高层建筑火灾特点和扑救对策初探
2022-06-09
论文摘要：针对当前城市高层建筑火灾扑救难的现实问题，从高层建筑的特点分析其火灾的特点，从高层建筑火灾扑救的难点来探讨对策，进而为扑救高层建筑火灾积累宝贵的经验。
论文关键词：研究,高层,灭火
城市的高层建筑、超高层建筑是城市经济发展的必然产物和大势所趋，火灾已成为此类“摩天大楼”致命的“杀手”，高层建筑火灾扑救成了一个世界性的现实难题。随着城市化进程不断加快，高层建筑鳞次栉比，呈现出数量越来越多，高度越来越高，结构越来越复杂，功能越来越多样的趋势，使得城市高层建筑的消防安全形势越来越严峻。
近年，一些城市发生的高层、超高层建筑火灾案例反映现实状况不容乐观：年发生数量多，经济损失重，人员伤亡大，社会影响深等。并有逐年增多的趋势，成为急需解决的重要问题。例如，2008年1月2日，新疆德汇国际广场批发市场发生的火灾，过火面积达65000多平方米，价值数亿元的商品眼睁睁地化为乌有，大火持续15个小时，3名消防员英勇献身；
2009年2月9日，北京中央电视台新址附属文化中心30层高159米的在建大楼发生火灾；
2010年11月15日，上海静安区胶州路728号一幢28层的高层公寓发生火灾，造成58人遇难，56人失踪的惨剧。
大量的案例表明，高层建筑一旦发生火灾往往会造成巨大的经济损失，人员伤亡和社会影响，甚至带来灾难性的后果。因此，笔者通过实际调研分析，探索符合本地区实际的高层建筑消防安全管理的有效途径，制定科学合理的火灾扑救措施，对于避免火灾造成重大人员伤亡和经济损失具有重要意义。
1、现代高层建筑火灾的新特点
1.1、火势迅猛，烟火蔓延途径多，易形成立体火灾。有些高层建筑周围有裙房，而按规定主体建筑至少留有1/4边不设裙房。建筑形式多样化，有四方形、塔形、阶梯型、凹形、人形等，结构体系有框架、筒体等；竖井、管道多，如楼梯间、电梯间、电缆井、管道井、排烟道等，特别设有共享空间的高层建筑，烟、火蔓延途径多，形成立体火灾、“跳跃”式燃烧和烟囱效应。试验证明，烟气竖向扩散速度为3—4米/秒，100米的高层建筑在25--35米/秒左右，因此，火灾发生后，烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层。
1.2、人员疏散困难，伤亡严重。高层民用建筑容纳人数多在千人以上，因此，难以在较短的时间内将人员全部撤离危险区，而且在慌乱中，心理压力大难免会发生挤伤、摔死等惨剧。美国消防组织曾做过一次模拟测试，点燃一只废纸篓，发现仅2分钟烟探器报警，约3分钟后起火，房间达到使人致死温度，同时楼内充满有毒气体，约4分钟楼内过道被烟火封堵而彻底无法通行。
测试结果表明：楼房内一旦起火，4分钟后逃离现场的可能性很小，加上由于浓烟烈火急需升腾，严重影响人们的视线，使人看不清逃离的方向而陷入困境。救援人员多在4分钟后才到达现场，受难者由于当时的心情十分焦急，往往会作出不理智的举动。
1.3、火灾扑救难度大。由于我国技术条件的限制，救援装备滞后；登高车辆少，高度有限；大功率供水能力有限；消防员自身防护装备有限；高层建筑周边情况复杂，举高车架设受条件限制不能展开；玻璃幕墙受高温火焰的作用，易形成“玻璃雨”，造成人员伤亡；如果燃烧时间过长，钢混和钢结构建筑均会有可能出现建筑物整体或局部的倒塌现象；部分高层建筑内部的消防设施不完善等都会影响火灾扑救，都导致了高层建筑火灾扑救难度的增加。
1.4、装修材料多且防火性能差。高层建筑的装修面积大，使用的装修材料生产厂家多，质量参差不齐，材料的防火性能鱼龙混杂。高层建筑的柱子、顶梁、墙面、吊顶装修材料用量极大，尤其是墙面、豪华吊顶面积大，夹板和夹层装修用材较多，如果选择材料耐火性能低下，遇火源极易引起火灾。另外，防火性能较好的材料通常价格较为昂贵，为节约费用，或缺乏消防安全意识，装修单位往往会私自使用一些未经阻燃处理的木条、墙毯等廉价的不防火、不阻燃的装修材料。由于室内大量可燃物的存在，降低了房屋的耐火等级，为高层建筑埋下火灾隐患。即使使用了合格的装修材料，但由于大多数装修材料是可燃的，当高层建筑使用中发生火灾后，装修材料自身会增加室内火灾荷载，延长燃烧时间，燃烧温度升高速度较快，将会导致建筑物内的承重构件垮塌，而增大火灾损失。例如2008年10月9日，哈尔滨市正在建设的28层高层建筑物“经纬360度”发生的火灾就是因电焊工违章电焊，引燃天棚上的装修材料导致火灾。
1.5、灭火用水量大，供水难度大。用于灭火、冷却和控制蔓延扩大的消防用水量市相当大的，除依靠建筑物本身的供水能力外，还要由消防队千方百计往高楼接力供水。目前，我国的登高消防车多为22米，消防云梯一般为30—48米，普通消防车向室内消防系统输水的供水高度约50米。因此，发生火灾的建筑的高层部分无法依靠室外消防设施协助救火，50米以上部位已超出室外消防设施的供水能力，只能完全依靠“自救”灭火。另外，高层建筑楼层高，水带铺设越高，水压越大，水带容易爆裂。受消防车功率限制，供水高度有限。
2、高层建筑火灾扑救中面临的问题和挑战
2.1火势和烟雾扩散渠道多、速度快。
高层建筑的楼梯间、电梯井、通风管井、电缆井、排气道及其他立体竖井，数量多且分布广。而且，高层建筑多采用易燃建材装修，燃烧时发烟量大。据消防科研部门测试证明：在火灾燃烧的猛烈阶段，延期在水平方向上的扩散速度为0.5-0.8米/秒；烟气沿楼梯间等竖向的垂直扩散速度为3-4米/秒。500°C以上的热烟所到之处，既为使可燃物起火而蔓延。按照估算，一幢高度为100米的建筑，若无阻挡，只需30秒左右的时间，烟气就可由底层顺竖井蔓延扩散至顶层。同时，高层建筑顶部一般无遮无挡，高空的强劲风力进一步加速了火势的蔓延和扩散。据测定：在10米高处的风速为5米/秒。而在60米高处的风速为12.3米/秒，在90米高处的风速为15米/秒。由于建筑物高处的风力作用，使着火物所需的氧气供应充分，火场热对流加快，加之楼内外的温度增大，“烟囱效应”也随之增强，燃烧愈来愈猛烈，火势蔓延更为加快。
2.2灭火装备施救高度有限，难以扑灭高层建筑火灾。高层建筑发生火灾时，一般采用内外结合的方式灭火，即消防云梯车户外射水和救援人员室内射水相结合。但消防云梯车也不是万能的，目前，全球消防体系能够提供的最高云梯约130米，而国内最高的云梯只能举高101米，实际使用中，通常消防云梯车只能升至限定值的80%左右，在这个基础上，高压水枪还能喷射出10米左右的水柱。但目前全球高层建筑最高已达到101层、492米，远远高出云梯车的灭火能力范围。如果着火的摩天大楼超过云梯灭火高度，则无法从室外进行高层建筑的火灾扑救，除非让消防员冒险进入火点，人工启动大楼内部的消防栓，或动用直升机，否则只能依靠楼内自救。
2.3高层建筑火场供水效率不高。消防部队扑救高层建筑火灾，主要应利用建筑内消火栓灭火或通过水泵接合器给消火栓供水灭火。但从实战情况看，固定消防设施利用率偏低。另外，消防泵压力不足、水带承压不够、铺设方式不合理等情况，都可能造成高层供水压力不足或供水失败。
3、高层建筑火灾扑救措施
3.1高层建筑火灾扑救遵守的基本原则
3.1.1、集中优势兵力，加强第一出动的原则。因为在高层建筑内人员密集，发生火灾时蔓延速度快，扑救困难，人员易造成大量伤亡，所以必须在短时间内集结足够兵力，快速抵达，才能确保及时营救出被困人员。同时控制住火势，抓住灭火救援的的主动权。
3.1.2、坚持“救人第一，救灭结合”的战术原则。正确处理救人与其他灭火救援行动的关系，一般情况下救人与灭火应同步部署实施。针对高层建筑内人员集中、发生火灾后烟雾大、毒气多、人员容易恐慌、疏散困难、抢救人命任务重的特点，消防队到场后，首先要消灭人员被困地点及疏散通道的火势，驱散烟雾，打开疏散通道，迅速救出被困人员。同时派出搜索分队，深入着火层及着火层以上楼层逐层搜寻、引导或抢救疏散被困人员。在力量允许的情况下，同时还要及时深入着火层以下各层，搜寻受火势威胁的人员，进行引导疏散。
3.1.3、“以固为主，固移结合”的扑救原则。针对高层建筑内部情况复杂、火灾发展蔓延速度快、外部扑救困难的特点，消防队到达火灾现场后，迅速关闭空调通风系统，将室内消火栓处的水枪、水带与消火栓连接，开启消火栓灭火。同时利用室内消防电梯、储水系统快速投入救援工作。当室内固定消防设施不能完全扑灭火灾时，就要快速组织外部移动式消防装备进行火场供水，确保火场上不间断用水的需要，实现救援行动中固移消防设施的有机结合。在借助消防电梯登高时，必须要在低于起火楼层二层以上的地方下电梯，然后利用通道到达起火楼层救援被困人员，寻找着火源，并利用建筑消防设施进行灭火。
3.2高层建筑火灾扑救的战术措施
高层建筑火灾扑救基本战法：一般可采取内攻外堵、上截下防、阻止蔓延、分层消灭的战术措施。作战部署应以内攻为主，把主要力量部署在起火楼层，实施近战，直接扑灭火灾。高层民用建筑的耐火性能比较好，且内部设计安装有固定的消防給水系统和其他消防设施，因此高层建筑火灾的扑救方法和普通建筑火灾的扑救方法有所不同，指挥员在组织指挥扑救时，应确立救人优先的指导思想，坚持以内攻为主和充分发挥固定消防设施作用的原则。
3.2.1、利用内部固定消防设施，及时处置初期火灾。高层建筑起火后，如果在初期火灾时间内不能及时扑灭，火势就会沿楼层外部、楼内通风管道、竖井、楼梯、电梯井等迅速向上下蔓延，形成立体燃烧。因此，利用本单位的消防组织和职工，及时扑救初期火灾，有秩序地疏散人群，将火灾扑灭在萌芽状态十分重要。
3.2.2、适应立体作战需要，部署消防力量。高层建筑火灾扑救力量的编成，应按照高层建筑的功能、体量、火灾特点，火灾事故的等级和规模，现有灭火力量和作战能力，在火灾扑救中所承担的任务来进行，平时加强协同配合演练，战时实施分级力量调派，重点加强第一出动力量，强化第一时间段的救人和灭火行动。
按照高层建筑火灾级别制定以下力量编成，供参考：
编成一：对于50m以下高层建筑火灾，出动5-9辆消防车，其中，举高消防车1-2辆，水罐消防车3-5辆（含泡沫车），抢险救援车1辆，照明车、后援车和指挥车根据需要调集。
以及配套的警戒、侦察、供水、破拆、救生、排烟、通信等器材。
论文关键词：研究,高层,灭火
城市的高层建筑、超高层建筑是城市经济发展的必然产物和大势所趋，火灾已成为此类“摩天大楼”致命的“杀手”，高层建筑火灾扑救成了一个世界性的现实难题。随着城市化进程不断加快，高层建筑鳞次栉比，呈现出数量越来越多，高度越来越高，结构越来越复杂，功能越来越多样的趋势，使得城市高层建筑的消防安全形势越来越严峻。
近年，一些城市发生的高层、超高层建筑火灾案例反映现实状况不容乐观：年发生数量多，经济损失重，人员伤亡大，社会影响深等。并有逐年增多的趋势，成为急需解决的重要问题。例如，2008年1月2日，新疆德汇国际广场批发市场发生的火灾，过火面积达65000多平方米，价值数亿元的商品眼睁睁地化为乌有，大火持续15个小时，3名消防员英勇献身；
2009年2月9日，北京中央电视台新址附属文化中心30层高159米的在建大楼发生火灾；
2010年11月15日，上海静安区胶州路728号一幢28层的高层公寓发生火灾，造成58人遇难，56人失踪的惨剧。
大量的案例表明，高层建筑一旦发生火灾往往会造成巨大的经济损失，人员伤亡和社会影响，甚至带来灾难性的后果。因此，笔者通过实际调研分析，探索符合本地区实际的高层建筑消防安全管理的有效途径，制定科学合理的火灾扑救措施，对于避免火灾造成重大人员伤亡和经济损失具有重要意义。
1、现代高层建筑火灾的新特点
1.1、火势迅猛，烟火蔓延途径多，易形成立体火灾。有些高层建筑周围有裙房，而按规定主体建筑至少留有1/4边不设裙房。建筑形式多样化，有四方形、塔形、阶梯型、凹形、人形等，结构体系有框架、筒体等；竖井、管道多，如楼梯间、电梯间、电缆井、管道井、排烟道等，特别设有共享空间的高层建筑，烟、火蔓延途径多，形成立体火灾、“跳跃”式燃烧和烟囱效应。试验证明，烟气竖向扩散速度为3—4米/秒，100米的高层建筑在25--35米/秒左右，因此，火灾发生后，烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层。
1.2、人员疏散困难，伤亡严重。高层民用建筑容纳人数多在千人以上，因此，难以在较短的时间内将人员全部撤离危险区，而且在慌乱中，心理压力大难免会发生挤伤、摔死等惨剧。美国消防组织曾做过一次模拟测试，点燃一只废纸篓，发现仅2分钟烟探器报警，约3分钟后起火，房间达到使人致死温度，同时楼内充满有毒气体，约4分钟楼内过道被烟火封堵而彻底无法通行。
测试结果表明：楼房内一旦起火，4分钟后逃离现场的可能性很小，加上由于浓烟烈火急需升腾，严重影响人们的视线，使人看不清逃离的方向而陷入困境。救援人员多在4分钟后才到达现场，受难者由于当时的心情十分焦急，往往会作出不理智的举动。
1.3、火灾扑救难度大。由于我国技术条件的限制，救援装备滞后；登高车辆少，高度有限；大功率供水能力有限；消防员自身防护装备有限；高层建筑周边情况复杂，举高车架设受条件限制不能展开；玻璃幕墙受高温火焰的作用，易形成“玻璃雨”，造成人员伤亡；如果燃烧时间过长，钢混和钢结构建筑均会有可能出现建筑物整体或局部的倒塌现象；部分高层建筑内部的消防设施不完善等都会影响火灾扑救，都导致了高层建筑火灾扑救难度的增加。
1.4、装修材料多且防火性能差。高层建筑的装修面积大，使用的装修材料生产厂家多，质量参差不齐，材料的防火性能鱼龙混杂。高层建筑的柱子、顶梁、墙面、吊顶装修材料用量极大，尤其是墙面、豪华吊顶面积大，夹板和夹层装修用材较多，如果选择材料耐火性能低下，遇火源极易引起火灾。另外，防火性能较好的材料通常价格较为昂贵，为节约费用，或缺乏消防安全意识，装修单位往往会私自使用一些未经阻燃处理的木条、墙毯等廉价的不防火、不阻燃的装修材料。由于室内大量可燃物的存在，降低了房屋的耐火等级，为高层建筑埋下火灾隐患。即使使用了合格的装修材料，但由于大多数装修材料是可燃的，当高层建筑使用中发生火灾后，装修材料自身会增加室内火灾荷载，延长燃烧时间，燃烧温度升高速度较快，将会导致建筑物内的承重构件垮塌，而增大火灾损失。例如2008年10月9日，哈尔滨市正在建设的28层高层建筑物“经纬360度”发生的火灾就是因电焊工违章电焊，引燃天棚上的装修材料导致火灾。
1.5、灭火用水量大，供水难度大。用于灭火、冷却和控制蔓延扩大的消防用水量市相当大的，除依靠建筑物本身的供水能力外，还要由消防队千方百计往高楼接力供水。目前，我国的登高消防车多为22米，消防云梯一般为30—48米，普通消防车向室内消防系统输水的供水高度约50米。因此，发生火灾的建筑的高层部分无法依靠室外消防设施协助救火，50米以上部位已超出室外消防设施的供水能力，只能完全依靠“自救”灭火。另外，高层建筑楼层高，水带铺设越高，水压越大，水带容易爆裂。受消防车功率限制，供水高度有限。
2、高层建筑火灾扑救中面临的问题和挑战
2.1火势和烟雾扩散渠道多、速度快。
高层建筑的楼梯间、电梯井、通风管井、电缆井、排气道及其他立体竖井，数量多且分布广。而且，高层建筑多采用易燃建材装修，燃烧时发烟量大。据消防科研部门测试证明：在火灾燃烧的猛烈阶段，延期在水平方向上的扩散速度为0.5-0.8米/秒；烟气沿楼梯间等竖向的垂直扩散速度为3-4米/秒。500°C以上的热烟所到之处，既为使可燃物起火而蔓延。按照估算，一幢高度为100米的建筑，若无阻挡，只需30秒左右的时间，烟气就可由底层顺竖井蔓延扩散至顶层。同时，高层建筑顶部一般无遮无挡，高空的强劲风力进一步加速了火势的蔓延和扩散。据测定：在10米高处的风速为5米/秒。而在60米高处的风速为12.3米/秒，在90米高处的风速为15米/秒。由于建筑物高处的风力作用，使着火物所需的氧气供应充分，火场热对流加快，加之楼内外的温度增大，“烟囱效应”也随之增强，燃烧愈来愈猛烈，火势蔓延更为加快。
2.2灭火装备施救高度有限，难以扑灭高层建筑火灾。高层建筑发生火灾时，一般采用内外结合的方式灭火，即消防云梯车户外射水和救援人员室内射水相结合。但消防云梯车也不是万能的，目前，全球消防体系能够提供的最高云梯约130米，而国内最高的云梯只能举高101米，实际使用中，通常消防云梯车只能升至限定值的80%左右，在这个基础上，高压水枪还能喷射出10米左右的水柱。但目前全球高层建筑最高已达到101层、492米，远远高出云梯车的灭火能力范围。如果着火的摩天大楼超过云梯灭火高度，则无法从室外进行高层建筑的火灾扑救，除非让消防员冒险进入火点，人工启动大楼内部的消防栓，或动用直升机，否则只能依靠楼内自救。
2.3高层建筑火场供水效率不高。消防部队扑救高层建筑火灾，主要应利用建筑内消火栓灭火或通过水泵接合器给消火栓供水灭火。但从实战情况看，固定消防设施利用率偏低。另外，消防泵压力不足、水带承压不够、铺设方式不合理等情况，都可能造成高层供水压力不足或供水失败。
3、高层建筑火灾扑救措施
3.1高层建筑火灾扑救遵守的基本原则
3.1.1、集中优势兵力，加强第一出动的原则。因为在高层建筑内人员密集，发生火灾时蔓延速度快，扑救困难，人员易造成大量伤亡，所以必须在短时间内集结足够兵力，快速抵达，才能确保及时营救出被困人员。同时控制住火势，抓住灭火救援的的主动权。
3.1.2、坚持“救人第一，救灭结合”的战术原则。正确处理救人与其他灭火救援行动的关系，一般情况下救人与灭火应同步部署实施。针对高层建筑内人员集中、发生火灾后烟雾大、毒气多、人员容易恐慌、疏散困难、抢救人命任务重的特点，消防队到场后，首先要消灭人员被困地点及疏散通道的火势，驱散烟雾，打开疏散通道，迅速救出被困人员。同时派出搜索分队，深入着火层及着火层以上楼层逐层搜寻、引导或抢救疏散被困人员。在力量允许的情况下，同时还要及时深入着火层以下各层，搜寻受火势威胁的人员，进行引导疏散。
3.1.3、“以固为主，固移结合”的扑救原则。针对高层建筑内部情况复杂、火灾发展蔓延速度快、外部扑救困难的特点，消防队到达火灾现场后，迅速关闭空调通风系统，将室内消火栓处的水枪、水带与消火栓连接，开启消火栓灭火。同时利用室内消防电梯、储水系统快速投入救援工作。当室内固定消防设施不能完全扑灭火灾时，就要快速组织外部移动式消防装备进行火场供水，确保火场上不间断用水的需要，实现救援行动中固移消防设施的有机结合。在借助消防电梯登高时，必须要在低于起火楼层二层以上的地方下电梯，然后利用通道到达起火楼层救援被困人员，寻找着火源，并利用建筑消防设施进行灭火。
3.2高层建筑火灾扑救的战术措施
高层建筑火灾扑救基本战法：一般可采取内攻外堵、上截下防、阻止蔓延、分层消灭的战术措施。作战部署应以内攻为主，把主要力量部署在起火楼层，实施近战，直接扑灭火灾。高层民用建筑的耐火性能比较好，且内部设计安装有固定的消防給水系统和其他消防设施，因此高层建筑火灾的扑救方法和普通建筑火灾的扑救方法有所不同，指挥员在组织指挥扑救时，应确立救人优先的指导思想，坚持以内攻为主和充分发挥固定消防设施作用的原则。
3.2.1、利用内部固定消防设施，及时处置初期火灾。高层建筑起火后，如果在初期火灾时间内不能及时扑灭，火势就会沿楼层外部、楼内通风管道、竖井、楼梯、电梯井等迅速向上下蔓延，形成立体燃烧。因此，利用本单位的消防组织和职工，及时扑救初期火灾，有秩序地疏散人群，将火灾扑灭在萌芽状态十分重要。
3.2.2、适应立体作战需要，部署消防力量。高层建筑火灾扑救力量的编成，应按照高层建筑的功能、体量、火灾特点，火灾事故的等级和规模，现有灭火力量和作战能力，在火灾扑救中所承担的任务来进行，平时加强协同配合演练，战时实施分级力量调派，重点加强第一出动力量，强化第一时间段的救人和灭火行动。
按照高层建筑火灾级别制定以下力量编成，供参考：
编成一：对于50m以下高层建筑火灾，出动5-9辆消防车，其中，举高消防车1-2辆，水罐消防车3-5辆（含泡沫车），抢险救援车1辆，照明车、后援车和指挥车根据需要调集。
以及配套的警戒、侦察、供水、破拆、救生、排烟、通信等器材。