大跨度、大空間建筑火災風險及撲救措施研究

王洋

摘要：隨著經濟社會的快速發展，建筑領域各種新技術、新工藝、新材料不斷涌現，建筑功能以及規模體量越來越復雜龐大。大跨度、大空間建筑由于構造相對簡單、內部空間龐大、施工迅速等優點，在大型綜合體、展覽館、體育場館以及各類工業企業、倉儲物流等領域廣泛應用。本文結合工作實際，認真分析研究了大空間、大跨度建筑火災風險特點、火災處置原則、人員疏散搶救、建筑預防倒塌、火場排煙、現場警戒等內容，進一步探索火災撲救的良好對策。

關鍵詞：大跨度；大空間；火災風險；撲救措施

近年來，大跨度、大空間建筑給生產生活帶來極大便利，同時由于建筑面積大、內部火災荷載高、支撐結構跨度大等原因，一旦發生火災極易造成重大人員傷亡和財產損失，教訓極其慘痛，令人深思。

一、大跨度、大空間建筑的定義及其特點

一般來說，我們普遍把跨度超過30米的混凝土建筑或者跨度大于60米的鋼結構建筑定義為大空間、大跨度建筑。從功能上來講，民用方面主要包括大型城市商業綜合體、大型展覽館、體育運動館等公共建筑和高鐵、航空等交通樞紐建筑，工業方面還有大型機械加工、糧食加工以及倉儲物流等廠房庫房建筑。由于使用性質以及工藝的需求，這些建筑普遍跨度大、舉架高、空間面積大，以轄區某大型綜合性糧油加工企業為例，總占地面積66萬平方米，擁有9萬噸食用油中轉儲罐、22萬噸散糧庫容，8條生產線，企業廠房、庫房均為大跨度、大空間鋼結構建筑，最大生產車間建筑面積12791平方米，最大庫房9889平方米。

（一）結構樣式多，承重支撐較少

主要分為平面結構和空間結構兩大類。其中，平面結構體系常見的有：桁、剛架、拱式結構等；空間結構常見的有網架、折板、薄殼、懸索以及網殼等，為了形成較大的平面和立體空間，這些結構普遍承重支撐較少，發生火災后坍塌的風險遠超普通混凝土建筑。

（二）鋼結構作為主體結構應用普遍

筆者對轄區現有68棟大空間、大跨度建筑進行走訪了解，發現其結構包括鋼結構（約占60%，主要承重構件由鋼材構造，梁、柱都是鋼材，普遍采用鋼材加噴防火涂料）、磚混結構（約占16%，承重構件主要使用磚和混凝土）、鋼筋混凝土結構（約占24%，承重邊墻和柱由鋼筋、混凝土制成，橫梁為鋼材加噴防火涂料），但是企業考慮鋼結構施工迅速、結構簡單、空間巨大等特點，普遍采用鋼結構作為主體結構。

（三）鋼結構耐熱不耐火，火災時易坍塌

鋼結構強度高，塑性、韌性好，自重輕，材質均勻，與力學模型較為吻合，鋼結構制作簡便，施工期較短。但是從防火安全角度來看，鋼結構的耐腐蝕性比較差，耐熱不耐火，不加保護的鋼結構構件的耐火極限僅為10-20分鐘，在攝氏600度的環境中就會失去承載力，而在低溫環境下，鋼結構又可能會發生脆性斷裂。如果火災發現不及時或控制不及時，很容易超過耐火極限時間，引發建筑局部變形甚至引發坍塌，造成人員傷亡。

（四）建筑存在電磁屏蔽，通信聯絡困難

由于建筑結構和內部工藝流程等因素的影響，大跨度建筑普遍會出現電磁屏蔽，造成火場通信信號間斷或連接不暢，一旦發生火災，消防員進入內部內攻時通訊受阻，極易造成人員失聯。今年以來，我轄區消防站已針對48家大跨度、大空間廠（庫）房類建筑開展實戰演練，現場發現許多需要信號傳輸的設備均出現不同程度的信號失聯現象，如4G單兵圖傳系統的信號通常會發生間續性卡頓現象；紅外熱像儀由于內部存在許多工藝熱源導致無法準確識別等情況。

（五）設計與使用存在偏差，初期火災技防能力弱

一般來講，從防火設計環節來說大跨度建筑大多屬于丁、戊類。而現行的消防法規、監督規范對大跨度建筑沒有作具體的規定，僅按照丁、戊類進行設計和施工，在建筑工程消防審建過程中大多盲目依從于性能化設計和專家論證，導致建筑存在很多先天性隱患。主要體現在以下幾個方面：一是在防火分區的劃分上標準相對較低，比如說根據《建筑設計防火規范》（GB 50016-2014）相關要求，一、二級耐火等級的丁、戊類廠房無論是單層還是多層其每個防火分區的最大允許建筑面積是不限的，導致廠房越建越大，而受制于防火分隔消防產品的型式等客觀因素，在防火分隔上缺乏有效手段，很難形成有效的防火分區；二是建筑消防設施設計標準低，尤其是對于一些丁、戊類廠房、庫房，按照規范要求如自動報警以及自動噴水滅火等設施均不需配備。后期在使用過程中，建設單位隨意突破丁、戊類使用性質，造成先天性火災隱患；三是忽視火災技防能力設計，由于現行規范主要對建筑結構穩定性設計進行要求，對防火設計處于空白且多依賴于防火性能設計、專家論證，而性能化設計僅僅是對初期火災人員疏散進行了論證。缺少了有效的技防措施，初期火災很難有效發現并得到控制。四是缺乏有效的特殊消防設施，現有技防能力不足。經濟社會在飛速發展，新需求不斷涌現，但是消防產品領域卻裹足不前，難以適應新需要。因此，迫切需要研發配備專門針對大跨度、大空間建筑物的自動消防設施。

二、火災風險及撲救難度分析

大跨度、大空間建筑火災具有火災荷載大、發展蔓延快，高溫煙氣積聚、人員疏散困難、功能布局復雜、內攻風險較高、結構易坍塌、滅火強度大等特點。

（一）火災負荷大，火勢擴散迅速

建筑內部存放大量的可燃、易燃物料，如糧油食品加工企業榨油車間、成品油倉庫等，這些部位一旦起火，如果不能第一時間有效滅火，鋼制外墻和頂棚很難阻攔火勢，火勢將迅速進入猛烈燃燒階段，很快形成立體燃燒并發展為大面積火災。

（二）耐火等級低，構件容易坍塌

建筑結構尤其是鋼結構耐火等級普遍較低，即便施工時經過阻燃處理但后期由于維護不到位等原因普遍達不到原有耐火等級，發生火災后極易造成坍塌引發人員傷亡。（衡陽“11.3”火災建筑全面坍塌，造成20名消防員犧牲），可見建筑坍塌會對消防員火場搜救帶來很嚴重的后果。實驗數據顯示，當火場溫度達到400攝氏度以上時鋼結構穩定性開始明顯變化，鋼結構在全負荷狀態下，500攝氏度左右時即處于失穩邊界。

（三）火場排煙困難，疏散難度大

建筑內部可燃物很多，一般無相應的防排煙設施，空氣不能有效流通，燃燒物短時間內釋放出大量煙氣，造成視線受阻，而且由于高溫明火導致供電設備損壞，即便使用專用照明工具也很難辨明周邊環境，嚴重影響逃生疏散和滅火救援。

（四）內部狀況復雜，戰術設備要求高

此類建筑面積大，工藝流程、內部功能分區和管道線路復雜。火災一旦發生，不同工段的火情要求在戰斗展開中分別采取不同戰斗模式和滅火器材，給作戰指揮提出了很高的要求。有些工藝流程非常復雜，對于初入高溫濃煙火場的消防員而言，諸如進入火場關閘斷氣等操作很難短時間有效實施。

（五）救援力量不足，火場供水困難

一般大跨度、大空間建筑面積都在數千平米以上，一旦發生火災，將形成大面積、立體式火場，一兩只水槍對于這樣大的火場無濟于事，轄區救援力量難以第一時間形成有效的滅火力量。由于可燃物較多、火災持續時間長，滅火用水量明顯比普通建筑火災要大很多，必須提前謀劃確保火場供水。

（六）火災形式多樣，滅火時間長

建筑內部各種貨物、材料大多以堆垛形式存放，火勢一旦蔓延，將通過堆垛間的縫隙和內部空洞縱深發展，易形成堆垛火災，如果儲存物品為易燃可燃液體，又會形成液體流淌火，加之建筑存在倒塌風險，不能貿然進入火場發起總攻，火災撲救將是一場持久戰。

三、火災撲救工作思考及相關建議

（一）調足第一出動力量，加強聯動機制

一是加強第一出動。指揮中心要高度重視大跨度、大空間建筑火災，調足第一出動力量，初起力量多，供水出水能力強，能第一時間占據戰斗陣地，形成堵截之勢。全勤指揮部要隨警出動，第一時間到場，統籌指揮各增援力量，實行分片指揮，形成獨立的作戰片區。二是及時啟動應急聯動機制。優先調集大功率泡沫水罐車、高噴車等特種車輛，快速組成編程，可以形成獨立作戰體系。要及時向政府匯報，調集應急聯動力量。三是供水保證不間斷。根據火場情況劃分不同供水單元，充分利用火場附近市政消火栓，協調供水單位保障供水壓力，確保現場水源充足。要科學利用周圍水源，根據現場需要調派遠程供水系統，遠程供水使用時一般不得影響現場車輛運行；重型水罐車吸水時要全流量吸水，多干線供水。

（二）加強火情偵察，科學展開救人行動

一是科學偵查火情。偵查人員進行建筑內部偵查火情必須嚴格落實各項安全保障措施，要摸準建筑結構，到場后一定要詢問知情人、通過建筑設計圖紙確定建筑具體結構。如果現場火勢較大，可借助特種偵察器材進行火場偵查。通過查看錄像、詢問知情人、調閱圖紙等方式初步判定著火物質以及人員被困情況。二是救人途徑要選準。廠房（倉庫）人員逃生方向相對比較單一，要充分利用登高設施救人，內攻搜救盡量依靠窗戶邊線實施，要充分利用導向繩、呼救器等，救人小組要隨行配備水槍進行保護，嚴禁盲目進行火場，進入火場前留好撤退路線和應急方案。

（三）正確選擇進攻路線，科學布置戰斗陣地

一是進攻路線要科學。要根據建筑特點、火勢蔓延方向和作戰環境等因素，按照迅速、安全、高效的原則，科學研究確定進攻路線。二是戰斗陣地要安全。陣地的選擇要以控制火勢、消滅火災、保證安全為前提，按照便于觀察、進攻、轉移和撤退的原則，選擇守得住的陣地。同一層面布設多條進攻路線時，做到相向進攻、攻防同步、上下設防。在內攻部位和區域，嚴禁從煙氣排放口向內部射水，增加內攻風險。三是在內部情況不明、內攻風險較大等環境條件下，應利用滅火機器人、移動水炮、遙控水炮等裝備，設置陣地，實施堵截，控火滅火。

（四）排煙散熱要充分，供水保證不間斷

一是排煙要及時準確。高溫煙氣是火場的最大危險，在接警出動的環節就要了解現場煙氣情況，第一時間調集排煙車等特種車輛器材，到達現場后及時開展排煙散熱作業。如果需要破拆建筑，要結合當天風向風力等科學確定破產方向和位置，嚴禁盲目破拆。二是確保物資保障。空氣呼吸器鋼瓶滿氣、指戰員補水、營養補充是現場保障的根本需求，是落實現場安全的重要環節；要根據天氣情況，做好針對性的現場防熱、防寒，防雨雪冰凍等保障。要第一時間通知醫務人員到場，隨時做好指戰員和傷員的醫療保障工作。三是盡量減少使用他救接口。濃煙環境下空呼是保護搜救人員的關鍵裝備。在使用他救接口、共用空呼的情況下，救人者和被救者的危險性都會大大增加，不僅耗氣量加快至少一倍，且兩人之間有供氣管連接，如遇障礙物影響容易發生纏繞，在能見度低、環境復雜、心理緊張的情況下，導致（被救者）越慌越亂、越亂越慌，產生多余的消耗。因此，如無必要，建議他救接口只在緊急情況下使用，對于被困人員盡量使用消防過濾式綜合防毒面具或者自救呼吸器。

（五）做好火場安全防范，做好突發應急準備

一是外圍警戒要做好。火災現場要堅決杜絕外圍干擾，加強外圍警戒有利于后方力量到場和供水保障的展開，特別是車輛擁擠、圍觀人群多的地方，能更好實施戰斗展開，也避免對圍觀人員造成意外傷害。二是多方位設置火場安全觀察員。內攻人員要明確簡單有效的聯絡信號，一旦發生突發狀況，及時發出緊急避險信號。三是預留應急救助小組。對于一些復雜的大型火災現場，在內攻滅火和救人的同時，必須要在外部預留應急救助小組，隨時掌握內部工作情況，一旦內攻人員出現緊急情況能夠第一時間開展緊急救助避險。同時也有利于戰斗力量進行輪換，確保作戰人員體力。

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