高樓火災(zāi)逃生裝置的研究和分析

尼姝麗　趙利銘　王述洋　薛國磊

摘 要： 對高樓火災(zāi)發(fā)生頻率和危害程度進(jìn)行統(tǒng)計分析，闡述火災(zāi)發(fā)生后受災(zāi)居民心理狀況，同時提出在沒有配置高樓火災(zāi)逃生裝置情況下，居民可選擇的合適逃生途徑，引出配置高樓火災(zāi)逃生用品的必要性.結(jié)合國內(nèi)外高樓火災(zāi)逃生用品設(shè)計和配置現(xiàn)狀，指出該系列用品存在的問題，運(yùn)用現(xiàn)有科技提出一個嶄新的高樓火災(zāi)逃生裝置設(shè)計方向，以保證更多用戶及時高效地進(jìn)行逃生.

關(guān)鍵詞：高樓； 火災(zāi)； 逃生裝置

中圖分類號： TH 112 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

近年來高層建筑成為我國主要發(fā)展的建筑群，但隨之而來的高樓火災(zāi)亦成為國內(nèi)乃至全世界極難攻克的問題.因?yàn)楦邩墙Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員密集，同時樓梯、豎井等會產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，致使煙霧彌漫，助長火勢蔓延，造成嚴(yán)重傷亡.因此，降低我國高樓火災(zāi)發(fā)生率，更好地保護(hù)居民的生命財產(chǎn)安全，成為我國保障人民安居樂業(yè)，創(chuàng)建和諧社會需解決的最迫切的問題.為了緩解這一狀況，一方面政府可采取相應(yīng)措施提高人們的防火防患意識，另一方面可號召人們配置消防用品，保證發(fā)生火災(zāi)后能夠及時撲滅火災(zāi)或逃生.根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒[1]可知，我國高樓火災(zāi)發(fā)生頻率高居不下，2009—2011年高樓火災(zāi)發(fā)生情況如表1所示.消防設(shè)備可救援高度遠(yuǎn)低于高層建筑的高度：消防水罐車噴水滅火高度為8層樓，最高云梯車舉高能力僅僅15層樓.15層以上高層建筑失火，該類救援裝置無用武之地，同時消防隊(duì)即使第一時間接受報警，但因救援設(shè)備機(jī)動性差、體積龐大、道路交通阻塞等問題延誤救援時機(jī)，而且該類裝置救援能力有限，發(fā)生特大火災(zāi)時所起作用有限.居民能否進(jìn)行有效自救成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)，因此高樓火災(zāi)逃生裝置的研究與設(shè)計逐漸成為業(yè)界研究的熱點(diǎn).

1 火災(zāi)發(fā)生時居民心理狀況分析

近些年我國火災(zāi)發(fā)生率高，傷亡大.經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)一個重要因素：建筑的疏散通道和安全出口被堵或被鎖住，使得火災(zāi)中居民產(chǎn)生驚慌失措的心理，從而導(dǎo)致踐踏、跳樓、窒息等狀況發(fā)生.因此，為保證全面研究與分析高樓逃生裝置，對火災(zāi)發(fā)生時居民心理狀況的分析是必不可少的.

1.1 驚慌恐懼心理

大多數(shù)火災(zāi)的發(fā)生和自然災(zāi)害一樣，有突發(fā)性的特征，所以居民面對火災(zāi)時一般比較恐懼，同時火災(zāi)發(fā)生時一般會伴隨有濃煙、火焰、刺激性氣味等現(xiàn)象，這就更促使居民產(chǎn)生驚慌不安的心理.根據(jù)心理學(xué)家對人類緊張程度的分析可知，在某一范圍內(nèi)緊張程度越高，處理事情的能力會越差，而且面對火災(zāi)時多數(shù)人會處于高度緊張的狀態(tài).突發(fā)狀況時人們的心理情況如圖1所示[2].居民心理上的恐慌會隨著環(huán)境變化轉(zhuǎn)變成更高一層的恐懼，從而降低理智思考的能力，導(dǎo)致悲劇的發(fā)生.

1.2 從眾型心理

從眾型行為是指面對火災(zāi)，多數(shù)居民為了尋找安全的避難場所或逃生通道從不同方向集聚而來.大多數(shù)人在這樣的慌亂情況下，理智思考的能力已很低，所以會不約而同地認(rèn)為聚到一個地方是安全的.但是這樣的情況容易發(fā)生踐踏、擁堵的情況.

1.3 趨光心理

向光性是人的特性，尤其是生活水平日益提高的現(xiàn)在，人們基本生活在明亮的環(huán)境中.當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，濃煙密布，電力系統(tǒng)關(guān)閉，人們處在黑暗中，變得恐懼、不安、煩躁.因此出現(xiàn)光亮?xí)r，人們會習(xí)慣性地向有光的方向奔去，如此才認(rèn)為是安全的.但是有光的地方很可能就是火源，所以無意中就已進(jìn)入危險地帶.

1.4 色彩心理

產(chǎn)品的顏色給人一種最先導(dǎo)入的感覺.一件產(chǎn)品的色彩是否處理妥當(dāng)，不僅可彌補(bǔ)造型中的不足還可博得消費(fèi)者青睞，減輕居民的不安和恐懼感.雖然顏色本身沒有愛憎、真假、吉兇等標(biāo)識，不過由于人們具有某種心理效應(yīng)，因此很多時候顏色便有了擬人化的感覺，用來表示某種特定的含義.

紅色有熱情、積極、樂觀、吉祥等效應(yīng)；黃色在東方有尊貴、優(yōu)雅的意味；藍(lán)色通常象征永恒、深遠(yuǎn)和幻想；白色普遍被認(rèn)為是圣潔的顏色等.因此，高樓逃生裝置的設(shè)計應(yīng)合理運(yùn)用色彩心理學(xué)，保證設(shè)計的裝置安全適用的同時能夠有效地減緩居民的心理壓力.

2 國內(nèi)外高樓火災(zāi)逃生裝置現(xiàn)狀

專家提示，若家中沒有配置有效的高樓逃生裝置，發(fā)生火災(zāi)后應(yīng)冷靜沉著，選擇正確的逃生途徑：盡快離開房間，盡量暴露，保證搜救人員容易發(fā)現(xiàn)，從樓梯逃跑，撲滅火苗，靠墻躲避，合理跳樓，管道逃生.綜上所述，沒有有效的高樓逃生裝置，人們的逃生方法、途徑異常被動.因此國內(nèi)外應(yīng)加緊對高樓逃生裝置的研究步伐.

2.1 國內(nèi)高樓火災(zāi)逃生裝置現(xiàn)狀

2010年11月15日14時，上海余姚路膠州路一棟高層公寓的大火引起社會對高樓逃生裝置的關(guān)注.目前國內(nèi)比較成熟的高樓火災(zāi)逃生裝置主要有：

（1） 奧勃龍高樓火災(zāi)逃生裝置[2].該裝置巧妙地運(yùn)用了地球引力、杠桿原理、重量與杠桿翹動的偏心輪產(chǎn)生的摩擦系數(shù)成正比的原理，解決了一直以來困擾人們高樓救援和下降的問題，同時幾乎可適用于包括婦孺老幼在內(nèi)的所有人群.

（2） 基于彈簧的高樓逃生器.該裝置是通過對螺旋彈簧施加扭矩，增大或減小螺旋彈簧和鋼絲繩之間的摩擦力，最終可自由控制降落速度.

（3） 逃生電梯.該裝置使用專用電源供給能量，電梯轎廂和纜繩通過特殊設(shè)計，能夠保證火災(zāi)發(fā)生后電梯依然可正常工作，且極其牢固，可為用戶提供一個安全通道.

另外還有離心摩擦式高樓安全逃生器、流動液體阻尼式高樓逃生器[3]以及以巧力夾高樓自救逃生裝置等.

2.2 國外高樓火災(zāi)逃生裝置現(xiàn)狀

（1） 德國發(fā)明的新型逃生電梯——折疊式可充氣逃生艙.該裝置提前以5個為單位被安置于高樓樓頂.火災(zāi)發(fā)生時，救援人員開啟激活按鈕，該裝置將自動充氣，之后沿著建筑邊緣下降.用戶可及時乘坐“電梯”逃生.

（2） 阿根廷設(shè)計外掛逃生電梯[4].該裝置由嵌齒輪和單軌道兩部分組成，每個軌道上安裝有載人電梯.火災(zāi)發(fā)生后，運(yùn)用緊急專門供電裝置，對用戶進(jìn)行救援和疏散，降低傷亡和經(jīng)濟(jì)損失.

（3） 電磁逃生系統(tǒng)[4].該系統(tǒng)由美國研究人員開發(fā)，其核心是在建筑的每個轉(zhuǎn)角處設(shè)置一個升降豎井，內(nèi)部安裝電磁片，每戶居民家中配置與電磁片相關(guān)的金屬救生衣.電磁片對金屬救生衣有一定排斥力，一旦發(fā)生火災(zāi)，用戶穿上金屬救生衣跳入救生井中，排斥力與用戶重力相反，可保證用戶低速安全著陸.

（4） 摩天大樓逃生輪.Kevin Stone受漁線輪啟發(fā)，設(shè)計出該套救生裝置，如圖2所示.其設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn)在于內(nèi)部設(shè)置一套離心式制動系統(tǒng)，用戶可自行控制下降速度，巧妙結(jié)合線軸、制動塊、制動盒之間的連接，保證使用者平穩(wěn)安全著陸.測試顯示，百層高大樓逃生只需花費(fèi)4 min.

（5） 設(shè)計師Sin Sun Ho的高樓繩降逃生裝

置如圖3所示.該裝置如同鋼鐵俠的手套，其內(nèi)部配置有鋼繩和緩降裝置.使用時將手伸進(jìn)“手套”，握住把手即可解鎖，通過自身重力安全達(dá)到地面.

2.3 國內(nèi)外高樓火災(zāi)逃生裝置分析

綜上所述，國內(nèi)外高樓火災(zāi)逃生裝置存在的問題有：

（1） 大部分裝置是緩降類的設(shè)計，且均需有一個固定點(diǎn).若是火勢已蔓延至全棟樓，使用這類緩降裝置，將會有墜落、灼傷的危險.

（2） 這類裝置造型冰冷，沒有親和力.用戶一般將其放置于家中不起眼的地方.突發(fā)火災(zāi)時會無法及時找到，所以有其局限性.

（3） 有一部分是救援系統(tǒng)，與建筑融為一體，科技含量較高，成本也較大.這類系統(tǒng)在美國、英國、德國等發(fā)達(dá)國家可得到一定發(fā)展；在我國由于自身的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不能保證這類系統(tǒng)的普及，因此在國內(nèi)高科技救援系統(tǒng)可行性不大.

3 解決思路

目前國內(nèi)外高樓火災(zāi)逃生裝置均存在一定的局限性.這類裝置基本需要依附高樓才可進(jìn)行工作，沒有獨(dú)立性，如若火災(zāi)引起建筑倒塌、建筑附屬物墜落，則這類裝置將不能起到救援作用.針對以上問題，筆者認(rèn)為可對高樓火災(zāi)逃生裝置作以下設(shè)想：

（1） 若救援裝置可載使用者飛離火災(zāi)現(xiàn)場并至安全地帶，救援效果將會更好.其飛行功能可借鑒直升機(jī)飛行原理：直升機(jī)發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋翼提供升力，把直升機(jī)舉托在空中，單旋翼直升機(jī)的主發(fā)動機(jī)同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機(jī)載陀螺儀能偵測直升機(jī)回轉(zhuǎn)角度并反饋至尾槳，通過調(diào)整小螺旋槳的螺距可抵消大螺旋槳產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速下的反作用力.

（2） 使用者乘坐救援裝置時，可自行控制飛行速度和方向，保證乘坐時的舒適性和安全性，以及到達(dá)目的地的準(zhǔn)確性.

（3） 裝置造型應(yīng)美觀大方，與用戶家居環(huán)境相適應(yīng)，以便不使用時，可放在家中顯而易見位置，猶如家具一樣，以保證使用者自愿購買，增加普及程度以及發(fā)生火災(zāi)時可在第一時間發(fā)揮救援作用.

（4） 嚴(yán)格控制裝置成本，以使更多的中國居民能購買使用.適當(dāng)簡化裝置設(shè)計，使用輕量化材料，減輕發(fā)動機(jī)負(fù)重.

（5） 該類裝置設(shè)計應(yīng)符合用戶的心理需求，以保證用戶使用時沒有恐懼感，反而有安全感.

4 可行性分析

（1） 技術(shù)方面.國內(nèi)外飛行技術(shù)已非常成熟.目前墨西哥一家公司嘗試設(shè)計一種新型背負(fù)式“直升機(jī)”Libelula[5]，如圖4所示.人們可將它穿在背上升至空中，整個裝置在氫燃料筒的驅(qū)動下運(yùn)作.該公司表示，Libelula將是世界上最輕的直升機(jī)，可通過碳素纖維胸衣綁在人身上.運(yùn)用類似技術(shù)，使用防高溫防火材料進(jìn)行輔助設(shè)計，成功研制飛行式逃生裝置將不是問題.

（2） 市場方面.根據(jù)最新的“高樓趨勢報告”可知，2011年全世界建成的200 m以上高層建筑有81座，2013年建成73座.2000—2013年全世

界高層建筑增長率達(dá)318%[6].根據(jù)我國公安部消防局統(tǒng)計，截至2009年底，大陸高層建筑約有19萬座，其中：居住高層12.5萬座，辦公樓、酒店、學(xué)校等公共建筑7萬座，近1 699座的高度超過100 m[7].因此該救援裝置有較大的市場.

5 結(jié) 語

世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶給人們更多的物質(zhì)享受和精神慰藉，應(yīng)運(yùn)而生的高層建筑在給予人們心理和生理上優(yōu)越感、自豪感、舒適感的同時，也在悄無聲息地威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全.高樓火災(zāi)發(fā)生頻率隨著高層建筑的數(shù)量增加而增加，消防設(shè)備的發(fā)展速度遠(yuǎn)比不上高層建筑發(fā)展的速度，這一矛盾促進(jìn)了高樓火災(zāi)救援裝置的發(fā)展.經(jīng)過不懈努力，救援裝置的設(shè)計日趨成熟，但仍存在局限性.為進(jìn)一步保證人民生命財產(chǎn)安全，社會和諧穩(wěn)定，國家繁榮發(fā)展，設(shè)計先進(jìn)的、高效的高樓火災(zāi)逃生裝置是眾望所歸的.

參考文獻(xiàn)：

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[5] 楊先碧.六大發(fā)明與創(chuàng)新：綜合科技，創(chuàng)意新技術(shù)：高樓火災(zāi)逃生保護(hù)傘[J].發(fā)明與創(chuàng)新：綜合科技，2011（1）：38-39.

[6] 筑龍網(wǎng).亞洲統(tǒng)領(lǐng)2013年世界最高建筑[EB/OL].[2014-01-20].http：∥news.zhulong.com/

[7] 公安部消防局.2009 中國消防年鑒[M].北京：中國人事出版社，2009.