高层建筑火灾危险性

      根据我国《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 (2005年版),高层民用建筑是指十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)以及建筑高度超过24 m的公共建筑。
1、高层建筑的火灾危险性,主要体现在四个方面:

1.1 火险隐患多、概率大

  高层建筑施工周期长,施工现场临时动火多,用电量大,存放的易燃、可燃材料多;而使用中的高层建筑底部裙楼多为商场、餐饮、娱乐等商业功能区,主体建筑为住宅、办公或宾馆等,体量大,功能复杂,电气设备繁多,可燃物多,火灾荷载密度大,消防安全管理不严,极易引起火灾,造成严重后果。

1.2 火势蔓延途径多、速度快

  高层建筑中防火分隔处理不好的楼梯间、电梯井、电缆井、管道井、垃圾道等竖向井道,通风、空调、排烟系统的风管及其保温材料,变形缝和施工预留孔洞,天井、走廊、吊顶、窗户和受热易碎的玻璃幕墙等,是火势蔓延的主要渠道,在气压和风速的影响下,易形成烟囱效应,使烟气迅速扩散。一座100 m高的建筑,在无阻挡的情况下,烟气30 s就能沿竖向管井扩散到顶层[1]。

1.3 人员疏散困难、易伤亡

  高层建筑层数多,垂直距离长,内部结构复杂,人员疏散到地面或楼内避难层等相对安全区域所需时间长,而烟气流动速度比人员疏散速度快100多倍[2];发生火灾时,普通电梯断电停止运转,人员疏散主要是靠楼梯,烟气随人流窜入楼梯间,严重影响安全疏散,且由于人员集中,容易发生拥挤踩踏;火势的扩大将使应急照明和应急广播系统因控制线路被烧毁而陷入瘫痪,给疏散带来极大的困难。

1.4 装备要求高、扑救难

  高层建筑高达几十米甚至几百米,消防车的登高能力、供水能力达不到所需的高度,直升飞机救助受到了浓烟、粉尘、热气流、飞行空间、停机场地、审批环节、救助经验等多方面的限制,因此发生火灾时,高层建筑主要依靠内部的消防设施和被困人员合理有效的逃生自救。另一方面,高层建筑的室内消防用水量是根据我国目前的技术、经济发展水平,按扑救一般规模火灾的需要设置的,在火势扩大、形成大面积火灾时显然不足,需要利用消防车从室外进行补给,但供水器材的耐压强度常常无法满足要求。此外,如果建筑物内没有安装消防电梯,消防队员不能快速到达着火层,消防器材也不能及时补充,贻误战机影响扑救。玻璃幕墙受热破碎四散,易造成救援人员的伤亡和消防装备的损毁。而施工中的高层建筑,由于没有防火分隔设施,建筑材料、脚手架上竹排或跳板、防护网等均为可燃物,消防系统设施尚未开通,且缺少消防水源,火灾扑救难度更大。

2、国内高层建筑防火现状

  近20 a来,在全国各地大中城市,一幢幢造型新颖、装修豪华的高层建筑拔地而起,层数和高度还在迅速上升,出现了许多百米以上的超高层建筑。但由于我国对高层建筑防火研究起步较晚,高层建筑的发展,在节约土地资源的同时,不可避免地隐藏着许多消防安全隐患。

2.1 灾难教育缺失,全民消防安全意识淡薄

  与发达国家相比较,我国对灾难教育不够重视,学校未开设相应课程,社区、物业公司等相关单位鲜有组织居民参加消防演习,大多数人没有经过紧急避险逃生能力培训,对高层建筑防火及自救几乎是一无所知。因此,当越来越多的市民进入高层建筑办公、居住的时候,对隐藏的危险或浑然不觉或心存侥幸、熟视无睹。大楼内消防设施受损严重、联动功能差甚至瘫痪,消防器材被偷盗、挪用或配置不到位,逃生通道被堵死,楼外消防车道被占用,本该常闭以防止空气流动造成火势蔓延的防火门敞开着;不会使用灭火器,自备消防器材的家庭寥寥无几,室内装修中使用大量可燃性材料,电气设备使用不规范;人们在突发而至的灾难面前惊慌失措,或是火警响了依然无动于衷,不立即撤离而寄希望于大火被扑灭。

2.2 工程建设各环节消防安全隐患多

2.2.1 建设单位行为无序

  一些建设单位尤其是房地产开发商为了实现经济价值的最大化,肆意挤压高层建筑消防设施必要空间以提升空间利用率;不按送审图施工或在通过消防验收后变更工程设计,片面追求景观效果;在建筑内部消防设施配备上能省则省,只求降低成本,如利用建筑高度临界值打规范“擦边球”以低套标准,逃避设置避难层、机械防排烟等设施,甚至弄虚作假应付检查,置消防安全于不顾。

2.2.2 规划设计存在缺陷

  由于忌惮责任问题,目前正规设计大都能严格遵守相关消防技术规范,但仍然存在缺陷:

  ⑴旧楼消防改造缺乏依据。《高层民用建筑设计防火规范》出台之前的老式建筑缺少火灾自动报警系统,未设计防火分区,消防布局不合理,结构耐火等级低,规范对此类旧楼改造未作明确规定。

  ⑵设计人员经验不足及违规设计。少数设计人员因对高层建筑了解不深,对规范理解不透,造成平面布局不尽合理、消防设施不够完善。

  ⑶现行规范要求和消防装备的发展不相适应。造成一些工程总平面设计中的消防车道宽度、转弯半径等难以满足大型消防车实际操作的需要[2]。此外,《高规》规定:“建筑高度超过100 m的公共建筑,设置避难层(间)”,但对高层住宅没有作类似规定,因此高层住宅鲜有设置避难层(间)。同时,设计上常把规范要求的高层公共建筑自“首层至第一个避难层或两个避难层之间的距离不宜超过15层”作为不变的硬性指标,忽视了当地消防登高车能够进行施救的有效高度。

  ⑷建筑美观和消防安全的矛盾突出。为了追求建筑外观效果,忽视对周边环境的整体规划;或采用大面积的玻璃幕墙,在高温或火焰作用下容易碎裂,成为火势蔓延的途径,掉落的玻璃碎片对救援人员、装备造成严重威胁。

2.2.3 施工管理痼疾难除

  违法分包、转包、挂靠依然长期存在于中国建筑行业领域中。尽管住房和城乡建设部三令五申要严厉打击,但痼疾难除:中标的名义施工方通过违法分包坐收渔利,即赚取管理费、省去施工的麻烦、甚至个人从中捞取非法好处,又为资质审核增加了业绩记录;而为资质所限的实际施工方,在工程层层转包利润被层层分刮之下,只能通过压缩工期、偷工减料、材料以次充好、雇佣素质差业务水平低且未经培训的无证“黑工”等手段来获得更大收益。其结果是作业现场管理混乱,漠视安全生产的违章操作层出不穷,工程质量低劣,产生安全隐患和事故,危及使用者的财产和生命安全。正是装修工程层层分包、电焊工无证操作、施工作业现场管理混乱、违规使用大量易燃材料、停产后复工的项目安全管理不到位等原因导致了上海“11·15”特别重大火灾事故的发生。

2.2.4 可燃材料使用普遍

  高层建筑中,从施工脚手架的尼龙防护网罩、毛竹片踏板、保温材料到装饰工程的油漆、涂料、天花、门套、墙裙、墙纸、家具、窗帘、床上用品、地毯等,可燃材料比比皆是。特别是随着节能减排工作的深入开展,各种外墙保温材料得到广泛应用。其中聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑板(XPS)、聚氨酯(PU)等有机保温材料耐热差、易滴溶、易燃烧,并产生大量有毒气体,加速火势蔓延,在美国、英国,德国、日本等国早已限制或禁止使用,但因为保温性能好、施工方便、价格低廉,在我国依然使用普遍,国家和地方相关法规也并未禁止,只是规定需经阻燃处理并采取每层设置水平防火隔离带等防护措施。”水立方”、北京地铁等高档公共建筑施工中使用的耐热性能好燃烧后发烟量低的酚醛沫、国际市场上被广泛采用的岩棉和玻璃棉等无机保温材料,因售价是普通材料的数倍,尚未大面积推广。然而,2007年以后,在建高层发生火灾,大多与保温材料有关,如央视新址大楼火灾、济南奥体中心体育馆起火、哈尔滨“经纬360度”双子星大厦火灾、长春及乌鲁木齐市高层住宅楼大火等,“11·15”火灾中,大楼外立面上大量聚氨酯泡沫保温材料快速燃烧产生剧毒氰化氢气体,是导致多人死亡的主要原因。

2.2.5 监管体制有待完善

2.2.6 后期管理亟需加强

  ⑴消防设施管理不善。建筑消防设施是高层建筑失火后的第一道屏障,其安装质量和运行状况决定着高层建筑的消防安全,在长期使用过程中需要精心管理与维护。现代高层建筑内设有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、自动防排烟系统、室内外消火栓系统、防火卷帘操作系统,有的还有气体自动灭火系统、雨淋或水幕系统、自动闭门装置系统等各种先进的消防设施,名目繁多、功能复杂。物业公司消防管理制度不健全,人员流动大、经验不足,持证上岗证率低,缺乏相关知识和应用技能,对消防系统设施维护保养不到位,操作控制管能力差,出现故障或发生火警时无法快速处理。

  ⑵缺乏严格统一的管理。多产权、功能复杂的综合性高层建筑,不同单位各自为政,导致在建筑消防设施维护与管理、安全疏散、防火分区等方面隐患丛生。而由于业主和建筑功能改变频繁进行的二次装修及违章加层和扩建往往在建筑内部形式、结构、消防系统的设置、防火分区的划分以及安全出口、疏散通道的设置上改变了建筑的原始防火设计,带来大量的消防问题。

  ⑶责任不清互相推诿,维修基金不足。致使消防设施因自然老化或安装质量不过关出现故障或功坏死、系统瘫痪时难以及时维修更换。以浙江省为例,省消防总队曾在对47幢高层建筑消防安全状况的调研中发现,建筑消防设施整体基本完好、能实现联动的仅仅为36%;消防车道被停车或绿化占用的达37幢,占总数的78.7%;消防设施挪用或配备不到位19幢,占总数的40.4%;安全疏散通道遭不同程度破坏现象的有25幢,占总数的53%;防排烟系统坏损率高达到56.1%;应急照明系统坏损率29.1%;自动喷淋系统坏损率25%;自动报警系统坏损率21%;事故广播系统坏损率20%;消火栓系统坏损率15%[3]。

2.3 政府公共安全管理服务功能仍需完善

2.3.1 政策法规存在漏洞

  现行相关法规对高层建筑业主、使用人、物业管理等单位在消防设施维修保养、从业人员消防安全培训教育等方面的管理职责和法律责任;对二次装修时相关设计、施工等单位的责任界定;对多产权单位的责任划分、建筑消防设施维护管理资金的保障、消防组织的建立等问题尚无明确规定,消防安全工作缺乏法律依据和约束。

2.3.2 消防资金投入不足

  国内城市公共消防站、消防水源等消防基础设施建设相对滞后,火灾防控的能力还很脆弱。然而消防安全资金投入在财政预算的各项支出中所占比例太小,以上海市为例,2006至2009年间,包含消防支出的公共安全支出仅占地方财政支出的5.5%~6.7%,见表1。

表1 2006~2009年上海公共安全支出占地方财政支出比重情况
年份地方财政支出

总支出/亿元公共安全支出/亿元占地方财政支出比重/%

2006 1 813.80 121.83 6.7

2007 2 201.92

2008 2 617.68 149.57 5.7

2009 2 989.65 163.41 5.5

     注:数据来源于上海市统计年鉴2010目录,消防安全资金投入未单列。

2.3.3 救援能力有待提高

  在高层建筑消防救援能力上,设备、人员、经验存在局限。大部分的高压水枪水量不足、扬程不够,消防云梯高度有限;消防员数量占人口比例太低,与美国、俄罗斯等国差距较大;高层救援经验不足,兵力调集、装备配置、战术实施、消防直升机救助,乃至破拆,都需要在演练和实战中不断总结、积累、借鉴、提高。

3、高层建筑防火它山之石

  高层建筑防火是世界难题,发达国家的经验,可供我们借鉴。

  英国消防执法严谨,使其成为欧洲火灾发生率最低的国家之一。国家消防局根据新发生的火灾案例,及时增补有关行政法案;老式建筑一旦业主或用途改变,即执行新规范;公民按居住建筑面积大小交纳消防税;建筑设计规范、理念合理,以防火分隔和常闭的防火门尽可能使初起火灾难以扩大蔓延,防火警报系统完善。

  韩国由企业负责高层建筑消防设施检查工作。制度化、市场化的运行十分有效。安全设施管理公司负责制订大楼消防计划、管理躲避设施、监督危险作业,并组织自卫消防的教育与训练。

  防火教育和逃生训练“从娃娃抓起”,使美国人具有很强的消防安全意识和逃生技能。一旦发生险情,可以在几分钟内召集起由城市居民组成的、经过专业训练的义务消防队,配合灭火和救援。1911年3月25日华盛顿广场大楼内衣厂起火致141名工人死亡的惨剧和2001年的“9·11”恐怖袭击事件之后,美国对高楼全部重检,火警监测系统入户,陆续出台了数量和完善程度都走在世界前列的防火法规,建立了一整套完备的五级国家威胁预警系统和超级危机管理机构,还并逐步形成了现代主流价值观之一:

生命的价值重于财富。

  日本在高层建筑的设计上非常重视不燃、难燃型建筑材料的使用和技术先进、设施完善的综合防火统的设置。钢结构采用防火保护,大楼内火灾探测器和非常报警电话、各种灭火装置和消防队专用消火栓及紧急电源插座等一应俱全,在不同楼层分区设置贮水池和消防泵,确保消防供水。每隔7层的防火单元分别有走廊、附室、避难间三级安全疏散区域,除了疏散楼梯,还有避难梯,并可在三层通过螺旋式救生袋直达室外地面。在城市规划上,高层建筑之间保持间距,易于扑救,并配以大量绿化和街道,使其成为人工的防火屏障,避免火灾蔓延。

4、对策和建议

4.1 普及灾难逃生知识,增强公众消防意识

  再好的设施都只能是处理现场火灾,更重要的是防范于未然。随着城市建设的高度发达,群众的消防观念、意识、知识都需要及时同步更新。政府和消防部门应高度重视,推崇“全民消防、生命至上”的理念,加大消防及逃生知识普及力度,学校增设灾难教育课程,从小培养防灾意识,接受逃生训练;居民小区定期开展消防宣传、培训和疏散演习,增强人们的防患意识和责任感,在房屋装修时,自觉避免采用可燃材料,最大限度地减少火灾荷载,日常生活中杜绝麻痹思想,注意电气设备、煤气的使用安全,保持消防通道的畅通,爱护楼内消防设施,减少安全隐患;鼓励家庭自备缓降器、逃生软梯、绳索、小型灭火器、逃生呼吸器等简易器材,提高自防自救能力,从而减少火灾发生时的人员伤亡及财产损失。

4.2 加强工程建设监管,减少消防安全隐患

4.2.1 严格规范建设单位行为

  完善消防安全审核、验收责任制度,加强对高层建筑建设单位行为的宏观调控和正确引导,严把消防审核关和验收关,督促建设单位兼顾防火安全性和投资合理性,严格按照国家消防技术规范和经批准的施工图纸施工,落实消防安全措施,杜绝“三边工程”。依法查处规避监管、非法建设、无证设计、无证施工、擅自降低技术标准要求、改变建筑结构、使用性质和消防设计等严重影响建筑工程质量和使用安全的各类违法违章行为。

4.2.2 严把设计源头关

  加强建筑设计单位资质管理,建立设计单位防火设计内部审核组织及制度、设计人员岗位责任追究制度、定期业务培训及考核制度等行之有效的管理制度,进一步强化“谁设计,谁负责”的终身负责制,使自查自审不流于形式,切实保障国家消防技术规范得以可靠落实。并在高层建筑设计中,严格按照《高规》的要求,着重考虑以下几个方面:

  ⑴合理规划总体布局。根据周围环境及当地消防部门的装备情况,合理规划消防道路、建筑物防火间距、扑救面、易燃易爆设备用房等,以满足消防车扑救的需要,有效防止火势蔓延。

  ⑵合理安排平面布局和安全疏散系统。利用防火墙、防火门及防火卷帘、楼板等合理划分防火分区,充分发挥其防火、阻烟作用,把火灾控制在较小的范围;对建筑内部的各类竖向管井、竖向连通各层的中庭、玻璃幕墙与楼板缝隙处、穿越防火分区的空调通风管道实行相应的防火阻隔处理,最大限度地降低火势蔓延速度,控制火灾燃烧面积。

  针对高层建筑的火灾特点,合理设置疏散楼梯、电梯、走道、避难层或避难间、屋顶直升飞机停机坪以及完善鲜明的疏散诱导系统,优化安全疏散距离,保障高层建筑内人员在发生火灾时能安全迅速脱险。

  ⑶确保建筑物耐火能力。提高高层建筑各构件的耐火等级,如做好钢结构的防火处理、限制使用玻璃幕墙等,保证主体结构有足够的耐火稳定性,为人员疏散赢得时间,减少火灾损失;严格控制可燃易燃装修材料,最大限度的减少可燃物数量,提高安全指数。

  ⑷完善内部消防设施。合理设置技术先进、质量可靠的早期火灾自动报警系统、自动喷水(气、泡沫)灭火系统、机械防排烟系统,有效设定消防供水水量、水压等,提高高层建筑的安全等级[4]。

  ⑸充分发挥消防控制中心的作用。设置功能全面、与楼内消防设施连锁控制的监视中心和防灾指挥中心,随时掌握楼内的消防动态,及时发现火情、火警,采取应急措施,指挥楼内人员疏散,并与消防部门联动。

 注重对高层建筑工程施工从业人员进行有关安全生产技术标准、施工现场安全操作等方面的培训和对施工单位技术人员、工程监理人员、建设单位消防安全责任人等人员的消防培训,提高消防素质和技术水平;健全和落实高层建筑安全生产责任制,规范施工作业和安全生产监督管理,严格各项防火规章制度,加大安全防护的投入,随工程进展及时跟进消防设施;加大执法力度,定期检查施工现场的防火安全,包括对高层建筑变形缝及伸缩缝材料、竖向孔洞防火封堵、消防电梯挡水设施、特殊工程人员违章操作、无证上岗或临时动用明火作业等违章行为的检查,实行严管重罚。

4.2.4 重视防火材料的开发和使用

  加快阻燃施工防护材料、保温材料、家具和装修材料的开发研制和其在公共建筑、居住空间的推广应用,完善相关国家、行业标准和规范,提高防火安全。

4.2.5 强化后期管理

  加强对使用中的高层建筑的用火、用电、用气、通道、杂物堆放、消防设备、管理制度等方面的监督检查,建立业主、使用单位、物业管理公司的消防管理责任制,认真做好消防设施的日常维护管理、保养和定期检测;加强对物业管理人员、消防设施操作人员、小区居民的消防宣传培训和演习训练,提高逃生疏散技能和心理素质;建立专职、义务消防组织,制定自防自救应急预案,在紧急情况下引导、组织楼内人员疏散、撤退。

4.2.6 完善政策法规建设

  进一步规范对高层建筑的建设、维修、改造等一系列的消防安全审批,规范招投标管理和企业生产经营行为,明确违法转分包行为的认定标准,加强工程交易市场与施工现场的“两场联动”,切实推广工程质量保险制度和工程保证担保制度。切断层层转包的利益链,建立”工程建设不良行为和黑名单”制度及企业、专业技术管理人员的诚信体系。加大火灾事故责任追究力度,实行责任倒查和逐级追查。完善监管制度,落实监管责任,加强对于监管部门的监督、问责和违法违规行为的处罚。

  修订相关消防法规,以法律手段推行火灾公众责任保险制度,制定学校、社区、物业管理部门消防宣传、培训和演练的责任机制,明确旧房防火改造措施,降低避难层设置标准,禁用可燃材料等,从法律层面加以严格约束以弥补技术之不足。消除在建建筑防火薄弱环节,从根本上减少建筑工地火灾多发现象,形成法律、行政、经济制约相结合的综合监管手段。

4.3 坚持以人为本理念,保障城市公共安全

4.3.1加强消防基础设施建设,提高消防救援能力

  提高政府对消防安全的重视程度,针对城建特点增加资金投入,加强消防队伍的建设,加强举高消防车、多功能抢险救援消防车、大功率水罐消防车、A类泡沫消防车、高压水枪、云梯、消防专用直升机等外部灭火、救援装备以及能耐较长时间的防火衣帽和氧气等进火场装备的配置,全面提升消防部队灭火抢险救援能力;根据不同区域的实际情况,统一规划,合理配置消防装备和人员:在化工企业多的地方,多配置灭油灭火的装备,在高层云集的区域,提高站点的设置密集度,多安排举高车、云梯等,做到实用、

有效;给高层建筑配备消防滑梯、自垂救生索、安全绳等救生器材;做好消防栓的保养、检查和维修,确保

消防水压、水质。消防部队官兵应熟悉辖区内高层建筑的分布、高度、楼内平面布局、使用性质、火灾荷

载和使用人数以及疏散通道的数量、位置、宽度、状况和辅助疏散设施等情况,在不断学习、总结高层建

筑消防救援经验的基础上,制定各级消防预案并加强演练,提高实战水平。同时借鉴发达国家经验,组

织培训一批消防志愿者,以弥补消防能力分布的不均衡。

4.3.2 重新思考高层建筑的发展问题

  随着我国城市化进程的加速,土地资源日渐稀缺,向空中发展,似乎已经成为趋势,我国目前现有高层建筑16.2万多栋,其中超过100 m的超高层建筑1 500余栋,最高的广州电视塔甚至超过了600 m。

高层建筑改善了人们的居住条件,改变了城市的风景线,成为城市繁荣和文明的标志,也为开发商们带来丰厚的利润。然而,高层建筑的增多,也给城市居民的生存安全、消防救援带来了新的挑战。目前世界上消防举高车最大高度为101 m,远不及楼宇之高,且进口举高车代价高昂,同时由于自身过重、过长、过高,在高楼林立的城市,常常无法拐弯、无法停车,甚至不能进入小区,使用并不尽如人意。当一些家和地区鉴于高层建筑的发展与消防能力有限的矛盾,开始有意在城市规划中控制楼房高度和楼群密度时,当中国的高层建筑建设热潮正为从世界各地涌入的建筑师们提供稳定的工作和高额的收入时,我们应该冷静地重新思考高层建筑的发展和规划,毕竟城市安全才能真正使生活更美好。

5、结束语

  高层建筑防火是一个系统工程,应遵循“预防为主,防消结合”的方针,单位、个人、部门、政府四方合

力,加强宣传教育和社会推广,提高全民安全意识和火灾防控、火场逃生自救能力,加强工程建设各环节的监督管理,有效维护消防设施,消除火灾隐患,切实提高灭火抢险救援能力,共同构筑社会消防安全“防火墙”。