基于高层建筑自身的消防研究与创新方案.docx

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基于高层建筑自身的消防研究与创新方案

基于高层建筑自身的消防研究与创新方案

目录

引言2

第一节论文课题背景2

1.1上海高层建筑现状2

1.2胶州路火灾分析3

第二节上海消防情况调研3

2.1消防局消防现状与分析3

2.2商业高层建筑消防现状与分析5

2.3居民高层建筑消防现状6

第三节高层建筑群的消防方案7

3.1现有消防方案分析7

3.2高层建筑互救的设计思想7

3.3高层水枪喷雾的设计思想8

3.4大楼互救方案的配套措施9

总结与展望9

基于高层建筑自身的消防研究与创新方案

【摘要】随着城市建设速度加快、建设水平提高，城市高层建筑数量迅速增加。

但是，高层建筑的快速发展导致了许多意想不到的问题，其中又以消防问题最为严重。

在2009年至2011年间，因高层火灾导致的人员与经济损失十分巨大，解决高层建筑消防难题迫在眉睫。

本文首先介绍了上海高层建筑的现状，并对上海胶州路特大火灾进行分析。

通过对上海的消防队与高楼的消防设施进行实地调查研究，找出各种高层建筑存在的消防隐患，总结得出了当前高层火灾难以扑救的主要原因，并提出了一种新颖的高层群楼消防方案以弥补当前的不足。

最后，希望本文的消防现状分析结果与消防方案能够在很大程度上改善高层建筑的消防措施，减少高层火灾事故所造成的生命和物资损失。

【关键字】高层建筑、消防、云梯、高压水枪

引言

随着城市建设速度加快、建设水平提高，城市高层建筑数量迅速增加。

高层、超高层建筑节省了大量宝贵的土地资源，提高了利用率，成为了建设者与居民的首选建筑类型。

但是，高层建筑的快速发展导致了许多意想不到的问题，其中又以消防问题最为严重。

2010年11月15日，上海胶州路火灾，28层的教师公寓在大火燃烧了5个小时，整幢大楼被毁，58人不幸遇难，同时造成2000多户居民无家可归，经济损失更是无法估量；2011年2月3日，沈阳皇朝万鑫酒店火灾，152米的B楼完全烧毁，219米的A楼也面目全非，经济损失超过1300万……

这些触目惊心的火灾为我们敲响了警钟，高层与超高层建筑的消防问题是目前迫在眉睫的难题。

因此，我们利用课余时间，就上海目前的高楼消防状况以及消防队消防设备进行了实地调查研究，并提出了一种新颖的高层群楼消防方案，这对于高层建筑的火灾救援有着十分积极的意义。

第一节论文课题背景

1.1上海高层建筑现状

目前，上海超过100米的超高层建筑有400多栋，建筑数量已经远远超过中国香港，成为全球高楼建筑数量第一的城市。

这些高层建筑中不乏那些高度达300-600米的摩天大楼（表1.1），已成为上海的地标性建筑物。

楼名

层数

总高度

上海中心

/

632米

上海环球国际金融中心

101层

492米

东方明珠广播电视塔

/

468米

金茂大厦

88层

421米

世茂国际广场

/

333米

表1.1

上海的多数高层建筑都成群状分布，楼间距离较小，一旦高楼中有一幢失火就容易引发连锁反应，殃及周围高层建筑。

1.2胶州路火灾分析

图1.1

2010年11月15日14时许，由于无证电焊工违规操作，上海余姚路胶州路一栋28层楼高的公寓起火（图1.1）。

起火点位于10-12层之间，因该建筑正在施工，被脚手架包围，同时墙面使用了易燃保温材料，导致火势蔓延极快，不一会儿整幢楼都被大火包围。

此次火灾原因有许多，如违规施工、监管不力、分包混乱等。

但是我们更关注的是：

为什么上海先进的消防设施没有能够及时扑灭大火？

大楼内的消防设施又为什么没能减小火势？

带着这些问题，我们开始了调研。

第二节上海消防情况调研

2.1消防局消防现状与分析

我们首先来到了长宁区某消防中队，消防中队队长热情地接待了我们。

我们详细询问了该消防中队的出警与设备情况（图2.1）。

图2.1

中队队长告诉我们：

消防车在日间晴天情况下能够在接到警报后30秒内出动，忽略路况影响，一般到达火灾现场至少需要5分钟。

一辆消防车能装载5-6名消防员，人数较少。

另外，消防车常常受限于事发地点的环境，消防车无法达到最佳灭火点。

例如考虑到地下因素，如果事发地点附近有地铁、隧道，为防止地面塌陷，消防车就必须得绕道行驶。

说到消防设备，世界最高的云梯只能达到101米，而上海则只少量配备了90米的云梯（图2.2），云梯完全伸展需要大约2至3分钟。

设：

一辆消防车从接警到开始救援就需要多达8-10分钟。

火灾救援必须争分夺秒，投入救援的这十分钟很有可能会使火灾恶化到无法控制的状态。

图2.2

同时，云梯车自身不具备储水能力，因此消防车到达现场后还需要连接路边的消防栓才能使用消防高压水枪。

并且，消防栓的水压需要慢慢增高以防水管因瞬间高压而爆裂。

云梯车上的高压水枪由于水压、风速等种种原因，将云梯高度算在其内，最高喷射高度也只有100米。

仅仅100米的喷水高度完全无法满足上海诸多高层建筑的消防要求，这将会导致高层火灾演变成可见却不可及的消防悲剧。

此外，每个消防员身上一套完整的装备重约30公斤，在这样的负重情况下，想要登上100多米的高层位置是十分困难的。

就目前的消防设备来看，消防队无法有效完成百米以上的高层火灾救援任务，上海的高层建筑消防问题十分严峻。

2.2商业高层建筑消防现状与分析

结束了对消防中队的调研后，我们决定将研究方向转向上海的高层建筑，首先选择了最为熟悉的中国福利会少年宫新大楼（图2.3）进行消防状况调查。

中福会少年宫新大楼共16层，高度约为90米，外墙主体是落地钢化玻璃。

这样的外墙设计十分不合理，一旦在靠近外墙位置有火灾时，这些玻璃很有可能将遇热爆炸，伤及逃生者。

图2.3

紧邻少年宫，有一幢高274米的会德丰大厦。

和这样的超高层建筑紧挨在一起，不仅为救援带来了困难，也增加了火灾波及邻近大楼的可能性。

少年宫新大楼每层都有3个消防栓和2个消防通道。

房顶每隔5米安装1个消防喷淋，这些喷淋出水量较小，无法应对大型火灾。

此外房顶每隔15米安装1个烟雾检测器，在主要教室外还有消防警铃与消防通道图。

这些消防警铃与地图能够在第一时间帮助师生尽快逃生，降低了人员了伤亡的概率。

在每个教室内都备有一个消防应急箱，其中包括了毛巾、水以及小型灭火器，便于师生展开自救，顺利逃生。

通过调查发现，中国福利会少年宫的消防设施较为完善，充分考虑到了人员逃生所需的指示及物品，但还有一些细节问题值得注意与改进。

2.3居民高层建筑消防现状

居民高层建筑有着人口密度高，住户年龄分布广等特点，是消防中的重中之重。

我们来到了位于桂林路的明佳公寓（图2.4），进行实地调查。

明佳公寓是一栋建于90年代的高层居民楼，共有28层楼，周围还有华利公寓等高层建筑8栋，属于高层建筑群。

由于明佳公寓竣工较早，因此消防设施比较少且陈旧。

大楼共有2个消防通道，通道内部分照明设备损坏，在火灾这样的紧急情况下将会为居民逃生带来不便。

图2.4

每层楼有6个消防喷淋，2个消防栓。

这样数量的消防设备在居民楼中显得十分微不足道，根本无法起到遏制火势蔓延的作用。

我们在调查时还发现，有相当数量的住户选择在窗外安装防盗栅栏（图2.5）。

看似十分合理的栅栏缺为高层火灾救援带来了极大地不便，一方面消防人员不能快速将受困人员从窗中救出，另一方面也不便于为其他失火大楼提供喷水等救援。

图2.5

这样的调查结果令我们着实为高层居民捏了把汗，上海有不少90年代建造的高层建筑，其中的消防设施亟待改善。

第三节高层建筑群的消防方案

3.1现有消防方案分析

上海的高层建筑多成群建造，由于建筑间距离狭小，消防车消耗了许多宝贵时间在寻找空隙架设云梯和高压水枪上。

而水枪喷射高度只能够达到高楼的中段，火势往往又是由下及上地蔓延，消防车对于水枪不可及的区域无能为力。

因此仅仅依靠地面救援无法对抗高层火灾。

至于消防直升机的救援效果则更令人失望。

事实证明，当火势达到一定程度时，产生的热气流和烟雾都将阻碍直升机靠近，无论从救援效率还是便捷信而言，高空直升机消防救援都只能作为备用方案。

3.2高层建筑互救的设计思想

我们仔细回顾分析了上海胶州路火灾的救援情况，发现救援后期最大的功臣就是在失火大楼周围楼宇上架起的数架高压水枪。

消防队员用高楼作为云台，远距离喷射水雾；从周围大楼架设云梯云桥以便消防人员进入失火大楼楼内，从而迅速地削弱了火灾的势头。

我么想，若是这套喷射系统和云梯云桥在火灾刚发生时候就能发挥作用，不但能够延缓火势的蔓延，楼内人员也可以多一条逃生通道，造成的损失将大幅减少。

因此我们想对现有的高层建筑进行一定的改造，将楼宇云梯和高压水枪作为消防设施的一部分，并推广在新建高层建筑中使用。

这种方案不但为自身安全做准备也为其他大楼的安全做好准备，把高楼互救形成一种机制，一种预案，当我们再面临高层建筑火灾情况时，能够为灭火和救援提供帮助。

针对云梯的高度不足，全新架设需要耗费宝贵时间等方面，结合高楼密集建造的现状，我们提出了在楼与楼之间架设备用云梯（图3.1），并配备高楼长距离水枪，用高楼互救的方式代替以往的地面攻坚的方案，这种创新的救援思路和廉价的改造成本将为高楼的消防安全增加一把锁。

图3.1

我们设想为每一栋高楼配备可伸展的逃生云梯，这套云梯架设在楼宇顶部，只要启动就能够伸展出去，方便地架设在其他楼宇顶部，将一座座孤岛连接起来。

逃生人员可以通过云梯迅速转移到其他安全大楼，消防人员则可以根据需要加固云梯，将消防设施和消防员送入着火大楼，配合地面消防设备进行救援，从而赢得宝贵时间。

通过调查发现，大楼的顶部往往都是火灾波及到的最后区域，所以将云桥架设在顶部不但空间足够，安全性也有保障。

居民因此增加了一条逃生渠道，即使在高层也可以选择就近通道有效逃生。

该方案中的云梯可以看作简易的“空中走廊”，和空中走廊不同的是，后者是永久性建筑，无论是设计还是投入都需要耗费无数人力和物力，而高楼云梯只用于消防安全通道，平时没有使用必要，因而无需繁复的设计。

3.3高层水枪喷雾的设计思想

就目前而言，利用高压水枪喷水是最有效的灭火方式。

水能够阻隔火与燃烧必须的氧气并降低火场的温度。

对于高楼救援来说，如果从地面向高空喷射水雾，其威力和效率都是极低的，即使是最大功率的水枪喷射也很难达到百米以上，所以从上向下进行喷水灭火才是正确的思路。

我们设计在所有楼顶安装高压水枪（图3.2），当火灾发生时即可迅速启动给予支援。

通过翻查资料发现，高层建筑的高压水枪最大的问题在于消防用水的输送，高楼自有的水源无论是压力还是流量都远远无法达到消防用水的要求，而为每栋楼宇都配备大功率的水泵也不现实。

所以这个方案还需要大楼为大功率的水泵安装和定位留出足够的空间和固定设备。

通过改造后，楼宇外层安装有专用的水管连接设施，有充足的水枪固定设施，这样只要消防人员抵达现场，将水泵推入楼底，水管引导至楼顶简单固定，快速安装消防器材，架设高压水枪，就能迅速而有效地对火场予以支援。

据了解新水泵的出水设计高度可达500米，实际可达700、800甚至1000米，足够高层的高压水枪用水压力。

图3.2

3.4大楼互救方案的配套措施

任何方案设计，设备的操作最终都是需要人的执行，而人员的管理和指挥是否因地制宜，则将决定火灾救援是否及时、有力。

例如高楼云梯的架设和高压水枪的安装，若有设备却无人管理或管理不当，维护不力，操作不规范，可能带来的危害甚于改造之前。

因此，对相关人员的培训指导，操作说明，实战演习都应该作为这整套新型消防系统的内容进行设计。

在楼宇改造后，无论是楼顶的云梯还是高压水枪配套设备都需要由专人定时养护，检查，确保运行正常。

定期组织楼内的居民培训使用消防器材、熟悉逃生通道，了解消防逃生方案，做到发生险情能够迅速判断情况，并在第一时间自救逃生。

总结与展望

本文针对上海高层建筑消防现状进行了研究、分析，发现了不少消防隐患。

并根据目前消防不足之处，设计了高楼互救方案，希望能通过简单有效的手段，尽可能地减少高层建筑火灾造成的损失，为消防安全加一把安全锁。

其实细细思考，该仍有思虑不周之处，比如本文的高楼互救方案仅仅适用于高楼密集的楼宇建筑群，高楼间距的不同使得云梯架设难易程度也有不同，改造的方案设计必须根据实际情况有针对性地进行。

可以说高层建筑火灾救援问题依然严峻，相信随着云梯与高压水枪技术地不断发展，随着更多的人投入到相关系统的研究和开发中，高层火灾救援情况将能够得到很大的改善。