高层建筑的巨大压力与挑战——

世界未解难题!15层以上着火没得救?

9月16日下午,位于湖南省长沙市芙蓉区的中国电信大楼发生火灾,网传视频显示,现场浓烟滚滚,有带火物品坠落,数十层楼体燃烧剧烈。根据湖南消防通报,目前,明火已扑灭,暂未发现人员伤亡。

公开资料显示,长沙荷花园中国电信大厦是由原邮电部、湖南省邮电管理局和长沙市电信局共同投资兴建,2003年建成,位于长沙市东二环一段1032号,曾以218米的高度成为长沙首座突破200米的楼宇,当时也曾被称为湖南第一高楼,目前仍是长沙地标建筑之一。

中国电信股份有限公司湖南分公司近期发布的《2022年荷花园大院第二长途电信枢纽楼消防维修项目-火灾报警、防排烟系统招标公告》显示,荷花园电信大厦由枢纽楼以及东西附楼组成,属于超高层建筑,“目前,荷花园大厦消防设备存在超期运行、部分设备不符合现行国家标准规范,火灾报警系统、防排烟系统仍存在较大的安全隐患。”

体量庞大、功能复杂、人员密集、危险源多的高层建筑,给火灾防控和灭火救援带来巨大压力与挑战。

世界未解难题

在我国,高层建筑的标准为,住宅建筑的层数大于10层,其他民用建筑和工业建筑的高度大于24米。建筑高度大于100米的民用建筑为超高层建筑。

上世纪50年代,我国开始高层建筑的自行设计与建造。1959年北京建成了一批高层公共建筑,如14层的民族饭店、16层的民航大厦。60年代,27层高87米的广州宾馆在广州拔地而起。

到了70年代,北京、上海、广州陆续兴建了高层办公楼与旅馆。1975年,北京建成了前三门一条街高层住宅群,从此高层住宅迅速被推广开来,成为我国高层建筑中数量最多的类型。

近几年,随着我国城市高速发展,不仅是高层建筑,超高层建筑也屡见不鲜。目前,中国超高层建筑已经占全世界6成以上,并已经连续第23年保持着200米以上建筑最高产的地位。

但是随着楼层的增高,高层火灾救援的难题也映入了人们的眼帘。高层起火,为何难以施救?

第一,高层着火火势蔓延更快。

从当前角度看,高层建筑多是综合性建筑,整体内部设计的结构非常复杂,特别是功能设计上,建筑中竖井数量不少,电梯间、排风管、楼梯间等空间狭小。火灾在进行垂直方向的蔓延时,速度会远远超过横向。

根据测算,初期火灾,烟以每秒0.3米的速度进行水平扩散,但是,随着火势的不断加剧,速度会达到每秒3米的速度,是火灾刚开始时的十倍以上。由此看,100米高的建筑发生起火,火灾烟气会在30秒内迅速到达高层最顶端。

第二,救援工具作业能力有限。

目前,高层建筑火灾救援主要设备为登高车,但国内消防登高车高度通常在50米左右,只能达到15层的高度。据悉,国内最高的登高车为101米,但高度越高对作业及行驶要求也越高,并使其通过桥梁、隧道以及窄弯处的行驶难度加大。

高层建筑防火,基本靠楼内先进的消防设施、精良的日常保养维护,而一旦起火,楼外施救极其困难。这时候,消防官兵主要靠室内消防设施及随身携带设备进行扑救。但这也出现一个难点,就是水带压力受限。

当高层建筑内部给水系统发生故障、水泵接合器损坏不能正常使用时,需要采取沿楼梯铺设水带或垂直铺设水带的方法进行火场供水。高层建筑高度越高,供水压力越大,现有的普通低压水带通常会因为压力过大发生爆裂,或出现水打不上去的现象,对火灾扑救十分不利。

第三,高层起火后,环境复杂,疏散难。

高层起火后烟雾弥漫,能见度低,普通电梯受烟火入侵不能使用,消防电梯载人容量有限,难以满足被困者的疏散需要,容易造成被困人员的恐慌。此时,就算是救援人员,也难以迅速找到起火点,在建筑平面功能结构复杂的情况下,火场通讯死角、盲区较多,火场内部与外部联络容易出现通讯不畅。

高层中使用的玻璃墙也十分容易破碎,玻璃的碎渣将会极大影响救火队员的施救效率,使得整体的救援进度大大地降低。尤其是供水带,十分容易被玻璃碎片划破。

第四,建筑中的易燃材料。

高层建筑设备众多,用电负荷大,配电线路多,可燃物多、火灾负荷大。其中,不合格的材料也是导致火灾发生的原因。央视新址的火灾是有关人员违法燃放烟花引燃施工过程中的易燃材料,再加上外墙装饰工程及幕墙工程中使用不合格的B3级挤塑保温板,导致火灾进一步扩大。

还有一些建筑设计上的“擦边球”也影响火灾救援。目前一些高层建筑没有按照国家相关政策和规范进行施工和设计,有些建筑物为了节约消防成本,偷工减料,私自改造设计和减少建筑中必备的消防系统,埋下了消防隐患。比如消防栓的配备不齐全,通道没有设置通风口等等。

防患于未然

当扑救成为难题,我们应该如何防患于未然?

大量高层起火的案例都揭示了由于建筑外墙外保温隔热材料的耐火性能不够,而导致火灾发生的情况屡见不鲜。

由此可见,建筑外墙外保温隔热材料的防火性能,对于建筑工程的消防安全至关重要。

2009年9月,公安部在历史上首次发布民用建筑外保温防火问题的条文——46号文件《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,明确规定,民用建筑外保温材料的燃烧性能不应低于B2级。

接下来,上海教师公寓与沈阳皇朝万鑫大厦的火灾以及这期间此起彼伏的小型火灾事故,更是催生了我国史上最严厉的建筑保温材料防火规定。

2011年3月,公安部下发公消65号文件《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》,规定从严执行46号文件提出的外保温材料燃烧性能应为A级,并且把外保温材料的燃烧性能纳入消防审核的范围,加强施工过程中的消防管理。

这几年来,全国各地也有不少外保温改造的新鲜尝试,比如上海就在高层建筑的楼顶安装了喷淋系统;有的高层建筑的保温系统采用的是B2级以上的保温材料,同时设置防火隔离带,从材料和构造上同时着手。

也有业内人士指出,对技术成熟、已经取得市场认可的新材料要尽快推广使用。国家还应对研发和生产外墙保温新材的企业给予政策鼓励和资金支持,推动形成行业争先研发创新的良好态势。

消防“黑科技”

人工智能时代,各种技术在消防行业中的实际应用,也成为智慧消防建设过程中必不可少的一环。

在我国,科研人员将导弹与灭火器相结合,制造出一款专门用来灭火的导弹。导弹灭火的创意萌芽于2009年2月央视北配楼那场惊心动魄的大火。“由于起火点太高,缺乏有效的扑救手段,人们只能眼睁睁地看着央视159米高的大楼变成一个大火球”,中国航天科工二院的设计师至今仍记得当年的场景。

“我们的导弹面对世界上最强悍的敌人都不退缩,能不能跨界研发高层楼宇灭火系统?”这个想法一出而不可收,从2010年立项开始研发,历时4年多时间,导弹灭火消防车被研发了出来。

这种消防车可一次性携带24发联装灭火导弹,每枚导弹内含有3.6公斤的高效灭火剂,发射高度可达300米,射击距离达到3公里。我们平时常见的消防车体型庞大,在堵塞的城市中穿行并不容易,而且必须要到达着火地点才能发挥作用。而导弹消防车便捷灵活,使用时操作简单,不需要其他辅助资源。

除了灭火导弹车,近年来无人机也被应用到高层灭火中。曾经,人们想过“武装”直升机,在直升机上安装空中水炮,从高空直接喷水灭火。但直升机的缺点在于,水箱容量比较小,而且烟雾容易遮挡视线,大风、烟尘会影响飞行安全。

通过给无人机搭载特殊的灭火导弹,可精确、快速地将高层建筑等急难险重处的火源扑灭,将灾情损失降到最低。

但在具体扑救过程中,还有一些方面的配合也非常重要:首先是改善火灾现场通信状况。在高层建筑中,无线电电磁波遇到混凝土中的钢筋等其他金属物体时,会使钢筋内产生交变感应电流,进而形成交变磁场,减弱了无线电电磁波的传播。其次,要全面保证水源与水压。高层建筑起火,要合理利用好高层自带的消防水源,就地取材,及时快速进行灭火救援,消防车水源也要就近,避免远方取水,影响到救援的速度。此外,消防验收也要从严把关,比如在消防验收的时候,必须安排登高车到场实地展开救援演习,要求登高车在各种不利情况下都能达到设计允许的范围等。崔赫翾