高層建筑火災(zāi)時(shí)如何解救被困人員

世界上的高層建筑越來(lái)越高，在中國(guó)已經(jīng)有超過(guò)700米的建筑，而至今一直困擾全世界建筑設(shè)計(jì)與火災(zāi)救援的研究者。
2010年11月15日14時(shí)，上海余姚路膠州路一棟高層公寓起火。大火已導(dǎo)致58人遇難，另有70余人燒傷。
目前高層火災(zāi)時(shí)候主要靠自救與消防救援，自救是在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)使自身免于受害的疏散和保護(hù)行為。常用的自救方法主要有如下幾種：
（1）利用安全通道和疏散設(shè)施逃生。逃生路線的選擇，應(yīng)根據(jù)火勢(shì)情況，優(yōu)先選擇最簡(jiǎn)便、最安全的通道和疏散設(shè)施，如安全疏散樓梯、普通樓梯、消防電梯等。如果以上通道被煙火封鎖，可利用建筑物的其他設(shè)施逃生，如陽(yáng)臺(tái)、窗口、屋頂、落水管、避雷線等。
（2）利用自制簡(jiǎn)易救命繩逃生。當(dāng)各通道全部被煙火封鎖時(shí)，可利用各種結(jié)實(shí)的繩索，如無(wú)繩索可用被褥、衣服、床單或窗簾布等擰成繩，拴在室內(nèi)的牢固物體上，然后緩慢滑到地面或下一層樓的房間內(nèi)。
（3）利用緩降器自救。緩降器由掛鉤（或吊環(huán)）、吊帶、繩索及速度控制器等組成，是一種供人靠自重緩慢滑降的安全救生裝置。它可以安裝在窗口、陽(yáng)臺(tái)或平屋頂?shù)忍帲瑺I(yíng)救高層建筑的單個(gè)被困人員。
（4）利用救生袋自救。救生袋是兩端開(kāi)口，供逃生者從高處進(jìn)入其內(nèi)部緩慢滑降的長(zhǎng)條形袋狀物。被困人員進(jìn)入袋內(nèi)后，依靠自重和人體的不同姿勢(shì)來(lái)控制降落速度，緩慢降落至地面脫險(xiǎn)。
但是這些自救方式只能在樓高不超過(guò)30層也許可以做到，再加上消防云梯的救援，能救出一部分被困人員，但是當(dāng)樓高到50層或以上時(shí)候，這些方式很難起效。
高層建筑火勢(shì)蔓延快。高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井、風(fēng)道、電纜井等豎向井道多，如果防火分隔處理不好，發(fā)生火災(zāi)時(shí)就好像一座座高聳的煙囪，成為火勢(shì)迅速蔓延的途徑，尤其是高級(jí)賓館、綜合樓和圖書(shū)館、辦公樓等高層建筑，一般室內(nèi)可燃物較多，一旦起火，燃燒猛烈，蔓延迅速。據(jù)測(cè)定，在火災(zāi)初期階段，因空氣對(duì)流，在水平方向煙氣擴(kuò)散速度為0.3米每秒，在火災(zāi)燃燒猛烈階段，各管井煙氣擴(kuò)散速度則可達(dá)3－4米每秒。假如一座高度為100米的高層建筑發(fā)生火災(zāi)，在無(wú)阻擋的情況下，半分鐘左右，煙氣就能順豎向管井?dāng)U散到頂層，其擴(kuò)散速度是水平方向的十倍以上。
高層建筑火災(zāi)疏散困難。高層建筑的特點(diǎn)：一是層數(shù)多，垂直距離長(zhǎng)，疏散到地面或其它安全場(chǎng)所的時(shí)間長(zhǎng)；二是人員集中；三是發(fā)生火災(zāi)時(shí)由于各豎井空氣流動(dòng)暢通，火勢(shì)和煙霧向上蔓延快，增加了疏散的難度，我國(guó)有些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)城市的消防部門(mén)購(gòu)置了少量的登高消防車(chē)，但大多數(shù)有高層建筑的城市尚無(wú)登高消防車(chē)，而且其高度也不能滿足安全疏散和撲救的需要。普通電梯在火災(zāi)時(shí)因不防煙火或停電等原因而無(wú)法使用，因此，多數(shù)高層建筑安全疏散主要是靠樓梯，而樓梯間內(nèi)一旦竄入煙氣，就會(huì)嚴(yán)重影響疏散。這些，都是高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)進(jìn)行疏散的不利條件。
高層建筑火災(zāi)撲救難度大。高層建筑高達(dá)數(shù)十米，甚至達(dá)數(shù)百米，發(fā)生火災(zāi)時(shí)從室外進(jìn)行撲救相當(dāng)困難。一般要立足于自救，即主要靠室內(nèi)消防設(shè)施。但由于目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件所限，高層建筑內(nèi)部的消防設(shè)施還不可能很完善，尤其是二類高層建筑仍以消火栓系統(tǒng)撲救為主，因此，撲救高層建筑火災(zāi)往往遇到較大困難。例如：熱輻射強(qiáng)、火勢(shì)蔓延速度、高層建筑的消防用水量不足等。
隨著現(xiàn)代建筑物規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)的多樣化以及建筑物高度的不斷提升，傳統(tǒng)人們?cè)谕ㄟ^(guò)樓梯進(jìn)行疏散時(shí)所面對(duì)的問(wèn)題也越來(lái)越多。
第一是疏散時(shí)間長(zhǎng)。據(jù)觀察，以一部樓梯計(jì)算，當(dāng)每層有120入時(shí)，則15層的人員疏散到地面需要19分鐘，30層則需要39分鐘。而一般火災(zāi)從起火到猛烈燃燒只要20—30分鐘，此時(shí)大部分人員會(huì)因來(lái)不及疏散而被困在樓上。
第二是樓梯疏散特別不適合于殘疾人和行動(dòng)不便的老人。在有限的樓梯空間內(nèi)，一旦這些人出現(xiàn)在疏散的人流中，將勢(shì)必影響整個(gè)疏散隊(duì)伍的速度，甚至造成完全堵塞。
目前，可使用的其他垂直疏散方式還有云梯、避難袋、避難扶梯、緩降機(jī)等等，但它們都只能滿足少數(shù)人的逃生需要，且其具體的應(yīng)用還要受到很多方面的限制，而無(wú)法應(yīng)用于大規(guī)模的人員疏散，特別是高層建筑內(nèi)人員的逃生。
隨著高層建筑不斷的升高，如何進(jìn)行高層建筑火災(zāi)救援與被困人員疏散一直是個(gè)難題。而目前世界上最高的消防云梯也只有100米。而比如上海金茂大廈為420米；國(guó)內(nèi)目前使用的前十位最高建筑：
廣州塔 2009 混凝土塔廣州 600 米（1,969 英尺） 已建成，中國(guó)目前的最高建筑物，
上海環(huán)球金融中心 2007 摩天大樓 上海 492 米（1,614 英尺）
環(huán)球貿(mào)易廣場(chǎng) 2008 摩天大樓 香港 484 米（1,588 英尺）
東方明珠塔 1994 混凝土塔 上海 468 米（1,535 英尺）
紫峰大廈 2008 摩天大樓南京 450 米（1,476 英尺）
廣州國(guó)際金融中心 2008 摩天大樓 廣州 440 米（1,444 英尺）
金茂大廈 1998 摩天大樓上海 421 米（1,381 英尺）
國(guó)際金融中心二期 2003 摩天大樓 香港 416 米（1,365 英尺）
天津廣播電視塔 1991 混凝土塔 天津 415 米（1,362 英尺）
中央廣播電視塔 1992 混凝土塔 北京 405 米（1,329 英尺）
中信廣場(chǎng) 1997 摩天大樓廣州 391 米（1,283 英尺）
信興廣場(chǎng) 1996 摩天大樓深圳 384 米（1,260 英尺）
中環(huán)廣場(chǎng) 1992 摩天大樓香港 374 米（1,227 英尺）
而遠(yuǎn)大集團(tuán)擬建220層全球最高樓，樓高將達(dá)到838米。
目前在世界十大最高建筑中，中國(guó)已經(jīng)有五座位列其中。如此高的建筑誰(shuí)能保證今后不發(fā)生火災(zāi)？一旦發(fā)生時(shí)候如何疏散被困人員？
而目前電梯都有一個(gè)警示，火災(zāi)時(shí)候不能乘坐電梯。
在美國(guó)911飛機(jī)撞擊世貿(mào)中心時(shí)候，最后大樓倒塌，其中很多人就是乘坐電梯迅速逃生。
然后乘坐電梯疏散被困人員無(wú)疑是最快捷的一種方法。
　　在國(guó)外，有關(guān)學(xué)者從20世紀(jì)中葉就已開(kāi)始了對(duì)高層建筑利用電梯疏散問(wèn)題的關(guān)注。美國(guó)的Bazjanac在1974年就提出了“另一條出路?”的問(wèn)題。1977年，B響anac和加拿大的Pauls分別描述了電梯在高層建筑發(fā)生危急情況下的作用，并初步研究了使用電梯對(duì)總體疏散時(shí)間的影響。80年代后期，美國(guó)和加拿大合作進(jìn)行了使用增壓方法用于火災(zāi)疏散中使用電梯時(shí)煙火保護(hù)的可行性研究。
　　在20世紀(jì)90年代初，分別由美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)、美國(guó)消防協(xié)會(huì)(NFPA)和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)研究院(NIST)舉行了一系列的有關(guān)于火災(zāi)中使用電梯的學(xué)術(shù)會(huì)議，將這一問(wèn)題的討論第一次推向高潮。專家們提出了電梯可以在火災(zāi)情況下安全運(yùn)行的必要條件，如增加設(shè)備本身的可靠性，以及保護(hù)好電梯門(mén)廳和井道免受熱、煙和水的影響等措施。
　　Klote等人(1994)在研究美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)的航空交通控制塔利用電梯進(jìn)行人員疏散的可行性問(wèn)題時(shí)，提出了電梯緊急疏散系統(tǒng)的概念，第一次將電梯疏散作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮，并從理論和實(shí)踐上初步確定了電梯在高層建筑中用于人員疏散的可行性。
　　隨后，英國(guó)、瑞典、挪威等歐洲國(guó)家以及日本的許多學(xué)者也都紛紛加入這一問(wèn)題的討論和研究，在電梯疏散模型、電梯逃生情況下人的心理行為研究和疏散風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面提出了許多卓有成效的見(jiàn)解。尤其是在美國(guó)的“9·11”事件之后，出于對(duì)超高層摩天大樓的人員安全考慮，如何利用電梯進(jìn)行疏散又一次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　但是，理論上的發(fā)展并沒(méi)有使電梯真正應(yīng)用于高層建筑的人員緊急疏散，“火災(zāi)時(shí)禁止使用電梯”的警示標(biāo)志仍然存在于世界上幾乎每一部電梯的旁邊。雖然消防專用電梯早已出現(xiàn)，與此同時(shí)，普通電梯的消防功能也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，這些電梯僅是輸送消防設(shè)備和人員執(zhí)行救災(zāi)任務(wù)，以減輕消防員進(jìn)行滅火行動(dòng)時(shí)的體力消耗，其硬件和軟件設(shè)備的安全性和可靠性還不足以達(dá)到大規(guī)模人員疏散的能力，在火警情況下是不使用電梯讓普通人群逃生的。同時(shí)，社會(huì)公眾對(duì)于電梯在火災(zāi)等緊急情況下的運(yùn)行安全性和實(shí)際使用價(jià)值的認(rèn)可也需要一個(gè)觀念轉(zhuǎn)變的過(guò)程。雖然在“9·11"之后，國(guó)際上對(duì)于利用電梯進(jìn)行高層建筑緊急疏散的呼聲日益高漲，但由于種種技術(shù)問(wèn)題和社會(huì)上的原因，卻一直阻礙了電梯緊急疏散系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。
　　在國(guó)內(nèi)，隨著城市中高層建筑數(shù)量的不斷增加，以及人們對(duì)高層建筑所面臨的自身安全問(wèn)題擔(dān)憂的與日俱增，越來(lái)越多的建筑、消防、機(jī)械等方面的專家已開(kāi)始了對(duì)電梯疏散系統(tǒng)的思考。例如，有專家提出“安全核”疏散體系的設(shè)計(jì)思
　　想，就是“確?；馂?zāi)時(shí)日常交通路線與設(shè)施的安全性，使日常交通路線設(shè)計(jì)與安全疏散設(shè)計(jì)合二為一”的高層建筑火災(zāi)安全學(xué)的新理念，即把圍繞電梯、電梯廳及其周?chē)耐ǖ雷鳛榘踩珔^(qū)，使發(fā)生火災(zāi)時(shí)可能成為危險(xiǎn)區(qū)而不能使用的電梯及電梯廳變成可利用的安全區(qū)。但從總體上來(lái)講，我國(guó)對(duì)于高層建筑發(fā)生火災(zāi)等危險(xiǎn)情況下利用電梯進(jìn)行大規(guī)模人員疏散的研究，其重視和投入遠(yuǎn)完不夠，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)專門(mén)的機(jī)構(gòu)和計(jì)劃來(lái)對(duì)高層建筑電梯緊急疏散系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　時(shí)至今日，高層建筑電梯疏散系統(tǒng)已發(fā)展成為一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的概念。狹義上講，它等同于Klote早期提出的EEES，即包括基本電梯設(shè)備、電梯井道、機(jī)房以及其他的用于疏散過(guò)程中安全操作的設(shè)備和控制手段。廣義上，電梯疏散系統(tǒng)除了包括這些因素之外，還應(yīng)考慮整個(gè)建筑的綜合環(huán)境影響、人在危急情況下的行為心理，以及完善的危險(xiǎn)分析/評(píng)價(jià)體系等。因此，一個(gè)擴(kuò)展意義上的EEES是一個(gè)以安全科學(xué)為基礎(chǔ)，涉及機(jī)械、電氣、建筑設(shè)計(jì)、材料學(xué)、心理學(xué)和管理學(xué)等的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。其關(guān)鍵在于有效地引導(dǎo)人員的疏散、盡可能營(yíng)造舒適、快速的疏散通道和切實(shí)保證電梯及其相關(guān)設(shè)備本身在整個(gè)疏散過(guò)程中的可靠性。
在設(shè)計(jì)建筑一幢大樓時(shí)，對(duì)其中考慮運(yùn)輸能力的電梯配置常有如下要求：
電梯在建筑設(shè)計(jì)中有一個(gè)普遍要求，就是無(wú)論樓層多高，從一樓到頂樓直接行駛時(shí)間不超過(guò)一分鐘。所以現(xiàn)在的建筑使用的電梯都是在一分鐘以內(nèi)可以從一樓直駛到頂樓，普通住宅一般選擇在45秒左右，而寫(xiě)字樓賓館一般選擇在30秒左右直駛時(shí)間。
　　這樣的設(shè)計(jì)對(duì)于住宅樓，在上行高峰時(shí)，所配電梯能在5分鐘內(nèi)運(yùn)送全樓總?cè)藬?shù)的5%—7%，高峰輸送總時(shí)間約67—100分鐘;
　　對(duì)于辦公樓，要求在上行高峰時(shí)，所配電梯能在5分鐘內(nèi)運(yùn)送全樓總?cè)藬?shù)的13%—18%，高峰輸送總時(shí)間約29—40分鐘。
電梯運(yùn)送時(shí)間短的特點(diǎn)，對(duì)于高層建筑，尤其是30層以上的高層建筑中人員的疏散具有重要的意義，因?yàn)樵诨馂?zāi)等危急情況下，時(shí)間往往可以決定一切。
電梯疏散人員，那么無(wú)非是高層建筑火災(zāi)時(shí)候疏散被困人員是最快捷的運(yùn)輸工具。
　　同時(shí)，電梯疏散不受逃生人群的性別、年齡、健康狀況和類型等的影響，具有廣泛的適用性，也是其一項(xiàng)突出的優(yōu)點(diǎn)。
要使用電梯在高層建筑火災(zāi)時(shí)候進(jìn)行人員疏散，必須具備幾個(gè)條件。
首先是，電梯機(jī)房與電梯井道不能有火災(zāi)。一旦機(jī)房火災(zāi)就電梯無(wú)論如何都不能使用。因此電梯機(jī)房與電梯井道必須有火災(zāi)監(jiān)控，才能看是否能使用電梯。而目前技術(shù)可以做到對(duì)電梯機(jī)房的監(jiān)控以及電梯是否能繼續(xù)使用的監(jiān)控。
其二是電梯候梯間必須沒(méi)著火，否則電梯不可能進(jìn)行人員疏散，一旦電梯門(mén)打開(kāi)煙霧或大火馬上進(jìn)入電梯井道，反而造成電梯內(nèi)乘坐人員窒息死亡；而如果采用電梯著火樓層不開(kāi)門(mén)，其他沒(méi)煙霧與火情的樓層繼續(xù)使用，將能達(dá)到人員的作用。
要做到高層建筑著火樓層不開(kāi)門(mén)首先是電梯門(mén)必須耐火，目前已經(jīng)有耐火兩小時(shí)的電梯耐火門(mén)；但是電梯樓層的召喚卻從沒(méi)有耐火的，而還有如何控制著火樓層不開(kāi)門(mén)呢？因此只需要攻克這個(gè)關(guān)鍵難題就可以控制電梯的運(yùn)行。
其三，還需要解決的一個(gè)問(wèn)題就是該電梯的電源，雖然目前消防電梯都規(guī)定有第二電源，但是卻無(wú)法保證第二電源能在高層火災(zāi)時(shí)候不受影響，因此如果配備一個(gè)能讓電梯繼續(xù)使用1小時(shí)到2小時(shí)的不間斷電源，那么對(duì)疏散被困人員就足夠有時(shí)間了。
在目前，無(wú)論是建筑設(shè)計(jì)還是消防要求以及電梯研究者，都應(yīng)該考慮這些具體問(wèn)題了。
雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)高層火災(zāi)時(shí)候電梯疏散人員都有其快捷的共識(shí)，但是卻都沒(méi)從技術(shù)根本去思考問(wèn)題，所以至今電梯在高層火災(zāi)救援與人員疏散的問(wèn)題上一直得不到進(jìn)展。筆者從問(wèn)題根源著手去提出問(wèn)題與可能的方法，真正使飛速發(fā)展的高層建筑在未來(lái)能有更快捷的火災(zāi)救援運(yùn)輸工具。