王銘珍
隨著建材工業(yè)的發(fā)展,各國的建筑業(yè)興旺發(fā)達(dá)起來,其中一個重要標(biāo)志,就是高層和超高層建筑的大量出現(xiàn)。
按照消防術(shù)語,高度在24~100米的建筑為高層建筑;高度超過100米,或樓層在40層以上的建筑為超高層建筑。
目前,世界上最高的建筑是阿聯(lián)酋迪拜塔,高700米。我國高層建筑有10萬多棟;最高的建筑是上海環(huán)球金融中心,高632米。香港特區(qū)的最高建筑為中銀大廈,高370米,有75層。北京最高的建筑是國貿(mào)三期,高330米。北京現(xiàn)有高層建筑8000余棟,其中高度超過100米的多達(dá)60余棟。
中國有兩句古語,叫“高瞻遠(yuǎn)矚”,“高屋建瓴”,意思是站在高處可以看得更遠(yuǎn)。
是不是住的樓層越高越好呢?也不一定。
高樓失火不鮮見
20世紀(jì)70年代曾經(jīng)有部轟動一時的經(jīng)典災(zāi)難片《火燒摩天樓》,這是全球第一部以摩天樓火災(zāi)為題材的巨制。一幢位于美國舊金山市中心的摩天大樓頂樓內(nèi),正舉行落成典禮。因電線短路,下層突然冒出熊熊烈火,不久漸漸蔓延到頂樓,所有賓客被圍困。一些人被熱浪拋出窗戶,另有一些人不堪火烤跳樓解脫。據(jù)說該片公映后曾一度引起大眾對高樓防火安全的關(guān)注。
最近幾年,高層和超高層建筑火災(zāi)在世界各地屢見不鮮。盡管這些建筑一般都配備了較先進(jìn)的消防設(shè)施,可一旦起火,人們往往還是措手不及。
國外超高層建筑發(fā)展較早,距今已有60多年之歷史,其中以美國為最早,建成的超高層建筑也最多,相應(yīng)的,美國的超高層建筑火災(zāi)也較多。
1980年2月10日,美國30層高的希爾頓飯店發(fā)生火災(zāi),死亡8人,650人受傷。1980年6月23日,美國42層的紐約市常斯特克辦公大樓發(fā)生火災(zāi),137人受傷。1995年4月19日,美國俄克拉荷馬市聯(lián)邦辦公大樓發(fā)生火災(zāi),死亡168人。2001年9月11日,美國紐約2棟110層、高413米的世界貿(mào)易中心大樓先后遭到兩架被恐怖分子劫持的客機撞擊,隨后發(fā)生火災(zāi),死亡5451人,2100人受傷。
歐洲、亞洲地區(qū)超高層建筑的發(fā)展盡管起步稍晚一些,也發(fā)生過數(shù)起震驚世界的大火。1971年12月25日,韓國漢城22層的大然閣飯店發(fā)生火災(zāi),死亡163人,60人受傷。1974年21日,巴西圣保羅42層的焦馬大樓發(fā)生火災(zāi),死亡179人,300人受傷。
2009年2月9日,位于北京市朝陽區(qū)東三環(huán)路東的中央電視臺新址在建配樓附屬文化中心因有人違規(guī)燃放大型禮花彈發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)。著火時建筑主體結(jié)構(gòu)早就告竣,已進(jìn)入收尾階段,部分房間業(yè)主已進(jìn)駐安裝設(shè)備。
煙囪效應(yīng)逃生難
我國氣象專業(yè)中,有“高樓風(fēng)”一詞,意思是說,在高樓林立的街道上,因受高大建筑物的阻礙,風(fēng)速和風(fēng)向能夠發(fā)生改變,有時還會形成旋風(fēng)或強風(fēng),危及行人安全。
在自然界,也有一個盡人皆知的現(xiàn)象,叫“風(fēng)助火勢”,意思是空氣流動會助長火勢。在高層建筑面前,風(fēng)速會隨著建筑物高度的增加而相應(yīng)加大。據(jù)測定,如果在建筑物10米高處的風(fēng)速為5米/秒;那么在30米高處的風(fēng)速為8.7米/秒;在60米高處的風(fēng)速為12.3米/秒;在90米高處的風(fēng)速為15米/秒。也就是說,樓越高,風(fēng)速越大,火災(zāi)發(fā)生時火勢擴大蔓延也會越快。
央視新址在建配樓起火初期,地面風(fēng)速為0.9米/秒,估計其頂層159.68米的高度,風(fēng)速不低于20米/秒。北京市消防局副局長駱原認(rèn)為,這場火災(zāi)蔓延如此之快,與建筑材料、建筑物高度都有直接關(guān)系,30層的高樓,樓頂上的風(fēng)力很大,對火勢蔓延產(chǎn)生了直接影響。
另外,正常使用的高層和超高層建筑有豎向的各種通道,比如樓梯、管道等,這些內(nèi)部通道會在火災(zāi)發(fā)生時變?yōu)槿舾蓚€豎向火洞,使得煙氣通過這些管道向上升騰,最終在建筑里形成煙囪效應(yīng),助長了火勢蔓延,所以高層建筑中,豎向火的蔓延一定比橫向火蔓延的速度快。這也是為什么超高層建筑失火時,就怕垂直方向上煙霧毒氣的擴散。
據(jù)測算,高樓失火時,煙霧毒氣垂直擴散的速度是3~4米/秒,只需1分鐘左右,煙霧就可以擴散到幾十層高的大樓。因此,在超高層建筑火災(zāi)中,70%~80%的死者是由于煙霧毒氣致命的。
上海市消防局曾在金茂大廈做過一次特殊的測試,讓數(shù)名消防隊員從85層(250米)高處,輕裝快步跑下去,終點是首層的安全出口處。當(dāng)時的最快記錄為35分鐘。這意味著,火災(zāi)發(fā)生時,人的行進(jìn)速度遠(yuǎn)比煙霧的擴散速度慢得多。此時,除非身著防毒面具和耐火服裝,否則,常人是很難在火災(zāi)發(fā)生時從100層之上的超高層建筑中逃生的。
為避免煙囪效應(yīng),盡量少用可燃材料和燃燒時能產(chǎn)生大量煙霧毒氣的建材非常重要,而且在設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)限制建筑內(nèi)的大面積空間,盡量周密考慮防火防毒分隔和排煙設(shè)施。
中庭失火最危險
在超高層建筑火災(zāi)中,火勢最容易擴大蔓延的部分是它的中庭部分。
何謂中庭?即在建筑中央或前庭所設(shè)置的一個大空間,在中庭內(nèi)可以設(shè)置山、水、花草、樹木,有人也因此把中庭叫做“四季庭”、“共享空間”。這個空間,有的高達(dá)10多層,或20多層,人們站在各層的游廊內(nèi),就可觀賞中庭景色。
按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定:中庭同回廊房間相通的門窗,應(yīng)采用2級防火門窗。門窗應(yīng)能阻煙阻火,并設(shè)置自動噴水滅火設(shè)備和自動報警設(shè)備。如果不采取這些消防設(shè)施,或者這些設(shè)施失效,發(fā)生火災(zāi)時則會在瞬間之內(nèi)火燒通天,形成全樓性的災(zāi)難。
央視新址在建配樓即有中庭,那是一個10多層樓高的共享空間。著火時,其防火門窗、自動噴水滅火裝置等均未啟用,中庭也對火勢的迅速擴大蔓延起到了推動作用。
防火核心在自防
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,超高層建筑火災(zāi)的撲救是非常困難的。
仍以央視新址在建配樓這場火災(zāi)為例。大火發(fā)生后,北京市消防局迅速調(diào)派27個消防中隊、85輛消防車趕赴現(xiàn)場。投入救援的消防官兵多達(dá)595人。但是,大樓高于60米的火勢仍然無法完全控制。因為這場火是從大樓頂部開始燃燒的。當(dāng)北京最先進(jìn)的98米高的云梯消防車抵達(dá)時,仍然無能為力,它也夠不著150多米高的大樓頂部。
由于多數(shù)消防車上的水槍只能達(dá)到60米,大樓施工中暫時安裝的高壓消防豎管已經(jīng)拆除,樓內(nèi)永久性消防供水系統(tǒng)尚未投入使用。滅火水源的缺失使得這場大火持續(xù)延燒6個小時,直到次日凌晨2時才被撲滅。
對于超過100米的高樓失火,專業(yè)人士的基本判斷是,“如
果大樓內(nèi)部自身的消防系統(tǒng)不起作用,靠外部救援撲滅大火幾乎不可能”。
高樓真正的防火體系核心在于自防。一般消防教程所使用的概念是:300平方米以內(nèi)依靠內(nèi)部噴淋系統(tǒng),300平方米以上則需要消防栓——美國人45年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)是,水噴淋的成功率為98%。
超高層建筑火災(zāi)撲救,通常是以戰(zhàn)斗班為一組,計有7~8名消防隊員,攜帶滅火器具同時到達(dá)起火樓層。如果沒有消防電梯,徒步經(jīng)樓梯登上100米以上樓層,消防隊員將會筋疲力盡,喪失救火能力。
1980年6月28日,北京市消防局曾組織15名消防隊員在長椿街203號樓舉行過一項攀登樓梯體能測試。該樓12層,高34米。測試人員身著消防戰(zhàn)斗服,腳踏戰(zhàn)斗靴,手提兩節(jié)水帶,身背1節(jié)水槍。登上頂層時,他們的心率都超過180次/分鐘,呼吸數(shù)都超過40次/分鐘。這是短跑運動員最高極限心率值和呼吸次數(shù)值。換句話說,無論身體多么強壯的消防隊員,讓他快步攀登100米以上的高樓,也會力不從心,無法展開救援工作。
為了預(yù)防火災(zāi),國家規(guī)范要求,超高層建筑必須提高耐火等級,采用鋼筋混凝土等不可燃建材建造。裝修材料、保溫材料、隔音材料等也必須是不燃燒材料。關(guān)于超高層建筑玻璃幕墻的安全,也有特別的規(guī)定?!陡邔用裼媒ㄖO(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定:玻璃幕墻的窗間墻、窗檻墻的填充材料應(yīng)采用巖棉、礦棉、玻璃棉、硅酸鋁棉等不燃燒材料。當(dāng)其外墻面采用耐火極限不低于1小時的墻體時,填充材料也可采用阻燃泡沫塑料等難燃燒材料。對不設(shè)窗間墻和窗檻墻的玻璃幕墻,必須在每層樓板外沿玻璃幕墻內(nèi)側(cè)設(shè)置高度不低于0.8米的實體裙墻,其耐火極限不應(yīng)低于1小時,應(yīng)為不燃燒材料制成。這樣做有利于阻止和限制火災(zāi)在垂直方向蔓延。
不過,現(xiàn)實生活中,這些規(guī)定被大大打了折扣。
現(xiàn)代建筑時興采用鈦鋅板和玻璃幕墻外立面,內(nèi)部采用聚苯乙烯擠塑板保溫。這都為高樓火災(zāi)埋下了隱患。建材商夸口說這些輕質(zhì)建材是耐火阻燃的。實際上它們是可燃的,而且燃燒速度極快,不到半小時,能竄燒至30層樓上。因聚苯乙烯擠塑板引起的火災(zāi),在我國也曾發(fā)生過。2005年8月2日,安徽蒙牛乳業(yè)馬鞍山有限公司冷庫火災(zāi),就是聚苯乙烯擠塑板所引起的。參加救援的消防隊員3死2傷。
另外,輕質(zhì)建材在燃燒時,還會產(chǎn)生大量濃煙和毒氣。這種毒氣吸入過多,還有使人致癌的危險。
飛機滅火有局限
按照我國《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045~95(2001年版)規(guī)定:“建筑高度超過100米,且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過1000平方米的公共建筑,宜設(shè)置屋頂直升機停機坪或供直升機救助的設(shè)施?!?/p>
與此相適應(yīng)的就是要建立航空消防隊。日本東京消防廳設(shè)有直升機消防隊,擁有7架消防直升機;我國臺灣地區(qū)的臺北市也設(shè)有直升機消防隊,擁有8架消防直升機。
1972年2月4日,巴西圣保羅市高31層的安德拉斯大樓發(fā)生火災(zāi),當(dāng)局出動11架直升飛機,經(jīng)過4小時的營救,從該樓的屋頂停機坪上救出400多人。
我國的高樓消防中也有直升飛機的身影。目前我國已具有改裝消防用直升飛機的能力。我國利用“水轟五”改制的滅火飛機速度快、載水量大,曾成功撲滅青島黃島油庫大火。未來該系列水上飛機及其后繼型改裝的滅火飛機,可以作為消防直升機的有益補充,在城市超高層建筑火災(zāi)撲救中大顯身手。
據(jù)了解,我國在建的高度超過100米的超高層公共建筑將按規(guī)范設(shè)置直升機停機坪。
不過,總體而言,直升飛機在超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時的作用相對有限。因為高層建筑群本身使周邊空氣氣流變得不穩(wěn)定,火災(zāi)發(fā)生的爆炸等所產(chǎn)生的不穩(wěn)定氣流更會影響飛行質(zhì)量,而且建筑物周邊密集的高樓與當(dāng)時的煙塵,還可能帶來更大的災(zāi)難隱患。直升飛機更多時候只能用于人員營救。
高樓防火有要點
根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定,“建筑高度超過100米的公共建筑,應(yīng)設(shè)避難層(間)”,《規(guī)范》還規(guī)定:“避難層的設(shè)置,自高層建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之間,不宜超過15層”,用于發(fā)生火災(zāi)時為人員提供臨時避難場所。
當(dāng)有火災(zāi)等緊急情況發(fā)生時,高樓上的人員可先就近到避難層暫時躲避,等待救援。在我國已落成的超高層建筑中,大多數(shù)已設(shè)置了避難層。香港的超高層建筑,凡超過40層的樓宇,都必須設(shè)置避難層。上海的瑞金大廈、希爾頓飯店、廣州的國際大廈,北京的國際貿(mào)易中心、京廣大廈等都設(shè)置有避難層。問題是避難層的信息一定要讓居者和當(dāng)?shù)叵狸犞獣?,并保持常年有效狀態(tài),作到萬無一失。
此外,根據(jù)消防安全管理規(guī)定,建筑高度超過24米的建設(shè)工程,應(yīng)當(dāng)安裝臨時消防豎管,在正式消防給水系統(tǒng)投入使用前,不得拆除或停用臨時消防豎管。如果工地附近沒有可用的市政水源,就必須設(shè)置臨時水箱。每個臨時消防水箱要提供10~15分鐘的用水量。
其實,超高層建筑如果防火設(shè)計得體,管理有方,火災(zāi)也不是不可預(yù)防的。而且當(dāng)火情發(fā)生時,能夠及時控制、撲滅,避免人身傷亡也是完全可能的。
[責(zé)任編輯趙菲]