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8 月 27 日大连凯旋国际大厦失火,建筑的消防安全是如何要求的?面对高楼失火应该怎么自救? 第1页

  

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从这次火灾的后果来看,没有造成人员伤亡,有一定幸运因素,但也说明原建筑的消防逃生设施还不算太坏,至于是否符合消防要求,还需要事后调查。

但从火灾扩散面来说,局部失火导致大片外墙燃烧,并影响到多个楼层和住户,这是该建筑防火的一个败笔。虽然这个败笔有可能是受限于当时的建造条件,也有可能是符合当时的法规要求,但也给我们敲响了警钟,对于高层建筑,其外保温材料如果是易燃材料,如果不能在做好防火隔绝措施,做到层层隔绝,户户隔绝,则一旦某户人家发生火灾,还有可能多个住户跟着倒霉,这是个系统性风险,需要靠技术手段解决。

下面从结构安全和保温措施两个方面来看下建筑自身对防火的要求。

从结构安全和人员疏散角度,一个建筑在火灾下至少应保证满足以下3项性能指标:

1. 在火灾发生初期要保证人员能够安全撤离,逃生通道的设置是关键。逃生通道要简短通畅,不能太过曲折,否则在慌乱中很容易迷路,延长逃生时间。

此外,逃生通道还要有明确的路线指示、充足的照明,并能在火灾发生时阻断烟气窜入,有足够的排烟措施,保持通道良好的通行环境,因为火灾下的人员伤亡,大部分是因为烟熏引起,要防止烟熏,在逃生通道要靠消防设施切实发挥功效,例如排烟和照明。

逃生通道是火灾下人员安全撤离的生命通道,需要时刻保持畅通,楼梯间堆积的杂物,会影响逃生时间。

2. 火灾持续期间,结构能够保持稳定不倒塌,为灭火工作提供必要的时间。如果房屋耐火性能太差,在救火过程中发生垮塌,会耽误灭火工作,甚至会发生人身伤害。本次大连凯旋国际大厦结构安全经受住了火灾检验,至少在火灾过程及灾后没有出现垮塌造成二次伤害,这给后续救援及修复创造了基础条件。

3. 火灾后要易于修复,修复费用和修复时间均可接受,否则社会、经济影响太大,无法实现人民群众对美好生活的向往。

要满足上述3点,需要承重构件具备相应的耐火能力。我国《建筑设计防火规范》将民用建筑的耐火等级分为四级,其中一级要求最高,对构件的耐火时间(小时)要求如下:

要满足上述要求,不同结构需要采取不同的措施。

1)钢结构。钢材自身不耐高温且极易导热,火烧到裸露的钢构件表面,热量会迅速传导到钢材内部,导致钢构件很快丧失承载能力。下图为裸露的钢结构在火灾作用下温度和强度变化规律。

从图中可以看出,裸露的钢结构在火灾发生后13分钟温度上升到538℃,强度降低为原来的61%;15分钟温度上升到609℃,强度降低为原来的43%;20分钟温度上升到724℃,强度降低为原来的18%,此时钢结构基本就倒塌了。

根据统计,从发生火灾到消防员赶到现场开始灭火需要15分钟,此时钢结构强度已降低到不足原来的一半,房屋处于危险状态

要延长钢结构的耐火时间,需要在钢结构外部喷涂防火涂料包上防火板,防火涂料和防火板厚度不同,钢结构的耐火时间也不同。

2)混凝土结构。与钢相比,混凝土不易导热(导热系数约是钢的1/60),火灾时升温缓慢,因此对内部钢筋形成了很好的耐火保护。我国规范对梁、板、柱、承重墙的钢筋保护层厚度做了相应的规定,保护层除了可保护钢筋免受腐蚀外,还兼做钢筋的耐火保护,延长了耐火时间。因此,混凝土结构一般不需要额外的防火措施也可满足防火要求。

3)砖混结构。与混凝土类似,砖墙不易导热,耐火能力较强,一般不需要额外的防火措施

4)木结构。天然木材不耐火,需要经特殊防火处理才可作为建筑承重材料,此外还需要采取覆盖防火板、表面抹灰等措施满足防火要求。

房屋发生过火灾,不仅结构表面有烟熏火燎的颜色,影响美观,严重的火灾还会影响结构安全,在继续使用前需要做安全评估。本次大连凯旋国际大厦失火后,原结构受到了火灾高温以及消防水降温的影响,对结构有多大伤害,结构是否需要进行加固,这些都需要进行专业机构进行火灾后的评估。

评估时首先要考虑火灾对不同材料性能的影响。总体来说,火灾对各种材料都有不利的影响(强度或者延展性),而且火灾时间持续越久,材料性能损失越大

此外,用水灭火会导致材料表面温度骤降,除了热胀冷缩引发裂缝外,材料自身的性能会损失更严重。具体来说,火灾对材料性能的影响如下:

对于钢结构,火灾除了影响材料性能,还会导致整个结构内力分布发生重大调整。总的调整规律是荷载从受力大的构件向受力小的构件转移,实现了“削峰平谷”,有点像《道德经》里说的,天之道,损有余而补不足。

这是由于火灾期间钢材会变软,受力大的钢构件变形更大,随着变形的发展,将部分荷载卸向其他构件。如下图所示,原本仅中间柱子承载,两侧柱子不受力,火灾发生时钢柱变软,中间柱子被“压扁”,变为三根柱子共同承载。

因此,钢结构经历火灾后,受力状态与原设计会大相径庭,新的受力状态是否仍能保证安全,需要详细评估。另外火灾后钢结构变脆,会影响结构的抗震性能

混凝土结构和砖混结构,火灾前后各个构件内力调整较小,火灾后的实际受力状态与原设计基本相符。但需要重点关注预制楼板,火灾后钢筋强度剧烈下降,需核算承载力能否满足要求。

木结构经过火灾后,除了表面烧黑的构件需要替换外,表面完好的构件也像是受到了七伤拳的攻击,表面完好,内部强度大幅降低,需要重新评估其安全性。

对于我们普通住户,很难改变房子自身的耐火性能,但我们可以有更好的防火措施,例如家中常常断舍离,减少无用物品堆放,从而减少火源;另外家里常备灭火器,至少厨房和客厅各一把,一旦出现火患,迅速消灭于萌芽。最后提醒大家,一旦火势失控,要第一时间撤离,按照逃生指示牌指示到达安全地带,千万别舍命不舍财,耽误宝贵的撤离时间。

以上是从结构安全及疏散角度对建筑的防火性能提出的要求。看了凯旋大厦的燃烧视频,发现本次火灾中,建筑外墙不断被引燃,应该是建筑外墙保温材料燃烧所致。下面看下建筑保温做法对建筑防火的影响。

就像人要穿衣服保暖一样,建筑物也需要外壳披上一层保温层,以满足节能要求。需要做保温的部位都是与外界环境接触部位,一般包括外墙和屋顶,有些建筑地下室墙体和基础也做了保温。常见的外墙保温做法,会根据保温层位于墙体外侧还是内侧,分别称为外保温和内保温。

下图显示了建筑外保温和内保温的区别,红色粗线表示保温层(左图为外保温形式,右图为内保温形式):

建筑外墙采用外保温形式,一旦某处发生火灾,很容易发生大范围蔓延,就像大连凯旋国际大厦这样,而且很难扑灭。这是建筑外墙采用外保温系统的固有弊端,很难克服。

因此上海市已经在2020年底开始,禁止使用传统外墙外保温系统,主要就是因为外保温系统的固有弊端无法克服,主要体现在以下三个方面:

(1)开裂、空鼓、脱落。如下面视频就是典型的外保温脱落危害:

建筑外保温脱落 https://www.zhihu.com/video/1415007135881715712

(2)如果要求材料保温性能,就很难阻燃。例如我们常见的聚氨酯保温材料,还有聚苯保温材料,与俗称的泡沫塑料类似,很轻,保温性能很好,但阻燃性能差:

现在防火规范严格了,最新版《建筑设计防火规范》第6.7.1条规定:“ 建筑的内、外保温系统,宜采用燃烧性能为A级的保温材料,不宜采用B2级保温材料,严禁采用B3级保温材料”

“A级材料属于不燃材料,火灾危险性很低,不会导致火焰蔓延。因此,在建筑的内、外保温系统中,要尽量选用A级保温材料。

B1级材料属于难燃材料,防火性能仅次于A级材料,因此有些非人员密集建筑的外墙保温材料可以选用B1级。

B2级保温材料属于普通可燃材料,在点火源功率较大或有较强热辐射时,容易燃烧且火焰传播速度较快,有较大的火灾危险。如果必须要采用B2级保温材料,需采取严格的构造措施进行保护。同时,在施工过程中也要注意采取相应的防火措施,如分别堆放、远离焊接区域、上墙后立即做构造保护等等。

B3级保温材料属于易燃材料,很容易被低能量的火源或电焊渣等点燃,而且火焰传播速度极为迅速,无论是在施工,还是在使用过程中,其火灾危险性都非常高。因此,在建筑的内、外保温系统中严禁采用B3级保温材料。”

但保温性能好同时又防火的材料价格很高,很多材料达不到A级却被以次充好用在了外墙上在防火规范要求不严的早期建造的很多建筑,外墙保温材料很多是可燃的一旦某处起火,这种可燃保温材料会向上下左右迅速燃烧蔓延,很难扑灭。一方面是因为保温材料外部有一层保护壳,保温材料着火后,外部保护壳的存在,阻挡了救火水直接浇在着火的保温材料上,救火喷水相当于“隔靴搔痒”;另一方面,保温层着火后,形成了沿着建筑物通高的空腔层,这个空腔相当于产生了烟囱效应,会加速火势蔓延。

(3)如果严格要求保温材料阻燃性能,就很难同时满足节能建筑保温要求。例如常用的岩棉保温材料,岩棉是不燃材料,但保温性能比聚氨酯或者聚苯板差了很多,而且岩棉容易吸水,外墙防水做不好,冬季容易冻胀外墙。

以上3点为建筑采用外保温形式的三大痛点,而且短期内很难克服,所以上海市干脆禁止外墙使用外保温,只能做内保温,也是没有办法的办法。

但建筑师和实际使用者会喜欢外墙外保温,因为保温材料贴在墙体外面,不会占用室内使用空间。

而外墙采用内保温的房子,用手一敲都会听到咚咚的空鼓声,保温材料不仅会占用使用空间,而且由于保温材料强度低,很难在上面直接挂重物,除非使用加长型膨胀螺栓打到墙体结构层,这给使用带来不便。

但内保温可以很容易解决脱落和防火问题。由于保温层会被混凝土楼板隔开,某层着火了,火灾不会顺着保温材料向上下左右蔓延,火灾会严格限制在局部区域。

因此,外墙外保温是追求使用方便,而一直存在脱落和火灾扩散风险;而外墙内保温则除了使用不便占用空间外,没有脱落和火灾扩散风险。

两种外墙保温方式都有各自的优缺点,如何取舍呢?上海已经给出了方向,这次火灾,也会促进人们思考,是安全重要还是便利重要?

在建筑材料没有革命性突破的现状下,鱼和熊掌不可兼得,只能在安全和便利两者之间做出取舍。

但这种取舍不是设计师能决定的,而是要靠全社会达成共识,像上海那样强制执行才可以。否则同样面积同样户型的住宅,做外保温的会比做内保温多出很多实际使用面积,作为购房者,同样价款情况下,大多会倾向于购买实际使用面积更大的房子,这样就使得同样竞争条件下,做内保温的房子卖不出去。

长此以往,更注重长远安全的设计师设计的内保温房子反而竞争力不足,遭到市场淘汰。设计师也是要恰饭的,在地产商的销售压力下,很难做到不去适应市场,因此仅靠设计师的良心是不够的,必须靠行政强制手段,否则良心设计师会逐渐被市场淘汰。

最后再强调下,大连凯旋国际大厦外墙保温的防火性能不好导致大火蔓延,虽然并不一定是违规设计违规施工,但确实给我敲响了警钟。

我国有大量外墙防火不符合现行防火规范的存量房子,这类房子的消防问题该怎么解决?是主动去一个个解决还是等某个建筑发生火灾了,或者进行外立面改造时顺便采取解决?目前看,全面大范围解决这些存量房问题,从财力上不现实,如果有条不紊推进解决,则需要加强房屋运营期间的管理,例如加强日常巡查,消除火灾隐患;常检查消防设施,保证消防设施可靠;常检查消防通道,保障消防通道畅通等。

目前住宅小区对防火检查越来越严格,例如常有清理楼道杂物行动、疏通消防通道行动,并且逐渐禁止电动车进入住宅内充电,这些都是日常的运营管理。在现有条件下做好日常运营管理,消除火灾隐患,也是对建筑消防安全的有效补充。




  

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