高層建筑利用電梯安全疏散的問題與對(duì)策

●陳啟元

(青島市消防支隊(duì)，山東青島 266071)

(本欄責(zé)任編輯、校對(duì) 陳 華)

近年來，高層建筑高度和數(shù)量呈現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2011年，我國(guó)共有高層民用建筑20萬(wàn)幢，超高層建筑1 600多幢。伴隨著高層建筑數(shù)量的不斷增多，高層建筑的安全問題也越來越突出，影響高層建筑安全的因素很多，其中影響最大的便是火災(zāi)，特別是美國(guó)“9·11”事件、2010年“11·15”上海膠濟(jì)路教師公寓火災(zāi)、2009年“2·9”央視大樓火災(zāi)等造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)影響重大。高層建筑如發(fā)生火災(zāi)，需要快速安全疏散，如不能利用電梯進(jìn)行快速疏散就不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需要。因此，高層、超高層建筑消防安全疏散路徑問題亟須進(jìn)一步研究解決。

一、高層建筑利用樓梯疏散的局限性

建筑物火災(zāi)中，樓梯是人們安全疏散的直接逃生路徑，但是隨著建筑物高度的不斷攀升以及建筑結(jié)構(gòu)的多樣化，人們僅僅通過樓梯進(jìn)行安全疏散時(shí)所面對(duì)的問題越來越多，局限性也越來越大，主要體現(xiàn)在:

(一)疏散時(shí)間長(zhǎng)

有關(guān)部門專門組織過疏散演練測(cè)試，結(jié)果表明，以一部樓梯計(jì)算，當(dāng)高層建筑每層有120人時(shí)，則第1層的人員疏散到地面需要19 min，第30層則需要39 min;而火災(zāi)從起火到猛烈燃燒一般在25 min左右，此時(shí)大部分人員會(huì)因來不及疏散而被困在建筑內(nèi)。上海金茂大廈舉行消防疏散演習(xí)，在樓梯通暢的情況下，身體強(qiáng)壯的男職工，從85層樓跑出大廈，最少用時(shí)35 min。由此可見，在火災(zāi)情況下，高層建筑利用樓梯疏散將導(dǎo)致大量人員被困在建筑內(nèi)部不能逃出。

(二)無序疏散的危險(xiǎn)性大大增加

火災(zāi)中人的異常心理和行為導(dǎo)致無序疏散的危險(xiǎn)性大大增加。一般情況下，人的動(dòng)機(jī)、行為、目的三者的指向是一致的，但在火災(zāi)情況下，由于遠(yuǎn)離室外安全地帶的焦慮與對(duì)煙氣的恐懼交織在一起，“心理-行為”系統(tǒng)將會(huì)發(fā)生異常。主要表現(xiàn)為:(1)“動(dòng)機(jī)-行為”歷程縮短。從感知火災(zāi)信號(hào)到做出行動(dòng)反應(yīng)，一般為5～10 s，在這個(gè)過程中疏散人員缺乏理智的分析判斷過程，行為具有紊亂性。(2)“動(dòng)機(jī)-行為-結(jié)果”的不一致性。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，疏散人員常會(huì)出現(xiàn)與結(jié)果不一致的甚至相反的行為，如習(xí)慣往狹窄角落或有光亮的地方奔跑，甚至從高處往下跳等。(3)行為的盲目性。火災(zāi)時(shí)人們都隨其他奔跑人流向無煙火的地方撤離或朝向自己最熟悉的出口奔跑，一旦出口受阻就只能原路返回，在返回途中有可能因被煙火封堵而遇難。(4)行為的排他性。人們?cè)谔由鷷r(shí)，往往不顧他人，全部精力都致力于盡早地逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致混亂和擁擠，即使在撤離人員不多的情況下也會(huì)如此，從而延誤時(shí)間，造成不必要的傷亡。(5)行為的無序性和多向性。由于每個(gè)人的心理素質(zhì)的差異，所選擇的逃生方式呈現(xiàn)出無秩序性和多種可能性。

二、高層建筑利用電梯疏散的優(yōu)越性

自1887年美國(guó)奧的斯公司制造出世界上第一臺(tái)電梯以來，經(jīng)過100多年的發(fā)展，電梯的技術(shù)和安全性能不斷完善，既然在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能利用消防電梯將消防員運(yùn)送到起火樓層進(jìn)行救援，火災(zāi)時(shí)利用電梯疏散在技術(shù)上已不存在難題。“9·11”事件以后，美歐很多專家認(rèn)為使用電梯進(jìn)行疏散是合理的，但必須尋找相應(yīng)的技術(shù)方案解決，這個(gè)觀點(diǎn)已日漸被人接受;國(guó)內(nèi)很多城市也對(duì)高層建筑中利用電梯疏散進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)有條件地利用電梯疏散是可行的。

(一)安全疏散的方式增多

發(fā)生火災(zāi)后，人們不僅可以利用封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外樓梯等方式疏散，還可以通過電梯進(jìn)行疏散，大大拓寬了安全疏散渠道。

(二)疏散時(shí)間短

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在上行高峰時(shí)，住宅樓所配電梯需要將全樓總?cè)藬?shù)的5% ～7%在5 min內(nèi)運(yùn)送完畢;辦公樓所配電梯需要將全樓總?cè)藬?shù)的13%～18%在5 min內(nèi)運(yùn)送完畢。而兩類建筑的高峰輸送總時(shí)間分別為不大于67～100 min及29～40 min。電梯運(yùn)送具有時(shí)間短的特點(diǎn)，對(duì)于高層建筑，特別是功能復(fù)雜的超高層建筑中人員的疏散具有重要意義，在火災(zāi)等危急情況下，應(yīng)用電梯進(jìn)行疏散能夠大幅減少人員疏散時(shí)間，提高人員獲救概率。

三、當(dāng)前高層建筑利用電梯疏散存在的問題

(一)電梯機(jī)房易受火災(zāi)影響

按照規(guī)定，電梯機(jī)房應(yīng)劃分獨(dú)立的防火分區(qū)。但工程實(shí)踐中，往往存在機(jī)房防火門不能保持常閉狀態(tài)，機(jī)房?jī)?nèi)電氣線路管線、風(fēng)管等穿越防火墻而產(chǎn)生的縫隙未能嚴(yán)密封堵等問題，建筑物發(fā)生火災(zāi)后，電梯的主要控制設(shè)備極易受到高溫?zé)釤煔庥绊懀瑥亩鴮?dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

(二)電梯層門易受火災(zāi)破壞

電梯層門耐火性、隔熱性差，火災(zāi)發(fā)生時(shí)易受破壞。根據(jù)測(cè)試，當(dāng)電梯層門各點(diǎn)平均溫度超過初始溫度140℃時(shí)，喪失隔熱性;對(duì)于門扇或?qū)挾仍?00～300 mm之間的門套，最高溫度超過初始溫度360℃時(shí)，則喪失隔熱性;對(duì)于門扇或?qū)挾却笥诘扔?00 mm門套，其最高溫度超過初始溫度480℃時(shí)，喪失隔熱性。電梯層門不具有防火作用，大火會(huì)破壞電梯層門電路使電梯在火災(zāi)時(shí)停止運(yùn)行，對(duì)在電梯中的人員也是極大的威脅。

(三)電梯豎井及電梯層門防煙能力差

電梯井道是上下連通的，火災(zāi)時(shí)如果煙氣流入，會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，使其成為拔煙助火的垂直通道，既威脅人員的安全，又助長(zhǎng)了煙火的擴(kuò)散與蔓延。使用電梯疏散可能會(huì)使空氣流通，造成火勢(shì)加劇，使電梯豎井失去防煙功能。另外，消防電梯前室機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)不能發(fā)揮應(yīng)有作用。由于消防設(shè)計(jì)、管理等多方面原因，很多高層建筑的前室存在機(jī)械加壓送風(fēng)口的位置設(shè)置不合理、防火門不能保持常閉狀態(tài)等問題，導(dǎo)致機(jī)械加壓送風(fēng)失效，前室不能保持正壓狀態(tài)，致使有害煙氣侵入消防電梯前室。

(四)電梯的抗水能力差

很多電梯的控制面板無防水功能，而滅火救援過程中大量消防用水可能會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)或電梯故障，這對(duì)于電梯疏散來說是致命的。由于漏電等原因電梯會(huì)停掉，使用電梯的人不但不會(huì)逃生反而會(huì)被困在里面，電梯也難以在火災(zāi)撲救過程中繼續(xù)使用。

(五)普通電梯在火災(zāi)時(shí)的可靠性差

電梯不具有防高溫性能，當(dāng)遇到高溫時(shí)很容易失控甚至變形卡住，有的還會(huì)有觸電的危險(xiǎn);現(xiàn)行使用的消防電梯大多無防墜落功能，轎廂內(nèi)也無緊急逃生口;火災(zāi)發(fā)生時(shí)當(dāng)樓內(nèi)電氣線路被燒毀或斷電時(shí)，電梯便會(huì)停在樓層中間，既不利于電梯內(nèi)的人員逃生，也不利于外面的搶險(xiǎn)人員營(yíng)救。

(六)火災(zāi)時(shí)電梯控制系統(tǒng)不完善

目前的普通電梯都未與樓宇的管理系統(tǒng)相結(jié)合，是一個(gè)單獨(dú)運(yùn)行的系統(tǒng)，因此，在控制室不能反饋每層的火災(zāi)情況及電梯運(yùn)行的位置等關(guān)鍵信息，無法直接控制電梯的運(yùn)行。

四、高層建筑利用電梯疏散的設(shè)計(jì)思路及對(duì)策

(一)利用新材料和新設(shè)計(jì)增強(qiáng)電梯層門的耐火性能和隔熱性能

電梯層門是電梯的防護(hù)門，其耐火性能對(duì)防止樓層火災(zāi)通過電梯井道蔓延有至關(guān)重要的作用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2011年12月30日批準(zhǔn)發(fā)布《電梯層門耐火試驗(yàn)完整性、隔熱性和熱通量測(cè)定法》，該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已于2012年4月1日起實(shí)施。按照該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的耐火層門具有消防功能，能在完整性、隔熱性和抗輻射性三個(gè)技術(shù)指標(biāo)上達(dá)到要求。目前，一些符合要求的新產(chǎn)品已經(jīng)投入使用，例如由杭州西子奧的斯電梯公司研究的“迷宮形結(jié)構(gòu)”耐火層門，具有很好的完整性及隔熱性，在火災(zāi)中能保持2 h以上的完整性，1 h以上的良好隔熱性。該耐火層門在一面直接接觸1 100℃火焰的情況下，另一面的溫度能夠在1 h之內(nèi)保持在200℃以內(nèi)。

(二)修訂規(guī)范解決電梯前室及電梯豎井防煙問題

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)要求在消防電梯前室設(shè)置正壓送風(fēng)系統(tǒng)，用以提高前室風(fēng)壓，阻止煙氣進(jìn)入，如果能夠嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)、施工，嚴(yán)格落實(shí)日常管理，電梯前室完全能滿足防火要求。但實(shí)際工程中往往存在正壓送風(fēng)口設(shè)置位置錯(cuò)誤、防火門難以保持常閉等現(xiàn)象，防煙前室實(shí)際防煙的效果不一定理想，若規(guī)范改為要求在高層建筑電梯井道及前室內(nèi)同時(shí)加壓送風(fēng)，防煙效果可能更為理想。因此，筆者建議再次修訂規(guī)范時(shí)修改此項(xiàng)內(nèi)容。

(三)嚴(yán)格落實(shí)消防電梯前室的防排水設(shè)計(jì)

《高規(guī)》明確要求消防電梯井的井底應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，排水井容量不小于2 m3，排水泵的排水量不小于10 L·s-1。但現(xiàn)實(shí)中該項(xiàng)規(guī)定未能很好地執(zhí)行，常會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)撲救過程中大量消防水流進(jìn)電梯導(dǎo)致電梯不能使用的情況。因此，應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工過程中，加強(qiáng)監(jiān)管力度，嚴(yán)格落實(shí)消防電梯前室的防排水設(shè)計(jì)，確保電梯安全使用。

(四)確保電梯的應(yīng)急電源安全可靠

電梯是高層民用建筑中重要的運(yùn)輸設(shè)備，特別是考慮作為應(yīng)急疏散交通工具，對(duì)供配電要求更高。《高規(guī)》第9．1．1條、9．1．2條規(guī)定:高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯等消防用電，應(yīng)按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，一類高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電，二類高層建筑應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷要求供電，并應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。一類高層建筑自備發(fā)電設(shè)備，應(yīng)設(shè)有自動(dòng)啟動(dòng)裝置，并能在30 s內(nèi)供電。二類高層建筑自備發(fā)電設(shè)備，當(dāng)采用自動(dòng)啟動(dòng)有困難時(shí)，可采用手動(dòng)啟動(dòng)裝置。《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》也規(guī)定:“每臺(tái)電梯的電源線，應(yīng)裝設(shè)隔離電器和短路保護(hù)電器，有多路電源進(jìn)線的電梯機(jī)房，每路進(jìn)線均應(yīng)裝設(shè)隔離電器。”同時(shí)規(guī)定:“應(yīng)從不同的配電回路分別提供雙路電源。”

(五)利用樓宇智能化系統(tǒng)控制電梯疏散被困人員

在滿足以上條件的情況下，先進(jìn)的樓宇智能化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電梯疏散人員的關(guān)鍵，樓宇智能化系統(tǒng)是信息化的重要組成部分，該技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)、信息通信等方面的最先進(jìn)技術(shù)，能夠綜合自動(dòng)控制建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、防災(zāi)、運(yùn)輸設(shè)備等工作，自動(dòng)化監(jiān)視及統(tǒng)計(jì)記錄各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)建筑物自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、安全保衛(wèi)自動(dòng)化和消防自動(dòng)化。準(zhǔn)備應(yīng)用電梯疏散之前，可以使用樓宇智能化系統(tǒng)對(duì)火情進(jìn)行偵查，確定著火樓層、火源位置以及用于疏散的電梯井、機(jī)房及電源位置等相關(guān)信息，只有確定電梯安全才可應(yīng)用電梯進(jìn)行疏散。為了確保安全，還需要利用樓宇智能化系統(tǒng)對(duì)電梯井、機(jī)房、電梯轎廂及著陸區(qū)進(jìn)行煙氣探測(cè)，對(duì)前室和電梯轎廂內(nèi)的溫度和煙氣密度進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視，一旦探測(cè)到不安全狀況，樓宇智能化系統(tǒng)應(yīng)快速確定電梯的位置，并對(duì)比電梯井探測(cè)器間的信息以及其他房間的信息。這種信息獲取功能與樓宇智能化系統(tǒng)整合，可以保證電梯不通過危險(xiǎn)地區(qū)而正常使用。

五、結(jié)束語(yǔ)

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能否成功組織疏散是減少人員傷亡的關(guān)鍵。高層建筑管理部門、使用單位和消防部隊(duì)必須掌握高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)，重視疏散通道的設(shè)計(jì)和使用，有效利用各種疏散手段。利用電梯進(jìn)行疏散時(shí)，應(yīng)注意:(1)針對(duì)具體的高層建筑，論證利用電梯疏散的可行性，制定可操作性強(qiáng)的疏散預(yù)案。(2)對(duì)使用年限較長(zhǎng)的高層建筑電梯，進(jìn)行安全排查，按照新法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，對(duì)電梯層門的耐火性能和隔熱性能、電源等方面進(jìn)行改造，保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠起到安全疏散的作用。(3)利用電梯疏散必須要有人員在現(xiàn)場(chǎng)組織，當(dāng)電梯滿員時(shí)不能強(qiáng)行上人，防止電梯超載時(shí)不下降，導(dǎo)致無序疏散，影響電梯運(yùn)行。

利用電梯疏散是一個(gè)全新的、復(fù)雜的課題，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中會(huì)受到建筑高度、所在建筑的人數(shù)、火災(zāi)中人員的意識(shí)、樓宇智能化系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)組織疏散的能力等諸多因素的影響，火災(zāi)發(fā)生時(shí)完全靠電梯疏散是不現(xiàn)實(shí)的，必須綜合利用多種疏散途徑，在最短時(shí)間達(dá)到最大疏散量。

［1］李嘉華，王月明，雷勁松．火災(zāi)時(shí)人的避難心理行為及建筑疏散設(shè)計(jì)［J］．消防科學(xué)與技術(shù)，2004，(2)．

［2］楊堅(jiān)．高層建筑電梯安裝工程的電氣設(shè)計(jì)［J］．林業(yè)建設(shè)，2007，(3)．

［3］劉賤華．讓安全疏散不怕“高”［J］．現(xiàn)代職業(yè)安全，2013，(3)．

［4］GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］．

［5］GB 50055-2011，通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．