摩天大樓有哪些防火措施?安全性幾何?
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作者|須臾千秋
(一)室內火災會「轟然」爆炸
在普通可燃物的燃燒(如燒爐子、篝火等)過程中,可燃物附近與周圍環境通常可以達到動態平衡,燃燒穩定,燃燒速度基本保持不變。因此,人們可以通過增減可燃物(如添柴、減柴)、增減氧氣供給(鼓風)以及升降溫度(澆水滅火)等方式來控制火焰的大小。
在室內著火的過程中,隨著溫度逐漸升高,房屋中許多可燃物,如紙張、衣物;以及本來不易燃的物品,如筆記本電腦、家用電器等,都會在高溫的作用下釋放出可燃氣體。
這些物品雖然本身暫時尚未燃燒,但由於室內的環境較為密閉,物品受熱釋放出的可燃氣體會逐漸積累,無法消散。當這些可燃氣體積累到一定濃度時,就會突然起火,並將屋中的可燃物表面全部引燃,場面如同爆炸一般。
轟燃會將室內的溫度從不到200℃升高到超過1000℃。如果人們沒有在轟燃之前從室內逃出,便很難倖存。
(二)火是否會蔓延成了火災,要看建築本身
6·14倫敦大火,就是由於建築外牆的保溫材料受熱釋放可燃氣體,發生轟燃,導致火災無法控制。一旦轟燃發生,一切防火措施的作用都變得十分有限,可以說是「做什麼都晚了」。
建築物中每天都有火產生,房屋中的火也時有失控。但並不是所有的火都會成為火災。火是否蔓延成了火災,要看建築本身的表現如何。一般來講,建築出現了以下三種現象中的一種,才算是發生了火災:
1、喪失隔熱性
某房間起火,燒得隔壁房間溫度很高,房間里的可燃物也跟著起火了,於是火災蔓延。這種情況下,建築構件本身沒有燃燒,火災的蔓延較慢。
喪失隔熱性
2、喪失完整性
某房間起火,牆壁被燒出了窟窿,於是火焰蔓延。這種情況下,建築構件本身往往可燃,火災的蔓延較快,後果嚴重。
喪失完整性
3、喪失穩定性
由於混凝土和鋼材受熱軟化或破碎,建築構件乾脆失去了支撐能力,乃至發生倒塌。這種情況下,火災已經無所謂是否「蔓延」,因為建築物倒塌意味著徹底的破壞,內部的人員幾乎完全喪失了生還的可能。一個典型的例子就是美國世貿大廈,被飛機撞擊並起火後發生垮塌。
(三)防火應該怎樣做:三條渠道切斷火災蔓延之路
要想遏制火災,就要從這三條渠道上下功夫,堵住火災的蔓延之路。
從火災發生,到消防隊趕到,再到控制住火情,這往往是一段「漫長的時光」。這個過程中,建築物可以說是在和時間賽跑。為了防火,古往今來的建築工程師們可謂煞費苦心。所以,到底該做些什麼呢?這要一步一步地來。
1、加強構件+防火塗料,保證建築物「堅挺」
火災最嚴重的後果,就是建築垮塌。一旦發生垮塌,那麼萬事皆休,一切都沒有了。因此「防火」工作,第一步就是要想好在著了火之後,怎麼能讓建築物依然「堅挺」。
於是,工程師們想到了一個簡單粗暴的方法:把構件加粗。這樣一來,即使大火將柱子燒壞了一部分,剩下的仍然能夠支撐起大樓,不會倒塌。這個方法雖然簡單,但是有效。加強構件,還可以提高建築的安全性,即使不著火,對建築的安全也是有好處的。
另外,在結構表面塗防火塗料,也可以增加構件在火災下的強度,延長結構挺立的時間。
2、巧妙布局造成缺氧環境,阻斷保溫板的燃燒
但是,光有堅挺的結構是不夠的。為了避免建築喪失完整性、火焰直接蔓延,建築材料本身不能著起火來。然而實際上,這在現實中很難做到,這是為什麼?
原因就是,冷冰冰的鋼筋混凝土牆體並不能保溫。建築的保溫材料大部分都是極其易燃的有機物。別說火災,在施工過程中,哪怕焊接時的一粒火星蹦到了懸空的保溫材料上,都會起火燃燒。保溫材料遍布建築全體,一旦參與燃燒,火災就是整體性的,極為棘手。英國的6·14大火,本質上就是因為其外牆的保溫材料參與了燃燒而加重,從而變得不可收拾的。
但是,保溫材料卻是建築中一種不得不用的材料,這就給工程師們出了難題。
建築保溫材料通常極為可燃,但又不可或缺。圖片來自網路
中國工程師們創造性地解決了這個問題。通過巧妙的結構布置,使得在火災中,保溫板的周圍的氧氣會迅速被其它可燃物的燃燒帶走,形成缺氧環境。這樣一來,雖然保溫板本身可燃,但因為缺少氧氣,即使燃燒起來,也會迅速熄滅。目前,這種技術已經開始逐步推廣使用,並且取得了很好的效果。
3、布置防火門,將火災限制在防火區內
除了牆體外,為了防止火焰沿著走廊等通道擴散,工程師們還在通道中布置了厚重的防火門。這些隨處可見的防火門可以將建築分成若干個防火分區。一個區域發生火災,防火門和牆體可以將火災限制在這個區域中,儘可能地保護其它區域不受火災的殃及。
(四)中國如何解決摩天大樓的防火問題?
首先,是在內部設置消防水箱。
以廣州塔為例,其塔頂540噸的阻尼器,實際上就是消防水箱。火災來臨時,這兩個消防水箱居高臨下,可以源源不斷地提供兩個小時的噴淋,為人員逃生提供寶貴的時間。
此外,塔內每一處都布置有消防管網,建築內任何一處的起火點都會在第一時間被控制甚至消滅。
另一個重要的防火措施,就是設置避難區。
由於超高層建築中人員逃離緩慢,需要在樓內設置避難層,供人員逃生過程中暫時避難。例如上海金融中心大廈有101層,其中設置了7個避難層。避難層的層高較高,布置空曠,可以起到隔絕火焰、容納人員的作用。
超高層建築中最獨特的消防手段,是消防電梯。
在普通建築中,由於電梯井是一條通暢的煙道,在火災發生時,電梯嚴禁使用;但超高層建築中,通過採用嚴格的密閉手段,可以讓消防電梯參與到人員的撤離過程中,幫助行動不便的老幼病殘撤離。
(五)建築防火,光靠這些就夠了嗎?
當然是不夠的。建築防火是一項系統工程,需要許多個子系統相互配合。既要有建築結構本身過硬的耐火能力,又要有靈敏的報警和內部消防系統,同時還要有外部消防力量的迅速配合。
此外,人員熟練的火災應對和疏散能力也非常重要。但即便如此,防火也永遠不存在萬無一失。從根源上講,還是需要我們每一個人時刻關注消防安全,在用火、用電時提高警惕,讓火災從源頭上被避免。
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