◎ 張光俊

火災(zāi)引起建筑倒塌危險(xiǎn)性及其安全防范措施研究

◎ 張光俊

近期，火災(zāi)引起建筑坍塌造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失時(shí)有發(fā)生，而在救援行動(dòng)中消防官兵犧牲的案給社會(huì)帶來了極其不良的影響。本文重點(diǎn)分析了著火建筑物坍塌危險(xiǎn)性，并對(duì)坍塌的原因和征兆進(jìn)行了探討，并對(duì)對(duì)如何安全防范進(jìn)行了研究，旨在提示在火災(zāi)救援行動(dòng)中，盡可能減少不必要的人員傷亡。

建筑火災(zāi) 坍塌 原因分析 征兆 防范措施

1.引言

消防人員在火災(zāi)撲救過程中遭遇建筑物倒塌是一種非常危險(xiǎn)的現(xiàn)象，由于倒塌發(fā)生得過于突然、短暫，倒塌征兆又不易掌握和判斷，現(xiàn)場(chǎng)撲救人員不易及時(shí)撤離，往往會(huì)造成在現(xiàn)場(chǎng)撲救的消防人員的重大傷亡。2015年1月2日哈爾濱北方南勛陶瓷大市場(chǎng)廠庫火災(zāi)坍塌事故，造成5名消防員犧牲14人受傷；2015年1月20日臺(tái)灣桃園市保齡球館火災(zāi)坍塌事故，造成6名消防員犧牲。類似的由于火災(zāi)引起建筑坍塌造成消防員傷亡的案例國(guó)內(nèi)外還有很多。因此，要減少和避免因著火建筑物倒塌的傷亡事故，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)火災(zāi)中建筑物倒塌原因、倒塌前征兆、存在倒塌危險(xiǎn)的建筑火災(zāi)撲救安全防范措施的研究。

2.著火建筑物倒塌的危險(xiǎn)性

建筑物因采用的建筑材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)造方式不同，在火災(zāi)作用下其倒塌危險(xiǎn)性有很大的差異。

2.1 鋼筋混凝土框架式結(jié)構(gòu)建筑

此類建筑材料耐火性能強(qiáng)，整體抗坍塌設(shè)計(jì)，在標(biāo)準(zhǔn)耐火實(shí)驗(yàn)中其耐火時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)，在一般火災(zāi)中發(fā)生整體坍塌的可能性最小。這類建筑即使受到大火作用發(fā)生塌落，一般也局限在一些部位，例如吊頂水泥碎裂脫落或I型鋼梁部分下垂，建筑的主體承重結(jié)構(gòu)可保持完好。

2.2 大木結(jié)構(gòu)建筑

此類建筑因采用厚實(shí)的磚墻、大木桁架和柱建造，從抗坍塌性方面看，是第二位不易倒塌傷人的建筑類型。這類建筑具有厚實(shí)的承重構(gòu)件，如粗大的木柱和磚墻，在火災(zāi)發(fā)展階段可保持相當(dāng)好的穩(wěn)定性。

2.3 普通建筑

又稱為“磚墻和木托梁”的建筑,它具有承重的磚石外墻、木質(zhì)樓板和屋頂，其抗坍塌性能處于第三位。這類建筑在火災(zāi)中樓板和屋頂多易被燒穿，倒塌為其次，因?yàn)橄聦訕前鍩龘p坍塌前，上層樓板或房屋頂蓋早已被燒穿。在這種情況下，消防人員不可能在燒穿塌落樓面上進(jìn)行撲救，而可能在下層，且由于樓板、濃煙或火焰的遮擋或遮蔽，一時(shí)難以意識(shí)到頭頂上的情況。這類建筑倒塌的主要危險(xiǎn)在于樓板承重負(fù)荷嚴(yán)重超出規(guī)范要求。

2.4 木建筑即標(biāo)準(zhǔn)的木質(zhì)房屋

木板和木柱是其主要建筑材料，其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是用較小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件來支撐較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，木質(zhì)承重墻的支撐連接面較小，在抗坍塌性能上為第四位。木建筑的倒塌危險(xiǎn)在于由木栓連接的可燃性承重墻。木建筑一般兩側(cè)的墻是承重的，前后墻為非承重的。因此，在火災(zāi)中，從側(cè)墻窗口燒出火焰的情況，要比從前后墻窗口燒出火焰的情況更需得到重視。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)建筑

鋼建筑不燃建筑在火災(zāi)作用下最易倒塌。從受火坍塌的危險(xiǎn)性看，鋼材有三個(gè)嚴(yán)重的弱點(diǎn)：第一是受熱膨脹性較大。一根I型鋼梁被均勻加熱到537℃時(shí)，伸長(zhǎng)率達(dá)0.8%。第二是在高溫下強(qiáng)度喪失快。鋼材在300～400℃下的強(qiáng)度迅速下降，800℃時(shí)的強(qiáng)度僅剩10%。因此，鋼材在高溫下易出現(xiàn)軟蹋、扭曲或下垂，造成承重的鋼梁坍塌。第三是冷卻后收縮。從火災(zāi)實(shí)例看，這類建筑的倒塌危險(xiǎn)主要在于：火災(zāi)能使鋼架屋頂迅速坍塌。實(shí)驗(yàn)表明：無保護(hù)的輕型網(wǎng)式鋼托梁在火焰的直接作用下5～10分鐘便會(huì)喪失支撐強(qiáng)度而坍塌[1]。

3.著火建筑倒塌的原因

火場(chǎng)上建筑倒塌的常見原因可歸納如下：

3.1 由于設(shè)計(jì)缺陷、施工中偷工減料、以次充好，以及違法違規(guī)改建等造成建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足。

其中，隨意變更建筑內(nèi)部的承重墻，甚至拆除是降低建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要原因。

3.2 建筑物的木質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件被火燒損

木質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在敞開燃燒狀態(tài)下能夠每45分鐘燒損25.4毫米，如果木質(zhì)托梁雙側(cè)同時(shí)受火作用，一根標(biāo)準(zhǔn)托梁(38毫米厚)在45分鐘之內(nèi)即可被燒斷，在燒斷前該托梁早就會(huì)失去其承重能力。

3.3 無保護(hù)的鋼質(zhì)構(gòu)件受火作用失去強(qiáng)度

例如，輕質(zhì)的條鋼托梁受火5～10分鐘就可失去其應(yīng)有的強(qiáng)度，其實(shí)在鋼梁整體塌落前就會(huì)變軟下垂，這是鋼梁坍塌的重要征象[2]。

3.4 高溫狀態(tài)下的鑄鐵支撐柱受急冷碎裂

在老式建筑物中鑄鐵材料常用作支撐柱，不適合用作梁，因?yàn)殍T鐵是脆性材料，抗壓能力強(qiáng)，但抗剪切力弱。當(dāng)鑄鐵被火加熱到高溫后，突然受水槍射流作用造成急冷，便會(huì)出現(xiàn)破碎失去強(qiáng)度，導(dǎo)致支撐柱或鑄鐵承重墻的垮塌。

3.5 建筑物內(nèi)燃?xì)饣虮ㄎ锲返缺?/p>

爆炸引起密閉空間內(nèi)的氣體壓力迅速增加，壓力突增60千帕就能將磚墻推倒。在火災(zāi)撲救中，一旦發(fā)現(xiàn)建筑物內(nèi)存在可燃?xì)怏w或爆炸物品，即須調(diào)整滅火戰(zhàn)術(shù)，采取有效措施先排除險(xiǎn)情。

3.6 樓板或屋頂超載荷

著火建筑內(nèi)部樓板存放大量易吸水物質(zhì)，如成捆紙張、成堆布料或棉花等，當(dāng)滅火對(duì)其大量射水后，可能造成建筑物坍塌，原因有二：一是這些物品易吸收水，使原本重量荷載已接近最高極限的樓板上再增加重量。二是這些成捆成堆的吸水物質(zhì)，一般吸水后自身體積會(huì)膨脹，可能將緊靠的墻和柱擠斜而失穩(wěn)。

3.7 在清理火場(chǎng)時(shí)隨意拆除建筑內(nèi)部支撐構(gòu)件

有時(shí)為了進(jìn)行大面積的清理火場(chǎng)，將有些看似不重要的支撐構(gòu)件隨意進(jìn)行拆除，可能導(dǎo)致建筑物的局部塌落。

3.8 現(xiàn)場(chǎng)的震動(dòng)或撞擊荷載

火場(chǎng)上消防人員經(jīng)?？赡茉谝恍┮驯粺龘p的非穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)區(qū)域作業(yè)，若作業(yè)過程中不注意避免過大過重的動(dòng)作，或采用的處置方法震動(dòng)性較大，例如大型切割破拆、起重拉拽等，甚至推倒胸墻，都可能因現(xiàn)場(chǎng)額外的震動(dòng)或撞擊荷載，引起非穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。

4.著火建筑倒塌前的征兆

為了避免火場(chǎng)上建筑倒塌的傷害，消防人員必須時(shí)刻觀察和監(jiān)視所處的建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境及其火災(zāi)發(fā)展的變化情況，密切注視著建筑物承重結(jié)構(gòu)的任何失穩(wěn)征兆的出現(xiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)這種征兆，就必須及時(shí)果斷地采取有效措施保證自身的安全。

4.1 著火建筑的類型和用途表明潛在的倒塌危險(xiǎn)性大

從建筑類型上看，無防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)建筑最易在火災(zāi)中發(fā)生倒塌，木建筑則次之，磚木結(jié)構(gòu)的建筑又次之，磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑則一般不易倒塌，除極特殊的情況以外(例如違規(guī)建筑、改建，或遭受強(qiáng)烈的外力破壞等)。

從用途上看，有些建筑物內(nèi)部存放的物質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量，或是具有爆炸性，或是量大又有吸水性，或是質(zhì)量重，或是易燃物堆積。

4.2 著火建筑物內(nèi)樓層存在載荷集中且超量現(xiàn)象

火災(zāi)撲救過程中，了解和發(fā)現(xiàn)燃燒區(qū)域的樓層重量載荷既集中又超量，或堆有大量易吸水物品，或該樓層的房間易存積水等，這些現(xiàn)象都可能引發(fā)樓板向下層塌落的前期征兆。

4.3 火災(zāi)猛烈燃燒時(shí)間超過20分鐘[3]

建筑內(nèi)部火災(zāi)已開始燒穿外殼，并向四周和上層迅速蔓延，這是火災(zāi)發(fā)展到猛烈階段的特征，如果現(xiàn)場(chǎng)消防力量在此后20分鐘內(nèi)不能完全控制火勢(shì)，并進(jìn)而撲滅之，則現(xiàn)場(chǎng)燃燒區(qū)域就存在嚴(yán)重的建筑倒塌危險(xiǎn)。

4.4 滅火用水量大，建筑物內(nèi)積水嚴(yán)重

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)上部署的水槍水炮數(shù)量多，滅火射流水量大，而從著火建筑內(nèi)部流出的水量有限，則必然有大量的水沉積在建筑物內(nèi)部。發(fā)現(xiàn)這種情況后，現(xiàn)場(chǎng)指揮員必須意識(shí)到有些樓層可能因積水過多而提前坍塌。

4.5 著火建筑的墻體出現(xiàn)裂縫或鼓脹

開始裂縫或開裂是墻體坍塌前的明顯征兆，它意味著該墻體可能隨即塌落。另一方面，有些墻體的裂縫在火災(zāi)前就存在多年，為此，要特別注意這些裂縫在火災(zāi)過程中擴(kuò)大或變長(zhǎng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這些裂縫在不斷擴(kuò)大的情況后，危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人員應(yīng)及時(shí)撤離。

4.6 整體的墻面上逸出濃煙或滲出水流

這種現(xiàn)象表明墻的內(nèi)部已形成壓力，以及墻體存在薄弱處，可能導(dǎo)致墻體的坍塌。

4.7 房蓋頂、樓板和墻體出現(xiàn)明顯的位移或下垂

房蓋頂和樓板出現(xiàn)明顯的下垂是其坍塌前的最后的警告，處于同層和下一層的人員必須立即撤離，而當(dāng)墻體開始出現(xiàn)非正常的位移時(shí)，可能處于危險(xiǎn)區(qū)域的人員再撤離到安全區(qū)域就已為時(shí)過晚。

4.8 建筑結(jié)構(gòu)因燒損出現(xiàn)斷裂的嘎吱聲

木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)中?？陕牭竭@種斷裂的嘎吱聲，隨后可能就會(huì)發(fā)生倒塌。

4.9 墻體的泥灰脫落或泥灰塵土撒落

建筑結(jié)構(gòu)若發(fā)生輕微的移動(dòng)或變形，會(huì)引起墻體上的泥灰脫落，這也是建筑倒塌前的征兆之一。

5.潛在倒塌危險(xiǎn)的建筑火災(zāi)撲救安全措施

5.1 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)倒塌危險(xiǎn)實(shí)施安全監(jiān)管

現(xiàn)場(chǎng)指揮員可以指派一位現(xiàn)場(chǎng)安全員，作為現(xiàn)場(chǎng)指揮部成員之一，其職責(zé)是：監(jiān)視火場(chǎng)情況，報(bào)告火場(chǎng)的火勢(shì)發(fā)展?fàn)顩r，及時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)指揮員提供滅火救援安全方面的建議和措施；評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)潛在的危險(xiǎn)性，提醒現(xiàn)場(chǎng)指揮員對(duì)潛在危險(xiǎn)的注意，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域；實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，檢查和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的安全工作[4]。

5.2 對(duì)潛在倒塌危險(xiǎn)部位實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)檢查和監(jiān)視

一旦現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告開始出現(xiàn)倒塌危險(xiǎn)征兆，必須有專人進(jìn)行檢查和監(jiān)視，根據(jù)倒塌危險(xiǎn)的程度，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮員提出是否繼續(xù)或暫停該危險(xiǎn)區(qū)域的撲救行動(dòng)。這項(xiàng)措施常在火場(chǎng)清理階段因樓板出現(xiàn)穩(wěn)定性問題時(shí)多加以采用。

5.3 有序撤離

一旦著火建筑倒塌征兆出現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)后，現(xiàn)場(chǎng)指揮員必須采取有效措施將倒塌危險(xiǎn)區(qū)域的人員安全、有序地撤離出來，防止現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)恐慌和混亂局面。有序撤離要求下達(dá)撤離命令后，能夠保證有一定的時(shí)間允許處于危險(xiǎn)區(qū)域的每位人員接到和清楚命令，且盡量帶出自己的裝備器材。在倒塌即將發(fā)生的危險(xiǎn)情況下，要優(yōu)先保證人員撤出，可直接放下手中的笨重器材跑出危險(xiǎn)區(qū)域：

(1)部分撤離。在某些情況下，現(xiàn)場(chǎng)指揮員接到在著火建筑物內(nèi)部撲救人員報(bào)告，建筑內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌危險(xiǎn)征兆后，可以采取部分撤離的措施，命令建筑物內(nèi)部危險(xiǎn)區(qū)域的隊(duì)員撤到建筑物內(nèi)部的安全區(qū)域，并繼續(xù)內(nèi)部的滅火工作。這種安全措施常在著火建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)型式清楚，倒塌危險(xiǎn)僅涉及局部區(qū)域的情況下采用。

(2)全部撤離。無論何時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的倒塌危險(xiǎn)征兆，現(xiàn)場(chǎng)指揮員就得采取從著火建筑物的內(nèi)部和其附近外圍全部撤離人員的措施，只能實(shí)施外部防御性滅火。

(3)緊急撤出。當(dāng)著火建筑物倒塌即將發(fā)生或已經(jīng)開始出現(xiàn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的全體人員必須緊急撤出。采取緊急撤出的措施是基于建筑物倒塌危險(xiǎn)已經(jīng)降臨的現(xiàn)實(shí)，而采取撤離的措施是基于建筑物存在明顯的倒塌可能性，兩者適用的情況有所不同。因此，平時(shí)加強(qiáng)緊急撤出方面的訓(xùn)練是必不可少的。消防人員通過訓(xùn)練逐步養(yǎng)成在火場(chǎng)上一旦接到緊急撤出的信號(hào)，就可本能地放棄手中的作業(yè)，迅速地撤出危險(xiǎn)區(qū)域的意識(shí)和能力。

5.4 設(shè)置建筑倒塌危險(xiǎn)區(qū)域

消防人員僅從可能倒塌的建筑物內(nèi)撤出還不能完全保證其安全，因?yàn)榻ㄖ飰w向外倒塌時(shí)可能覆蓋附近較大的面積，甚至一些斷裂的構(gòu)件或水泥磚塊可飛落得更遠(yuǎn)。若撤離出的人員所處的位置距建筑物較近，仍有被倒塌物砸傷砸死，或被埋壓的現(xiàn)象。

5.5 從側(cè)面安全區(qū)實(shí)施滅火

當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)并存在墻體倒塌危險(xiǎn)時(shí)，一旦設(shè)置倒塌危險(xiǎn)區(qū)域后，滅火陣地就需遠(yuǎn)離不穩(wěn)的墻體，以致滅火射流打不到燃燒區(qū)。例如，一座10層高的商住樓，為了防止其在火災(zāi)中倒塌的傷害，要求地面滅火射流陣地設(shè)置在距該商住樓正面30米開外。根據(jù)建筑物墻體倒塌的方式，倒塌物主要可能向下坍塌和朝正面前方傾倒，而向側(cè)面或正面兩側(cè)45度角方向的傾倒則很少，當(dāng)然除了建筑物內(nèi)發(fā)生爆炸引起的倒塌以外[5]。因此，為了既減少危險(xiǎn)性，又盡可能靠近建筑物滅火，現(xiàn)場(chǎng)指揮員應(yīng)該考慮從具有倒塌危險(xiǎn)墻體的兩側(cè)位布置地面滅火射流陣地實(shí)施滅火。

5.6 從建筑拐角安全區(qū)實(shí)施滅火

當(dāng)著火建筑屋頂坍塌后，可能引起四面支撐墻向外傾倒，這是現(xiàn)場(chǎng)最危險(xiǎn)的情況。然而，外墻傾倒的規(guī)律主要還是向下和朝前。因此，在建筑物的拐角處就存在一個(gè)相對(duì)安全的區(qū)域，只要現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境允許，這個(gè)區(qū)域也是?？肯儡囕v和布置滅火射流陣地的部位。

5.7 利用舉高滅火射流進(jìn)行滅火

利用高噴車、云梯車、舉高平臺(tái)車，以及利用鄰近建筑物的較高部位等都可創(chuàng)造舉高滅火水流，在空中較為靠近的部位從著火建筑的窗口或其他開口射入水流進(jìn)行滅火。甚至對(duì)于平房火災(zāi)，也可采用這種方法，只要外部窗戶的玻璃已破碎或被破拆，窗戶內(nèi)部沒有分隔墻阻擋射流，舉高滅火射流就能充分發(fā)揮滅火的作用。

6.結(jié)論

在火場(chǎng)上滅火救援工作的指導(dǎo)思想是首先救人和保證自身的安全，其次是控制消滅火勢(shì)和搶救財(cái)產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)指揮員在接到著火建筑出現(xiàn)倒塌危險(xiǎn)征兆后，知道根據(jù)倒塌的危險(xiǎn)性，采取相應(yīng)的安全措施。盡管有些報(bào)告的征兆不一定立即會(huì)導(dǎo)致建筑物的倒塌發(fā)生，這并不意味著報(bào)告和采取的安全措施是錯(cuò)誤的，或是反應(yīng)過度。采取必要的安全措施是貫徹滅火救援工作指導(dǎo)思想所必需的?！熬热说谝弧奔劝ㄕ人松舶ㄗ陨戆踩谋Ｗo(hù)。如何進(jìn)一步保護(hù)火場(chǎng)上消防人員的生命安全，不僅要加強(qiáng)滅火技術(shù)和方法方面的研究，而且要使滅火救援工作的指導(dǎo)思想落到實(shí)處。

作者單位：重慶消防總隊(duì)沙坪壩消防支隊(duì)

[1] 李建華主編．滅火戰(zhàn)術(shù)[M]．北京：群眾出版社，2004．

[2] 公安部消防局．中國(guó)消防手冊(cè)第十卷：（火災(zāi)撲救）[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006．

[3] 金京濤，劉建國(guó)．消防官兵滅火戰(zhàn)斗犧牲情況分析及其對(duì)策探討[J]．消防科學(xué)與技術(shù)，2009.04．

[4] 翁茂貴．可能引起建筑物坍塌的幾種情況及應(yīng)對(duì)措施[J]．消防科學(xué)與技術(shù)，2005.02．

[5] 韓玉祥，李春孝．德匯國(guó)際廣場(chǎng)火災(zāi)撲救對(duì)滅火救援工作的啟示[J]．武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.(10)9-11．