■ 李 陽
淺論高層建筑的安全疏散問題
■ 李 陽
近年來,隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展,城市建設(shè)突飛猛進,高層建筑如雨后春筍般崛起,特別是出現(xiàn)了不少綜合性的高層建筑,這對改善城市景觀和人民居住條件起到了積極作用。高層建筑能夠發(fā)揮其正常的功能作用,除了合理的功能分區(qū)之外,還必須有合理的安全疏散和交通線路設(shè)計,尤其是高層建筑,大型高層公共建筑,功能多樣,交通路線錯綜復(fù)雜。一旦發(fā)生火災(zāi),后果不堪設(shè)想。從已有的火災(zāi)案例來看,高層建筑存在較大的火險隱患,特別是在安全疏散方面問題突出,其防火設(shè)計必須受到重視。
高層建筑火災(zāi)由其自身特點決定,概況起來有4個方面。
1)高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)特別容易蔓延、擴大。一方面由于高層建筑采用大跨度框架結(jié)構(gòu)和靈活的環(huán)境布置,使建筑物開間和隔墻布置復(fù)雜。隨著建筑高度增加,起火前室內(nèi)外溫差所形成的熱風(fēng)壓大,起火后由于溫度變化而引起煙氣運動的火風(fēng)壓大,因而火災(zāi)時煙氣蔓延、擴散迅速。同時,高層建筑室外風(fēng)速、風(fēng)壓隨著建筑物的高度而增大,當(dāng)建筑物高度為90 m時,其頂層的風(fēng)速達(dá)15 m/s。室外風(fēng)速增大,則火災(zāi)煙氣蔓延速度急劇加快。另一方面,大多數(shù)高層建筑都設(shè)有多而長的豎向井管如樓梯井、電梯井、管道井、電纜井、排風(fēng)管道等,一旦室內(nèi)起火,這些豎直通道的煙囪效應(yīng)就會使煙火很容易由建筑物的下層蔓延到上層。
2)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時,人員疏散困難,傷亡慘重。高層建筑內(nèi)居住的人員多而雜,樓層高,垂直疏散距離長,一旦發(fā)生火災(zāi),則疏散困難。當(dāng)火災(zāi)發(fā)展而必須切斷電源時,普通電梯不能使用,僅能靠疏散樓梯進行安全疏散,費時多。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計,在高度60 m的高層建筑內(nèi),人員安全疏散的時間需0.5 h;在高度為150 m的超高層建筑中,則需2 h以上。一旦發(fā)生火災(zāi),人的慌亂心理加上
建筑通道復(fù)雜及樓層多等,使人員疏散難度大,難以安全疏散逃離。同時,火災(zāi)中煙氣在豎直方向上的流動速度是人員疏散速度的100多倍。人員疏散又與煙火蔓延方向相反,人們不得不在煙熏和熱氣流的烘烤中疏散,這就進一步增加了疏散的艱巨性和危險性,被困人群往往因來不及疏散而被煙火熏死或燒死。
3)引起高層建筑火災(zāi)的因素多。高層建筑功能復(fù)雜,電氣化和自動化程度高,用電設(shè)備多且用電量大,漏電、短路等故障的幾率增加,容易形成點火源。另外,由于居住的人員多,人為因素引發(fā)火災(zāi)的機率也會相應(yīng)增多。據(jù)調(diào)查,因吸煙不慎而引起的火災(zāi)是高層建筑火災(zāi)最常見的原因。
4)高層建筑火災(zāi)撲救難度大。①登高困難。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時,如不借助消防電梯,一般的消防隊員徒步跑上6、7層,其體力已消耗到基本喪失戰(zhàn)斗力,而由于經(jīng)濟等因素,消防電梯的設(shè)置終究有限。若是利用登高消防車,目前世界上最先進的登高消防車一般也只能達(dá)到100 m左右,這顯然不能適應(yīng)當(dāng)今高層建筑火災(zāi)撲救的需要。②用水量大,供水困難。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時,冷卻和控制火災(zāi)蔓延擴大的用水量相當(dāng)大,從國內(nèi)外高層建筑火災(zāi)實例來看,高層建筑火災(zāi)實際用水量需要每秒上百至幾百升。而目前,撲救高層建筑火災(zāi)的消火栓系統(tǒng)的供水量約為每秒幾十升,因此,只好借助消防隊千方百計往高樓供水,但由于受水帶耐壓強度和消防車供水高度的影響,常因供水不上而貽誤滅火戰(zhàn)機。
高層建筑的功能分區(qū)是否合理,交通路線是否通暢,人員安全疏散快捷,這不僅能夠反映一個建筑物的實用性和經(jīng)濟性,同時還涉及到人民生命財產(chǎn)的安全問題。對高層建筑進行防火設(shè)計,應(yīng)從其建筑及使用特點出發(fā),充分考慮建筑功能與消防安全的合理關(guān)系。安全疏散和避難設(shè)計攸關(guān)人員生命安全,要求高、難度大,無疑是高層建筑防火設(shè)計中的重點和難點。
3.1 合理布置安全疏散路線
火災(zāi)發(fā)生后,人們在緊急疏散時,一個階段比一個階段安全性高,即人們從著火房間或部位跑到公共走道,再由公共走道到達(dá)疏散樓梯間,然后轉(zhuǎn)向室外或其他安全處,一步比一步安全,不會產(chǎn)生“逆流”情況,這樣的疏散路線即為安全疏散路線。因此,在布置疏散路線時,既要力求簡捷明了,便于尋找、辨別,并要特別注意疏散樓梯的位置,一般來說,疏散樓梯靠近電梯布置是恰當(dāng)?shù)?,因為發(fā)生火災(zāi)時,考慮將經(jīng)常使用的路線和火災(zāi)時緊急使用的路線有機地結(jié)合起來,有利于迅速而安全地疏散人員。同時,要防止疏散樓梯與消防電梯合用一個凹廊作前室。因為這種布置方法,在火災(zāi)時會發(fā)生疏散人員與消防人員的流線交叉和相互干擾,有礙安全疏散和消防撲救。
3.2 合理布置環(huán)形、雙向走道或無盡端房間的走道
在高層建筑設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)建筑物不同使用性質(zhì)、采用結(jié)構(gòu)類不同等因素,盡量布置環(huán)形走道、雙向走道或無盡端房間的走道、“人”字型走道。這樣布置交通的優(yōu)點是,既方便平時使用,火災(zāi)時又能迅速使人們安全疏散。例如:高層住宅建
筑,一般采用無盡端房間的外廊式或內(nèi)廊式走道,對于塔式住宅,其特點是以電梯、樓梯和公共走道組成一個平面核心,所有的住戶都分布在核心的四周。這種平面形式布置緊湊,既方便平時使用,又便于火災(zāi)時緊急疏散。辦公和旅館高層建筑,凡采用大空間辦公室的,大多采用環(huán)形走道或雙向走道。
3.3 合理布置疏散出口
為了保證人們在火災(zāi)時向兩個不同疏散方向進行疏散,一般應(yīng)在靠近主題建筑標(biāo)準(zhǔn)層或其防火分區(qū)的兩端或接近兩端出口處設(shè)置疏散出口。在火災(zāi)時人們常常是沖向熟悉、習(xí)慣和明亮處的出口或樓梯疏散,若遇到煙火阻礙,就得掉頭尋找出路,尤其是人在驚恐、失去理智控制的情況下,往往會盲目行動,如只有一個方向的疏散路線是極不安全的。在建筑物中任何部位,最好同時有兩個或兩個以上的疏散方向可供疏散。避免把疏散走道布置成袋形,因為袋形走道的致命弱點是只有一個疏散方向,火災(zāi)時一旦出口被煙火堵住,其走道內(nèi)的人員就很難安全脫險。在條件許可時,疏散樓梯間及其前室,應(yīng)盡量靠近外墻設(shè)置。因為這樣布置,可利用在外墻開啟窗戶進行自然排煙,從而為人員安全疏散和消防撲救創(chuàng)造有利條件。如因條件限制,將疏散樓梯布置在建筑核心部位時,應(yīng)設(shè)有機械正壓送風(fēng)設(shè)施,以利安全疏散。
3.4 合理布置疏散樓梯
這是疏散道上的第二安全區(qū)域。為保證在發(fā)生火災(zāi)時人們能夠迅速安全疏散,對于旅館、辦公建筑、教學(xué)建筑、科研建筑、醫(yī)院、商業(yè)建筑、電力調(diào)度建筑、廣播電視建筑、通廊式住宅等或其每個防火分區(qū),應(yīng)設(shè)有兩個不同疏散方向的疏散樓梯。從安全疏散角度看,上述布置方式有以下作用:
1)由于是兩個不同疏散方向的安全出口,就可以避免將兩個疏散出口(主要是樓梯) 布置在建筑物同一層平面相距很近的一側(cè),在發(fā)生火災(zāi)時就可避免人群擁擠而出現(xiàn)混亂的情況,也可避免兩個出口全被煙火封住,失去兩個出口的作用,造成不應(yīng)有的損失。
2)可為人們迅速安全疏散創(chuàng)造有利條件。由許多火災(zāi)實例和實驗得知,人們常常會按平時的行動習(xí)慣進行緊急情況下的行動。例如,在火災(zāi)情況下,首先向熟悉的疏散路線沖去,但由于爭相逃命,驚慌異常,有可能奔向窄狹地點,以致不能很快脫險。再次失去理智控制的人,往往會追隨別人盲目行動。若有了不同疏散方向的安全出口,就能較好地與平時疏散活動結(jié)合起來,火災(zāi)緊急疏散時就可避免上述情況的出現(xiàn)。
3.5 合理設(shè)置疏散門
建筑物底層公共疏散門與各種高層建筑有的安全出口與樓梯的數(shù)量與寬度相同。這對整個建筑物人員安全疏散是十分有利的,在設(shè)計中如遇到上層工作人數(shù)和底層工作人數(shù)基本相同的情況,可以仿效。不過,在許多情況下,高層公共建筑物的底層或其上一、二、三層為公共活動用房,人數(shù)集中,在這種情況下,必須分別設(shè)置,其外門的總寬度要比樓梯總寬度寬些,出口數(shù)量多些。房間的疏散門安全出口的疏散能力,除了與總寬度有關(guān)外,還與一個房間的安全出口數(shù)有關(guān),如果人員較多的房間,只布置一兩個寬大的出口,平時通行不便,火災(zāi)時應(yīng)急困難,容易造成人員傷亡。因此,凡人員較集中的房間,既要考慮平時疏散的方便,又要滿足緊急情況下的需要。應(yīng)在安全出口的數(shù)量、分布、距離方面綜合考慮確定。
本文初步探討了有關(guān)高層建筑安全疏散設(shè)計的問題,實際上,高層建筑消防安全涉及許多方面。高層建筑的防火設(shè)計是一個持續(xù)性的課題,隨著近年來超大型公共建筑的出現(xiàn),其功能的復(fù)雜化和不斷出現(xiàn)的新的問題,有待建筑設(shè)計人員和消防專業(yè)人士做進一步的探討和研究。