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大跨度建筑小火变巨灾的原因浅析及对策探讨

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陈寒根/文

 

        大跨度建筑一烧就大,一烧就塌,群死群伤多发,侦察内攻伤害事故不断,排烟不畅、烟控设计标准低,且无强制性的自然排烟条款、排烟监管不力是主要原因。

一 、概述

        本文所指的大跨度建筑,主要指钢结构和钢混结构的大型超市、大型批发市场、大型商场、大型生产车间和仓库等建筑。

        以钢结构加钢构件为主体的大跨度建筑是改革开放的产物,即使是丁戊类大跨度老厂房的改造利用,都是经过正规程序的设计、消防审核、竣工验收、纳入重点防火监管等流程,虽然火灾次数总量不如居民火灾多,但发生概率之高,燃烧面积之大,内部人员死伤情况之多,扑救人员伤害情况之突出、房盖倒塌情况之严重,扑救时间之长,投入灭火力量之多,调用社会力量之广,扑救成本之高,财产损失之惨重,社会影响之大,善后处置难度之高,牵扯党和政府工作精力之多,都是我国解放以来前所未有的,消防和建设主管部门在技术上负有领导责任的同志有必要进行深刻反思。

二、国内外的惨案

        2004年8月1日,巴拉圭一超市由于没有设置自然排烟系统,安全疏散出口逃生门没有与报警联动开启,火灾发生后内部很快充烟,顾客和工作人员都来不及逃生,内攻侦察救人的消防员差一点被倒塌的构件压死,火灾最终导致504人死亡512人受伤,这是全世界最惨的大型商场火灾案例。1999年4月22日,山东省一钢结构彩钢板屋顶的单层大跨度肉鸡加工厂发生火灾、由于屋顶未强制设置自然排烟系统,烟热无法向外排出,内部很快充烟,最终导致38人死亡20多人受伤,厂房结构全部倒塌。2000年12月25日,河南东都商厦火灾由于窗口没有强制设置联动自然排烟,窗口被货物货架堵死,烟热无法向外排出,最终导致309人死亡7人受伤的惨剧。1993年2月14日,唐山林西百货大楼火灾,死亡81人伤54人、都是因窗口没有强制设置联动自然排烟,实际使用中窗口被封被堵,火灾时烟热无法向外排出所致。

三、原因及教训

(一)规范的缺失

 1、排烟开口面积规定偏小,与火灾实际情况差距大。

       《建规》依据建筑物自身的换气数,按占地面积的2%-5%确定排烟口面积,其有效性与火灾实际情况差距太大。第一 ,碰上甲乙类危险化学品仓库,燃烧速度快,发烟量大,尤其是可燃液体泄漏,库内沿墙基四周都设置液体泄漏回收沟,一旦起火,火势迅速席卷全库,屋顶没有强制设置自然排烟,侧窗也没有强制设置联动排烟,手动开启根本来不及,烟热只能从人员和货物的进出口排出,彩钢板等轻质屋顶构件短时间内就会倒塌,在塌下的空间内,上部不能破拆,周边大量冒烟,扑救人员有劲使不上,长时间的冷却水流和泡沫无法全部容纳废液回收沟(池),直接造成地面大面积积液进入雨水道并流淌燃烧,极大的增加了火势被扑灭后复燃复爆和水体受污染的风险。第二,碰上人员众多的大跨度生产车间,大卖场、批发市场,屋顶没有强制设置自然排烟,可开启的侧窗,也没有强制联动排烟,造成烟雾全部涌向疏散通道,与人员疏散直接发生冲撞,尤其对于那些长年恒温要求的多层大卖场来说,导致烟热无处可排的被动局面,顾客和内部人员必然会乱成一团,导致群死群伤;国内发生的小火成巨灾,内部人员群死群伤、扑救人员伤害情况突出,都是因自然排烟不畅诱发的。

2、单层大跨度建筑没有强制设置屋顶自然排烟是《建规》最大的失误。

        烟热向上升腾是谁都懂得的道理,强制设置屋顶自然排烟、有利于烟热在火灾初期向上排出室外,有利于降低火势水平方向蔓延速度,有利于内部人员的安全疏散,有利于扑救人员快速进入,有利于提高侦察、搜寻救人、内攻灭火的有效性,有利于降低扑救人员因结构或构件倒塌的风险,有利于加快灭火进程,有利于减少火灾损失和水渍损失,因此对于那些单层大跨度建筑而言,把重点放在结构的防火保护和构件的不燃性上,而不是放在屋顶自然排烟上、这是规范编制和相关行政规章的严重失误,综观上海和国内几次大型商场、批发市场火灾,由于垂直没有排烟途径、窗口被货物、货架堆死而无法排烟,所有的安全疏散通道变成充烟通道,所有的出入口变成排烟口,既影响了火灾初期内部人员的安全疏散、也直接为内攻实施搜寻救人、侦察火点、建立堵控阵地设置了障碍,用基层指挥员最确实的比喻,现在灭批发市场火与灭隧道内的火已没有什么两样,实在太困难,太危险了。

3、没有强制设置外窗联动排烟是《建规》又一大失误。

       《建规》对外窗排烟的表述是手动或联动,既然自由选择肯定是手动,何必扩大投资搞联动呢?这就是我国投资者的一般心态;另一方面,规范对手动开启的排烟窗没有特别的标色和禁示语言规定,没有彰显手动开启窗扇的排烟功能,造成了使用者对手动开启的排烟窗与不能开启的固定窗没有什么区别的误区,使用中业主和租用者用砖块或装饰材料将窗扇想封就封,货物或货架想堵就堵;外部大面积广告牌或各种灯箱想挡就挡,直接导致火灾时烟热无法从窗扇排出,只能从通道和出入口向外涌出的可怕场景,火势一旦突破窗扇,早已扩大成巨灾,这种坟墓式的闷烧场景,对内部人员的安全疏散和扑救人员的内攻都是灾难性的后果。

4、手动开启玻璃窗作为主要排烟途径是没有操作性的虚设条款。

        火灾随时都有可能发生,夜间或无人时发生火灾,手动开启变成无人可开启;《建规》对手动排烟窗没有设置特别标色和警示语言规定,即使火灾时有人在场,谁知道应该和必须开启呢?内部人员、顾客、业主,谁是手动开启排烟窗的责任主体呢?联动排烟有利于在火灾初期将烟热排出,降低烟热在内部积聚的危险,降低火势水平蔓延速度,有利于人员疏散、有利于扑救人员对起火部位的判定和内攻,当上部和侧窗都无法排烟时,待玻璃受高温炸裂开始排烟,一般居民家中5mm玻璃达450℃,而大商场都是超过10mm的真空玻璃,有的是夹胶的双层玻璃,受热炸裂所需的温度更高,根据北京小天井火灾实体模拟试验数据,自明火起,5’-7’,室温达600℃~700℃,机械排烟280℃就停止工作,实际排烟时间从明火起只有2’-3’,而从起火至消防员水枪出水,按15分钟消防时间布站标准,待消防员内攻开启时,轰燃早已发生,因此,手动开启玻璃窗排烟是没有操作性的虚设条款。

5、排烟功能设计和使用功能没有有机结合是《建规》编制人员思维结构上的一大盲区。

         建筑物排烟功能的设计依据是业主的使用功能,这是最起码的常识,作为商场、大卖场、批发市场、车间、仓库的安全疏散出口如何布局,连接安全疏散出口的疏散主通道如何布局,剩下的就是商场的货架区、批发市场的摊位区、仓库的堆垛区,车间的生产线区等,在这一基础上,物流和生产线区域上部设屋顶排烟,靠外墙的设置联动排烟窗排烟,严禁在安全疏散通道上部设自然排烟,综观目前的大跨度商市场、车间、仓库排烟功能现状,国内设计的全部没有做到这一点,从而导致安全疏散通道就是排烟通道,安全疏散出口就是排烟出口,连生产车间都发生了一次火灾死亡38人受伤20人的惨剧,消防员内攻伤害接二连三,一烧就无法控制,一烧就塌已是家常便饭,就是没有人想到从系统和技术上分析原因加以改进,这种情况不能不说是我国建筑设计专家的悲哀,我国防火工程技术专家的悲哀。

6、机械排烟是烟控设计上的一大误区。

          使用功能最大化是建筑设计的基本准则,同时还要平衡造价、美观、安全等要素,顾此失彼都是不行的。《建规》规定,不具备自然排烟条件,可以搞机械排烟,这样的表述理论上没有错,但事实上是很不严谨的。             

第一,给机械排烟可以代替自然排烟作了合法化铺垫,导致设计部门有条件设计自然排烟而去设计机械排烟;第二,自然排烟适用于火灾的全过程;第三,机械排烟适用于隐燃发烟和明火起来后的二、三分钟时间内,超过280°机械排烟就罢工了。因此,在没有安装水喷淋场所设置机械排烟是浪费钱财的愚蠢做法。第四,机械排烟仅适用于安装水喷淋场的人员聚集场所,是为人员的安全疏散服务的,火灾的发生与发展一般可以分为阴燃、初起、发展、猛烈、下降、熄灭六个阶段,A类火灾,阴燃时间可以达到一个半小时,当A类物质阴燃冒烟,同烟感报警联动的机械排烟即可启动,明火起来后、室温达68℃时,水喷淋开始灭火,机械排烟将烟雾和水蒸汽一同排出,减少了内部人员疏散中受烟气侵袭的危害,也有利于消防员快速进入,寻找火点,速战速决。如果水喷淋系统安装、管理、断电等因素未能启动,在明火起来后二三分钟一样会停止工作,因此,机械排烟在成灾情况是排不了烟的。第五,不分场所与火灾类型设置机械排烟实是一大误区,对于甲、乙类仓库、无人场所、没有安装水喷淋场所设置机械排烟是浪费钱财的愚蠢做法,某些建筑设计专家和某些防火技术专家至今尚未认识这一误区。

 

 

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