高层建筑火灾致因因素分析与防火安全对策.pdf

第 1 9卷 第 6期 2 0 0 9 年 6 月 中 国 安 全 科 学 学 报 C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u m a l Vo 11 9 No6 J u n 2 0 0 9 高层建筑火灾致因因素分析与防火安全对策 高 云 张浩 弋俊楠(1西安建筑科技大学劳动安全卫生研究所，西安 7 1 0 0 5 5 2西京学院，西安 7 1 0 1 2 3)学科分类与代码：6 2 0 5 0 2 0 中图分类号：x 9 2 8 7 文献标识码：A 【摘 要】针对高层建筑物火灾起火因素多、蔓延途径多、疏散困难、扑救困难等特点，全面分析高 层建筑火灾致因要素并得到 以火灾事故直接损失为顶上事件构建 的局部事件树，从“人 一机 一环 境”即技术(硬件)和管理(软件)的系统思路入手，提 出建立以管理为纲 目、技术为手段，突出管理对 技术的指导与协调原则的高层建筑防火安全体系和高层建筑防火安全对策即建立完善救火系统、加 强“三同时”、加强相关人 员安全管理及培养相关人员安全意识、健全火灾应急预案。该研 究成果 以 有效的解决高层建筑防火为 目的，并为高层建筑设计、防火安全评价和应急预案制定等方面提供有 实用价值 的技术支持。【关键词】高层建筑；火灾；防火安全体系；防火安全对策；安全对策 An a l y s i s o n F i r e Ca u s e s o f Hi g h r i s e Bu i l d i n g a n d F i r e S a f e t y Co u n t e r me a s u r e s GAO Yu n ZHANG Ha o YI J u n n a n (1 I n s t i t u t e o f O c c u p a t i o n a l S a f e t y H e al t h，X i，a n U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e&T e c h n o l o g y，X i，锄 7 1 0 0 5 5，C h i n a 2 X i j i n g U n i v e rs i ty，X i 7 1 0 1 2 3，C h i n a)Ab s t r a c t：Ac c o r d i n g t o c h a r a c t e ris t i c s o f hi g h ris e b u i l d i n g s a g a i n s t fi r e：t h e fir e e l e me n t s，t h e s p r e a d o f mu l t i c h a n n e l s，e v a c u a t i o n d i ff i c u l ty a n d fi r e s fi g h t i n g d i ffic u l t y，the f a u l t t r e e b a s e d o n t h e t o p i n c i d e n t o f d i r e c t l o s s o f the fi r e i s o b t a i n e d thr o u gh c o mp r e h e n s i v e a n al y z i n g the f a c t o rs c a u s i n g fi r e o f h i g h-r i s e b u i l d i n g s“T h e p e r s o nm a c h i n e-e n v i r o n m e n t”i s o b t a i n e d b y t h e t e c h n o l o gy(h a r d w a r e)a n d t h e m a n a g e m e n t(s o f t w a r e)Thr o u gh t a k i n g mana g e m e n t as t h e c o m p e n d i u m，t h e t e c h n o l o gy as a me tho d，t h e hi g h ris e b u i l d i n g fir e p r o t e c t i o n s e c u rit y s y s t e m a n d F i r e S afe t y Co u n t e r me a s u r e s a r e b rin g i n t o pr o mi n e n c e Tha t i s t o s a y，b u i l d i n g p e r f e c t fi r e fi ght i n g s y s t e m，s tr e n h e n i n g“Thr e e S i m u l t a n e o u s n e s s”，r e i n f o r c i n g t h e s e c u ri t y ma n a g e me n t an d d e v e l o p i n g t h e s afe t y c o n s c i o u s n e s s o f r e l e v an t p e r s o n n e l a n d ma k i n g s o u n d p r e d i c t i o n s c h e me a r e i mp o r t a n t Th e r e s e arc h r e s u h s s o l v e t h e p rob l e ms o f h i g h ri s e b u i l d-i n g s fir e prot e c t i o n e ffi c i e nt l y I t p r o v i d e s p r a c t i c al c o n t rib u t i o n s f o r the d e s i g n o f h i g h r i s e b u i l di n g s，s e c u rit y e v alu a t i o n a n d e me r g e n c y p r e p l an o f fi r e p r o t e c t i o n Ke y wo r d s：hi g h ris e b u i l di n g；fir e；s e c u rit y s y s t e m o f fir e pr o t e c t i o n；fir e s afe t y c o u n t e r me as u r e s；s afe t y c o un t e rm e a s u r e s +文章编号：1 0 0 33 0 3 3(2 o o 9)o 60 1 4 9 0 5；收稿 日期：2 0 0 9 0 l 一2 1；修稿 日期：2 0 0 9 0 5 3 1 1 5 0 中国安全科学学报 C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a l 第1 9 卷 20 09正 0 引 言 1 高层建筑及其火灾特点 随着城市经济 的发展，城市人 口密集，土地 昂 贵，城镇 的高层建筑和超高层建筑越来越多。目前，我国高层建筑正朝着现代化、大型化、多功能化的方 向发展，由于高层建筑楼层高，功能复杂，设备繁多，一旦发生火灾，不能像一般建筑那样从外部进行灭 火，给扑救工作和人员疏散带来了很大的困难，容易 造成重大的经济损失和人员伤亡事故。公安部统计表明，我国城市社区火灾逐年呈明显 上升趋势，尤其是高层建筑火灾 占有相当比例。高 层恶性火灾在 2 o世纪 7 0 8 0年代曾经在美国、日本 等地肆虐，而我国则是在2 0 世纪 8 0 9 0 年代较为严 重，9 0年代稍有缓和，近年来随着经济建设的高速发 展，高层恶性火灾又有回升趋势，例如：2 0 0 4年 8月 1 4日发生在上海市 的环球金融 中 心高层火灾；2 0 0 9年 4月 1 7日发生在湖北省 的武汉市政府 办公大楼发生火灾；2 0 0 9年4月 1 9日发生在江苏省的南京中环国 际广场大楼火灾(见图 1)。其主要原因是硬件方面，没有建立完善的救火系 统，即消防设施跟不上楼层高度的增加；软件方面：缺 乏相关人员安全管理及培养相关人员安全意识。图 1 南京中环 国际广场大楼火灾 高层建筑的防火 问题却仍 旧是一个“世界性”的难题，笔者旨在针对高层建筑物及其火灾特点，通 过对以高层建筑火灾事故直接损失为顶上事件构建 的局部事件树解析，从“人 一机(物、设备等)一环 境”即技术(硬件)和管理(软件)的思路人手，提 出 了实现高层建筑防火安全体系构架，并且强调了高 层建筑防火安全对策的 4点方 向，希望能为解决高 层建筑的防火这一难题提供一定的技术支持。高层建筑具有三大特点：1)建筑结构复杂，主体建筑高、层数多，周围有 裙房；2)功能复杂，人员密集，用途广泛分为住宅楼、宾馆、办公楼、百货楼等；3)可燃物多，火灾荷载大，可燃装饰材料多，如 可燃材料 吊顶、塑料墙布、墙纸、窗帘等，有些管道、电缆的隔热材料也是可燃材料 J。从 以上特点可以分析出高层建筑起火因素多，烟火蔓延快，疏散和救护困难，因而损失特别严重。在众多的火灾案例中，可 以看 出高层建筑火灾具有 下列的特点 j：1)起火因素多 高层建筑本身建筑面积大，功能复杂，使用单位 多，人员集中，内部装修易燃材料多，火灾隐患大。2)蔓延途径多 高层建筑各专业竖井林立，发生火灾时，这些竖 井就像高耸的烟囱，构成火势迅速蔓延的主要途径。试验证 明，烟 气 竖 向扩 散 速 度 为 34 m s(见 图 2)，1 0 0 m的高层建筑在 2 53 5 m s 左右，烟气 即顺垂直通道从底层扩散到顶层，与此同时，火势也 将蔓延扩大。图 2 高层建筑火 灾竖直蔓延示意图 3)疏散困难 高层建筑层数多，人员集中，垂直疏散距离远，火灾发生后容易出现拥挤碰撞，造成伤亡事故。加 上发生火灾时的烟气，火势竖 向蔓延快。给大厦人 员安全疏散带来困难。据统计，5 0层高的建筑，人 员全部由楼梯疏散到地面需要 2时 1 1 分。因此，火 灾时容易发生有人被烧死、熏死，甚至冒险跳楼摔死 的情况。第6期 高云等：高层建筑火灾致 因因素分析与 防火安全对策 l 5 1 4)扑救困难 高层建筑火灾的扑救 由于受到消防设施条件的 限制，给灭火工作带来很大难度。如国内消防登高 车辆限于 2 4 m，深圳可达 5 0 m，超过这个高度无法 从室外扑救。国内外高层建筑的火灾 已发生多起，有的造成了严重的危害。2 高层建筑火灾致因因素分析 火灾致因因素分析是建立防火安全体系和提出 防火对策的重要组成部分，因此，全面地分析高层建 筑火灾致灾因素是建立防火安全体系和提出防火对 策的必要前提。火灾的发生、发展并不是瞬时形成的，而是要经 历一系列演变的过程。建筑物中可燃物、助燃物、点 火源同时存在并发生作用，以上“三要素”是构成火 灾的必要条件；在必要条件具备的同时，还要具备足 够的致灾因素(如建筑结构、强度及材料，火灾负荷 特性及分布，点火源形成的可能性及强度，消防报警 系统、扑救设施，应急对策和人群状况等)才构成火 灾的充分条件。只有具备上述必要条件和外在“环境”条件，火 灾才会发生、发展和蔓延，才会导致人员的伤亡和财 产的损失。对火灾事故案例进行分析，得到以火灾 事故直接损失为顶上事 件构建 的局部事件 树，如 图 3 所示。图3 以火灾损失为顶上事件构建的事件树 从图 3中可以明显看出：建筑防火安全态势，关联 到建筑物在设 计、施 工、验收和使用的各阶段，人们对防火安全工作的认 识及其措施的落实；关联到在各个阶段 中，与建筑物相联系的人和 人与建筑物(含内部设施、设备等)构成系统的各个 交界面，这就需要建立完善的救火系统和加强“三 同时”，即消防设施必须与主体工程 同时设计、同时 施工、同时投产使用。对图 3中基本事件作进一步分析，也不难看出，每一缺陷事件的存在都包含着安全管理的要素，即 在建筑物“硬件”环境确定以后，加强相关人员安全 管理及培养相关人员安全意识对建筑物的防火具有 更重要的意义。由于高层建筑火灾是一种严重威胁人民群众生 命和财产安全的重大事故，全国每年因各种原因造 1 5 2 中国安全科学学报 Ch i n a S a f e t y S c i e n c e J o u rna l 第1 9 卷 2009正 成的此类事故就达数万起，产生 了恶劣的影响，并造 成巨大的损失。为了更好地认识与防范火灾事故的 发生、降低突发火灾的危害程度，将事故控制在最低 限度内。成熟优化的火灾应急预案 J，训练有素的应急 组织 J，对高层建筑火灾致因因素分析，不仅可以 做到发生事故时的应急救援，而且可 以发现预防系 统的缺陷。两者结合使用，使之相互补充，以完善高 层建筑防火安全体系。3 高层建筑防火安全对策 3 1 高层建筑防火安全体 系构成 安全，是“人 一机(物、设备等)一环境”系统相 互协调的一个最佳“秩序”状态。要实现该 目标，就 要求人们在保障 自身及“机(物、设备等)一环境”系 统的安全时，一方面，要在技 术上采取措施，使“机(物、设备等)一环境”系统具有保障安全状态 的能 力；另一方面，要在管理上协调人 的 自身及人与“机(物、设备等)一 环境”系统的关系。即必须从技术 和管理两个方面人手实现系统协调。关于建筑物防火安全体系，如 图 4所示。这一 体系强调了建筑物防火安全态势的时序关联性和动 态特征，实施 以预先危险分析为依据 的动态防火安 全管理，实现了建筑防火安全工作由被动向主动的 转变和工作内容由静态向动态的发展。火 火 技 术 图4高层建筑防火安全体 系构成 高层建筑防火安全工作，是 由火灾事故 的预防 和火灾发生后损失的控制两个方面构成 的。从遏制 火灾的发生看，防止燃烧发生 3条件(“三要素”)的 相遇是最重要的对策；在相遇不可避免时，则应控制 好“环境”条件，以防止三者的相互作用或作用机制 的失控。从避免和降低建筑火灾损失看，首先要在 时间、空间上控制生命和财产的火场暴露；其次要约 束火灾过程中的致灾因素。从图 3的分析看 出，建筑物 的固有 防火安全态 势是由建筑物及建筑物内部设施、设备等“硬件”条 件确定的，并伴随占用者的进入和使用中的改、扩建 会发生变化；而且 不论 火灾 的形成，还是火灾 的发 展，大量的原因是管理缺陷所造成的 。因此，建 筑防火安全对策应 当具有过程性，应 当由技术对策 和管理对策共 同构成，并在这种构成 中由于人的特 殊属性和作用，加强安全管理应是防护对策的重点。只有通过人们正确的计划、组织、监督、协调等工作，才能使技术设施和各个方面的工作都能发挥作用，共 同为建筑物的防火安全服务。针对建筑火灾事故损失分析，笔者提 出的基本 事件，在现有 的技术条件下，大多数均可通过改进、完善防火安全管理工作，达到控制和消除的目的，从 而保障了建筑物的防火安全性。建筑物、建筑物占用者及其内部的各种防火安 全设施 以及用于建筑物 的各类规章及管理制度，就 防火安全而言，均是相互关联、互相制约 的有机整 体。要实现建筑防火安全，必须把建筑物 内与防火 有关 的诸多因素，包括人、建筑物(含 内部设施、设 备等)和相关“环境”因素，以及它们 的相互作用间 的因素全部控制、协调起来，才能使建筑物火险态势 处于安全状态。从时间顺序角度看(见图 4)，建筑物可划分为 设计、施工、验收和使用等不同的时间阶段，而不同 阶段的防火安全措施 的落实是 否得 当，对下一阶段 的安全态势具有深刻的影响，即在这些 时间阶段之 间的工作内容是既互相联系又互相制约的；同时，在 某一时间阶段的横断面内与建筑物相关 的工作人 员、工作任务、各种设施 以及安全管理制度 同样 是 一个互相关联和互相制约的有机整体 “。在 防火安全 的对策实施过程 中，首先要把 防火 安全工作视作建筑物的一个不可分割 的子系统，明 确工作的组织机制和目标；然后，沿时序考察建筑物 在设计、施工、验收、使用各阶段的防火安全工作的 特点和工作的衔接，确定具体安全管理工作的内容 和技术对策，实现全过程的防火管理；在时序的特定 时间阶段横断面上(某阶段)，实施技术对策和技术 对策的协调与管理，其 中最重要 的是要 以管理对策 为核心，强调作业的过程管理，尤其要强调作业的预 先危险分析和动态安全管理。由于纵、横向是相互 第 6期 高云等：高层建筑 火灾致 因因素分析与防火安全对策 1 5 3 交叉的，为了增强工作要求的可操作性，应强调以纵 向为主线，横向为重点来进行。3 2 高层建筑防火安全对策 在我国经济发展尚欠发达的条件下，建立以管 理为纲 目、技术为手段的建筑防火安全体系，突出管 理对技术的指导与协调原则，是符合当前 国情和切 合实际的现代防火安全观。对于现代城市建筑物，要想以最小的投入获得最大的安全效益，必须以安 全系统为 目标，确定安全管理工作 内容和相应的安 全技术措施，并在工作中充分发挥人的主观能动性，以弥补因经济基础、技术条件的制约带来 的措施 的 不完善或不协调。充分了解高层建筑安全体系的构成，并把体系 实际运用，是避免发生火灾的前提，这也是高层建筑 防火安全的最有效的措施，因此，高层建筑防火安全 对策主要有以下两方面共 4点：1)在技术(硬件)方面：建立完善的救火 系统、加强“三同时”；2)在管理(软件)方面：加强相关人员安全管 理及培养相关人员安全意识、健全火灾应急预案。4 结 论 笔者以“安全第一，预防为主”的原则，通过 了 解高层建筑物及其火灾特点，分析高层建筑火灾致 因因素并得到以火灾事故直接损失为顶上事件构建 的局部事件树，并结合我国经济现状，针对高层建筑 的防火问题，提出了以下几点结论：1)在解决高层建筑 防火 问题 上，提 出了应从“人 一机(物、设备等)一环境”即技术(硬件)和管 理(软件)两方面综合考虑的新思路。2)由于短期内无法从技术方面有效地解决“消 防设施跟不上楼层高度 的增加”的问题，针对我 国 目前经济现状，提出建立 以管理为纲 目、技术为手 段，突出管理对技术的指导与协调原则 的高层建筑 防火安全体系。3)我国在实现高层建筑防火安全体系的同时，。应强调高层建筑防火安全的 4点对策，尽快实现技 术方面和管理方面同步发展、两方面都“硬”的高层 建筑防火安全体系。该研究以有效地解决高层建筑防火为 目的，并 希望为高层建筑的设计、防火安全评价 和应急预案 制定等提供实用价值的技术支持。参 考 文 献 陈炳龙 高层建筑大厦防火安全浅析E J 3 安全管理，2 0 0 5(2)：3 0 3 1 吴龙标，卢结成，陆法同等 电气火灾产生的机理I-J 中国安全科学学报，1 9 9 8，8(3)：2 5 2 8 张晔 浅析高层住宅建筑的防火特点I-J 山西建筑，2 0 0 8，3 4(3 1)：2 0 5 2 0 6 吴龙标，张和平，陆法同等 关于高层建筑中几个消防问题的探讨I-J 3 中国安全科学学报，1 9 9 9，9(4)：3 8 4 0 王旭，高永庭 高层建筑安全疏散对策探讨 J 中国安全科学学报，1 9 9 6，6(3)：6 1 0 ，宋文华，伍东，张玉福 高层建筑火灾初期利用电梯进行人员疏散的可行性探讨 J 中国安全科学学报，2 0 0 8，1 8(9)：6 7 7 2 肖国清，廖光煊 建筑物火灾中人的疏散方式研究 J 中国安全科学学报，2 0 0 6，1 6(2)：2 6 2 9 刘城 高层建筑的防火安全对策 J 沈阳航空工业学院学报，2 0 0 5，2 2(6)：1 8 4 1 8 6 雷友学 浅谈高层建筑火灾的特点及防火对策E J 3 厂东科技，2 0 0 9(4)：1 4 8 1 4 9 杨宝宽 浅析高层建筑火灾成因及其预防对策 J 甘肃科技，2 0 0 7，2 3(1 O)：1 3 41 3 6 王伟 浅析高层建筑防火安全问题及预防对策从大型高层建筑火灾中的几点启示 J 安防科技，2 0 0 6(4)：232 5 赵爱民，鲁亚姝 现代高层建筑消防安全探讨F J 3 武警学院学报，2 0 0 7，2 3(4)：1 6 1 9 门 刀阳 m