大跨度、大空間建筑火災(zāi)風(fēng)險及撲救措施研究

王洋

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，建筑領(lǐng)域各種新技術(shù)、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，建筑功能以及規(guī)模體量越來越復(fù)雜龐大。大跨度、大空間建筑由于構(gòu)造相對簡單、內(nèi)部空間龐大、施工迅速等優(yōu)點，在大型綜合體、展覽館、體育場館以及各類工業(yè)企業(yè)、倉儲物流等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工作實際，認(rèn)真分析研究了大空間、大跨度建筑火災(zāi)風(fēng)險特點、火災(zāi)處置原則、人員疏散搶救、建筑預(yù)防倒塌、火場排煙、現(xiàn)場警戒等內(nèi)容，進(jìn)一步探索火災(zāi)撲救的良好對策。

關(guān)鍵詞：大跨度；大空間；火災(zāi)風(fēng)險；撲救措施

近年來，大跨度、大空間建筑給生產(chǎn)生活帶來極大便利，同時由于建筑面積大、內(nèi)部火災(zāi)荷載高、支撐結(jié)構(gòu)跨度大等原因，一旦發(fā)生火災(zāi)極易造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，教訓(xùn)極其慘痛，令人深思。

一、大跨度、大空間建筑的定義及其特點

一般來說，我們普遍把跨度超過30米的混凝土建筑或者跨度大于60米的鋼結(jié)構(gòu)建筑定義為大空間、大跨度建筑。從功能上來講，民用方面主要包括大型城市商業(yè)綜合體、大型展覽館、體育運(yùn)動館等公共建筑和高鐵、航空等交通樞紐建筑，工業(yè)方面還有大型機(jī)械加工、糧食加工以及倉儲物流等廠房庫房建筑。由于使用性質(zhì)以及工藝的需求，這些建筑普遍跨度大、舉架高、空間面積大，以轄區(qū)某大型綜合性糧油加工企業(yè)為例，總占地面積66萬平方米，擁有9萬噸食用油中轉(zhuǎn)儲罐、22萬噸散糧庫容，8條生產(chǎn)線，企業(yè)廠房、庫房均為大跨度、大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑，最大生產(chǎn)車間建筑面積12791平方米，最大庫房9889平方米。

（一）結(jié)構(gòu)樣式多，承重支撐較少

主要分為平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)兩大類。其中，平面結(jié)構(gòu)體系常見的有：桁、剛架、拱式結(jié)構(gòu)等；空間結(jié)構(gòu)常見的有網(wǎng)架、折板、薄殼、懸索以及網(wǎng)殼等，為了形成較大的平面和立體空間，這些結(jié)構(gòu)普遍承重支撐較少，發(fā)生火災(zāi)后坍塌的風(fēng)險遠(yuǎn)超普通混凝土建筑。

（二）鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)應(yīng)用普遍

筆者對轄區(qū)現(xiàn)有68棟大空間、大跨度建筑進(jìn)行走訪了解，發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)包括鋼結(jié)構(gòu)（約占60%，主要承重構(gòu)件由鋼材構(gòu)造，梁、柱都是鋼材，普遍采用鋼材加噴防火涂料）、磚混結(jié)構(gòu)（約占16%，承重構(gòu)件主要使用磚和混凝土）、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（約占24%，承重邊墻和柱由鋼筋、混凝土制成，橫梁為鋼材加噴防火涂料），但是企業(yè)考慮鋼結(jié)構(gòu)施工迅速、結(jié)構(gòu)簡單、空間巨大等特點，普遍采用鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)。

（三）鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火，火災(zāi)時易坍塌

鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，塑性、韌性好，自重輕，材質(zhì)均勻，與力學(xué)模型較為吻合，鋼結(jié)構(gòu)制作簡便，施工期較短。但是從防火安全角度來看，鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性比較差，耐熱不耐火，不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限僅為10-20分鐘，在攝氏600度的環(huán)境中就會失去承載力，而在低溫環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)又可能會發(fā)生脆性斷裂。如果火災(zāi)發(fā)現(xiàn)不及時或控制不及時，很容易超過耐火極限時間，引發(fā)建筑局部變形甚至引發(fā)坍塌，造成人員傷亡。

（四）建筑存在電磁屏蔽，通信聯(lián)絡(luò)困難

由于建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部工藝流程等因素的影響，大跨度建筑普遍會出現(xiàn)電磁屏蔽，造成火場通信信號間斷或連接不暢，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防員進(jìn)入內(nèi)部內(nèi)攻時通訊受阻，極易造成人員失聯(lián)。今年以來，我轄區(qū)消防站已針對48家大跨度、大空間廠（庫）房類建筑開展實戰(zhàn)演練，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)許多需要信號傳輸?shù)脑O(shè)備均出現(xiàn)不同程度的信號失聯(lián)現(xiàn)象，如4G單兵圖傳系統(tǒng)的信號通常會發(fā)生間續(xù)性卡頓現(xiàn)象；紅外熱像儀由于內(nèi)部存在許多工藝熱源導(dǎo)致無法準(zhǔn)確識別等情況。

（五）設(shè)計與使用存在偏差，初期火災(zāi)技防能力弱

一般來講，從防火設(shè)計環(huán)節(jié)來說大跨度建筑大多屬于丁、戊類。而現(xiàn)行的消防法規(guī)、監(jiān)督規(guī)范對大跨度建筑沒有作具體的規(guī)定，僅按照丁、戊類進(jìn)行設(shè)計和施工，在建筑工程消防審建過程中大多盲目依從于性能化設(shè)計和專家論證，導(dǎo)致建筑存在很多先天性隱患。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是在防火分區(qū)的劃分上標(biāo)準(zhǔn)相對較低，比如說根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）相關(guān)要求，一、二級耐火等級的丁、戊類廠房無論是單層還是多層其每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積是不限的，導(dǎo)致廠房越建越大，而受制于防火分隔消防產(chǎn)品的型式等客觀因素，在防火分隔上缺乏有效手段，很難形成有效的防火分區(qū)；二是建筑消防設(shè)施設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，尤其是對于一些丁、戊類廠房、庫房，按照規(guī)范要求如自動報警以及自動噴水滅火等設(shè)施均不需配備。后期在使用過程中，建設(shè)單位隨意突破丁、戊類使用性質(zhì)，造成先天性火災(zāi)隱患；三是忽視火災(zāi)技防能力設(shè)計，由于現(xiàn)行規(guī)范主要對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計進(jìn)行要求，對防火設(shè)計處于空白且多依賴于防火性能設(shè)計、專家論證，而性能化設(shè)計僅僅是對初期火災(zāi)人員疏散進(jìn)行了論證。缺少了有效的技防措施，初期火災(zāi)很難有效發(fā)現(xiàn)并得到控制。四是缺乏有效的特殊消防設(shè)施，現(xiàn)有技防能力不足。經(jīng)濟(jì)社會在飛速發(fā)展，新需求不斷涌現(xiàn)，但是消防產(chǎn)品領(lǐng)域卻裹足不前，難以適應(yīng)新需要。因此，迫切需要研發(fā)配備專門針對大跨度、大空間建筑物的自動消防設(shè)施。

二、火災(zāi)風(fēng)險及撲救難度分析

大跨度、大空間建筑火災(zāi)具有火災(zāi)荷載大、發(fā)展蔓延快，高溫?zé)煔夥e聚、人員疏散困難、功能布局復(fù)雜、內(nèi)攻風(fēng)險較高、結(jié)構(gòu)易坍塌、滅火強(qiáng)度大等特點。

（一）火災(zāi)負(fù)荷大，火勢擴(kuò)散迅速

建筑內(nèi)部存放大量的可燃、易燃物料，如糧油食品加工企業(yè)榨油車間、成品油倉庫等，這些部位一旦起火，如果不能第一時間有效滅火，鋼制外墻和頂棚很難阻攔火勢，火勢將迅速進(jìn)入猛烈燃燒階段，很快形成立體燃燒并發(fā)展為大面積火災(zāi)。

（二）耐火等級低，構(gòu)件容易坍塌

建筑結(jié)構(gòu)尤其是鋼結(jié)構(gòu)耐火等級普遍較低，即便施工時經(jīng)過阻燃處理但后期由于維護(hù)不到位等原因普遍達(dá)不到原有耐火等級，發(fā)生火災(zāi)后極易造成坍塌引發(fā)人員傷亡。（衡陽“11.3”火災(zāi)建筑全面坍塌，造成20名消防員犧牲），可見建筑坍塌會對消防員火場搜救帶來很嚴(yán)重的后果。實驗數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)火場溫度達(dá)到400攝氏度以上時鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性開始明顯變化，鋼結(jié)構(gòu)在全負(fù)荷狀態(tài)下，500攝氏度左右時即處于失穩(wěn)邊界。

（三）火場排煙困難，疏散難度大

建筑內(nèi)部可燃物很多，一般無相應(yīng)的防排煙設(shè)施，空氣不能有效流通，燃燒物短時間內(nèi)釋放出大量煙氣，造成視線受阻，而且由于高溫明火導(dǎo)致供電設(shè)備損壞，即便使用專用照明工具也很難辨明周邊環(huán)境，嚴(yán)重影響逃生疏散和滅火救援。

（四）內(nèi)部狀況復(fù)雜，戰(zhàn)術(shù)設(shè)備要求高

此類建筑面積大，工藝流程、內(nèi)部功能分區(qū)和管道線路復(fù)雜?；馂?zāi)一旦發(fā)生，不同工段的火情要求在戰(zhàn)斗展開中分別采取不同戰(zhàn)斗模式和滅火器材，給作戰(zhàn)指揮提出了很高的要求。有些工藝流程非常復(fù)雜，對于初入高溫濃煙火場的消防員而言，諸如進(jìn)入火場關(guān)閘斷氣等操作很難短時間有效實施。

（五）救援力量不足，火場供水困難

一般大跨度、大空間建筑面積都在數(shù)千平米以上，一旦發(fā)生火災(zāi)，將形成大面積、立體式火場，一兩只水槍對于這樣大的火場無濟(jì)于事，轄區(qū)救援力量難以第一時間形成有效的滅火力量。由于可燃物較多、火災(zāi)持續(xù)時間長，滅火用水量明顯比普通建筑火災(zāi)要大很多，必須提前謀劃確?；饒龉┧?/p>

（六）火災(zāi)形式多樣，滅火時間長

建筑內(nèi)部各種貨物、材料大多以堆垛形式存放，火勢一旦蔓延，將通過堆垛間的縫隙和內(nèi)部空洞縱深發(fā)展，易形成堆垛火災(zāi)，如果儲存物品為易燃可燃液體，又會形成液體流淌火，加之建筑存在倒塌風(fēng)險，不能貿(mào)然進(jìn)入火場發(fā)起總攻，火災(zāi)撲救將是一場持久戰(zhàn)。

三、火災(zāi)撲救工作思考及相關(guān)建議

（一）調(diào)足第一出動力量，加強(qiáng)聯(lián)動機(jī)制

一是加強(qiáng)第一出動。指揮中心要高度重視大跨度、大空間建筑火災(zāi)，調(diào)足第一出動力量，初起力量多，供水出水能力強(qiáng)，能第一時間占據(jù)戰(zhàn)斗陣地，形成堵截之勢。全勤指揮部要隨警出動，第一時間到場，統(tǒng)籌指揮各增援力量，實行分片指揮，形成獨(dú)立的作戰(zhàn)片區(qū)。二是及時啟動應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制。優(yōu)先調(diào)集大功率泡沫水罐車、高噴車等特種車輛，快速組成編程，可以形成獨(dú)立作戰(zhàn)體系。要及時向政府匯報，調(diào)集應(yīng)急聯(lián)動力量。三是供水保證不間斷。根據(jù)火場情況劃分不同供水單元，充分利用火場附近市政消火栓，協(xié)調(diào)供水單位保障供水壓力，確?，F(xiàn)場水源充足。要科學(xué)利用周圍水源，根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)派遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)，遠(yuǎn)程供水使用時一般不得影響現(xiàn)場車輛運(yùn)行；重型水罐車吸水時要全流量吸水，多干線供水。

（二）加強(qiáng)火情偵察，科學(xué)展開救人行動

一是科學(xué)偵查火情。偵查人員進(jìn)行建筑內(nèi)部偵查火情必須嚴(yán)格落實各項安全保障措施，要摸準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)，到場后一定要詢問知情人、通過建筑設(shè)計圖紙確定建筑具體結(jié)構(gòu)。如果現(xiàn)場火勢較大，可借助特種偵察器材進(jìn)行火場偵查。通過查看錄像、詢問知情人、調(diào)閱圖紙等方式初步判定著火物質(zhì)以及人員被困情況。二是救人途徑要選準(zhǔn)。廠房（倉庫）人員逃生方向相對比較單一，要充分利用登高設(shè)施救人，內(nèi)攻搜救盡量依靠窗戶邊線實施，要充分利用導(dǎo)向繩、呼救器等，救人小組要隨行配備水槍進(jìn)行保護(hù)，嚴(yán)禁盲目進(jìn)行火場，進(jìn)入火場前留好撤退路線和應(yīng)急方案。

（三）正確選擇進(jìn)攻路線，科學(xué)布置戰(zhàn)斗陣地

一是進(jìn)攻路線要科學(xué)。要根據(jù)建筑特點、火勢蔓延方向和作戰(zhàn)環(huán)境等因素，按照迅速、安全、高效的原則，科學(xué)研究確定進(jìn)攻路線。二是戰(zhàn)斗陣地要安全。陣地的選擇要以控制火勢、消滅火災(zāi)、保證安全為前提，按照便于觀察、進(jìn)攻、轉(zhuǎn)移和撤退的原則，選擇守得住的陣地。同一層面布設(shè)多條進(jìn)攻路線時，做到相向進(jìn)攻、攻防同步、上下設(shè)防。在內(nèi)攻部位和區(qū)域，嚴(yán)禁從煙氣排放口向內(nèi)部射水，增加內(nèi)攻風(fēng)險。三是在內(nèi)部情況不明、內(nèi)攻風(fēng)險較大等環(huán)境條件下，應(yīng)利用滅火機(jī)器人、移動水炮、遙控水炮等裝備，設(shè)置陣地，實施堵截，控火滅火。

（四）排煙散熱要充分，供水保證不間斷

一是排煙要及時準(zhǔn)確。高溫?zé)煔馐腔饒龅淖畲笪ｋU，在接警出動的環(huán)節(jié)就要了解現(xiàn)場煙氣情況，第一時間調(diào)集排煙車等特種車輛器材，到達(dá)現(xiàn)場后及時開展排煙散熱作業(yè)。如果需要破拆建筑，要結(jié)合當(dāng)天風(fēng)向風(fēng)力等科學(xué)確定破產(chǎn)方向和位置，嚴(yán)禁盲目破拆。二是確保物資保障?？諝夂粑麂撈繚M氣、指戰(zhàn)員補(bǔ)水、營養(yǎng)補(bǔ)充是現(xiàn)場保障的根本需求，是落實現(xiàn)場安全的重要環(huán)節(jié)；要根據(jù)天氣情況，做好針對性的現(xiàn)場防熱、防寒，防雨雪冰凍等保障。要第一時間通知醫(yī)務(wù)人員到場，隨時做好指戰(zhàn)員和傷員的醫(yī)療保障工作。三是盡量減少使用他救接口。濃煙環(huán)境下空呼是保護(hù)搜救人員的關(guān)鍵裝備。在使用他救接口、共用空呼的情況下，救人者和被救者的危險性都會大大增加，不僅耗氣量加快至少一倍，且兩人之間有供氣管連接，如遇障礙物影響容易發(fā)生纏繞，在能見度低、環(huán)境復(fù)雜、心理緊張的情況下，導(dǎo)致（被救者）越慌越亂、越亂越慌，產(chǎn)生多余的消耗。因此，如無必要，建議他救接口只在緊急情況下使用，對于被困人員盡量使用消防過濾式綜合防毒面具或者自救呼吸器。

（五）做好火場安全防范，做好突發(fā)應(yīng)急準(zhǔn)備

一是外圍警戒要做好?；馂?zāi)現(xiàn)場要堅決杜絕外圍干擾，加強(qiáng)外圍警戒有利于后方力量到場和供水保障的展開，特別是車輛擁擠、圍觀人群多的地方，能更好實施戰(zhàn)斗展開，也避免對圍觀人員造成意外傷害。二是多方位設(shè)置火場安全觀察員。內(nèi)攻人員要明確簡單有效的聯(lián)絡(luò)信號，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，及時發(fā)出緊急避險信號。三是預(yù)留應(yīng)急救助小組。對于一些復(fù)雜的大型火災(zāi)現(xiàn)場，在內(nèi)攻滅火和救人的同時，必須要在外部預(yù)留應(yīng)急救助小組，隨時掌握內(nèi)部工作情況，一旦內(nèi)攻人員出現(xiàn)緊急情況能夠第一時間開展緊急救助避險。同時也有利于戰(zhàn)斗力量進(jìn)行輪換，確保作戰(zhàn)人員體力。

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