fā)生過(guò)一起在建高層建筑外墻火災(zāi)，消防部隊(duì)到場(chǎng)時(shí)，火災(zāi)已經(jīng)被工地的建筑工人使用樓層內(nèi)的施工用水進(jìn)行了有效控制，火勢(shì)沒(méi)有沿建筑外部防護(hù)網(wǎng)繼續(xù)向上和向建筑內(nèi)部蔓延，由于起火樓層較低，第一到場(chǎng)的消防中隊(duì)使用水罐消防車車載炮對(duì)位于7層以下的建筑外墻防護(hù)網(wǎng)實(shí)施了冷卻清理，最終沒(méi)有釀成大火。
??????? 2.消防部隊(duì)滅火救援作戰(zhàn)能力還有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。這里需要思考如果消防部隊(duì)到場(chǎng)前建筑工人不及時(shí)采取有效撲救措施，又或者火災(zāi)發(fā)生或蔓延至高層建筑外墻100米以上的位置，消防部隊(duì)第一到場(chǎng)力量應(yīng)如何采取有效的技、戰(zhàn)術(shù)措施進(jìn)行撲救？
??????? 我們就目前昆明消防部隊(duì)超高層建筑滅火救援工作面臨的形勢(shì)進(jìn)行如下分析：第一種情況，認(rèn)為消防部隊(duì)依靠自身配備的消防裝備可以完成所有火災(zāi)撲救任務(wù)，忽略了高層建筑等場(chǎng)所內(nèi)部固定消防設(shè)施對(duì)完成滅火救援任務(wù)起到的重要作用。目前全國(guó)消防部隊(duì)配備的舉高車輛最高舉高高度為101米，昆明消防部隊(duì)配備的舉高車輛最高舉高高度為68米，火災(zāi)在建筑外墻100米以上的地方發(fā)生或蔓延，要依靠外部移動(dòng)消防設(shè)備進(jìn)行撲救幾乎是不可能完成的任務(wù)，而且也極不安全。此外，由于受道路寬度、高空障礙物、路面承載能力、風(fēng)速、出水時(shí)反作用力等關(guān)鍵因素的影響，舉高車輛是否能在所有火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)舉升到最大高度？這還是個(gè)值得商榷的問(wèn)題。
??? 否則媒體和群眾都將可能被誤導(dǎo)，采用一家新聞媒體對(duì)北京央視火災(zāi)的評(píng)論詞：“央視配樓高度150米，最高的消防設(shè)備只能達(dá)到100米，我們的滅火救援能力就差這短短的50米，火勢(shì)沒(méi)有得到有效控制。”第二種情況，媒體和群眾對(duì)消防部隊(duì)到場(chǎng)時(shí)間、力量調(diào)集、處置措施的看法。這里我們對(duì)一些影響以上環(huán)節(jié)的因素進(jìn)行分析，以探討如何提高消防部隊(duì)撲救超高層火災(zāi)的能力。我們可以計(jì)算這樣一個(gè)時(shí)間，就是消防指揮中心從接到報(bào)警至調(diào)動(dòng)最近中隊(duì)到場(chǎng)出水控火的時(shí)間（以處置超高層建筑100米以上火災(zāi)為例）。
??????? 假設(shè)：
??????? （1）從開(kāi)始接警至下達(dá)出動(dòng)命令需要30秒的時(shí)間（指揮中心采取統(tǒng)一接警，并能同時(shí)下達(dá)多隊(duì)出動(dòng)命令）；
??????? （2）中隊(duì)接到出動(dòng)命令至消防車駛離車庫(kù)需要1分鐘；
??????? （3）路途行駛需要時(shí)間按照中隊(duì)轄區(qū)5分鐘內(nèi)可以抵達(dá)進(jìn)行計(jì)算（這個(gè)時(shí)間受劃分中隊(duì)轄區(qū)的合理性、道路交通實(shí)際情況、駕駛員對(duì)道路的熟悉情況等多種因素影響）；
??????? （4）到場(chǎng)后火災(zāi)發(fā)生在100米以上的高層或已經(jīng)蔓延至100米以上時(shí)，消防隊(duì)員遇到最有利的情況，消防電梯和建筑內(nèi)部室內(nèi)消火栓系統(tǒng)可以正常使用，消防隊(duì)員按預(yù)先設(shè)定的任務(wù)分工攜帶水槍、水帶、分水器等器材從停車位置進(jìn)入消防電梯需要1分鐘（如果不提前進(jìn)行實(shí)地“六熟悉”和演練，明確任務(wù)分工、停車順序和停車位置，掌握消防電梯位置，中隊(duì)很難做到在停車1分鐘之內(nèi)首批內(nèi)攻人員全部進(jìn)入消防電梯）；
??????? （5）乘坐消防電梯從地面至100米的高度耗時(shí)約為1分鐘；（消防隊(duì)員需要提前掌握火災(zāi)情況，判斷起火層位置，并熟悉消防電梯操作方法，在起火層下層或下2層停靠電梯）；