高层建筑防火与人员疏散研究.doc

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1、目录目录 摘要IabstractI第一章 绪论- 1 -1.1选题景及背意义- 1 -1.1.1选题背景- 1 -1.1.2选题的意义- 2 -1.2我国高层建筑防火存在的问题- 2 -1.2.1安全意识问题- 2 -1.2.2高层建筑消防设计及验收问题- 3 - 1.2.3管理问题- 5 -1.2.4高层建筑火灾救援问题- 6 -1.2.5高层建筑火灾的疏散问题- 6 -1.2.6政府公共安全管理服务功能仍需完善- 7 -1.3 本文研究的内容及方法- 8 -第二章火灾发生的条件和原因- 9 -2.1火灾发生的条件- 9 -2.1.1可燃物- 9 -2.1.2助燃物- 9 -2.1.3着火源

2、- 9 -2.2火灾发生的原因- 10 -2.2.1建筑起火阶段- 10 -2.2.2火灾形成、蔓延阶段- 11 -2.2.3火灾后期- 11 -2.3 高层建筑火灾分析- 12 -2.3.1 火灾发生时伴随的现象- 12 -2.3.2 火灾的特点- 13 -2.3.3高层建筑火灾的危险性- 15 -2.3.4高层建筑火灾案例分析- 20 -2.4高层建筑火灾经历的阶段及其特点- 23 -2.4.1.初起阶段- 23 -2.4.2.火灾旺盛阶段- 24 -2.4.3.衰减、熄灭阶段- 25 -第三章高层建筑防火安全对策- 26 -3.1高层建筑防火安全体系构成- 26 -3.2防火原则. -2

3、8 -3.2.1火灾发生前的预防措施- 28 -3.2.2火灾发生后的灭火措施- 28 -第四章 高层建筑火灾的扑救- 34 -4.1 影响扑救高层建筑火灾的因素- 34 -4.2火灾扑救的原则- 34 -4.3火灾扑救会遇到的困难与解决办法- 35 -4.3.2扑救困难的应对措施- 37 -4.6高层建筑火灾扑救措施- 45 -第五章 人员安全疏散研究- 47 -5.1安全疏散的意义- 47 -5.2人员疏散仿真计算- 47 -5.2.1软件介绍- 47 -5.2.2某塔式高层住宅建筑结构分析- 48 -5.2.3模拟灾害场景- 49 -5.3结论- 52 -第六章 总结- 53 -参考文献

4、- 54 -致谢- 56 -ii摘要高层民用建筑在我国呈快速发展之势，建筑高度不断被刷新，高层建筑密集区不断涌现，其消防安全问题已引起社会广泛关注。现有的防火对策和人员疏散方式很难满足楼层的拔高速度，那么，如何对高层民用建筑进行防火，以及发生火灾后如何扑救和进行人员疏散是本文探讨的焦点。文章通过对高层建筑火灾的致因因素、发生条件、现象特点等方面的分析，全面了解火灾，从而制定出切实可行的防火对策，有效的进行火灾扑救和人员疏散，以期减少火灾的发生，万一发生火灾，也能迅速做出反应，把损失降到最低。关键词 高层建筑 ;防火 ;火灾扑救 ;人员疏散abstractHigh-risebuildingssh

5、owedrapiddevelopmenttrendinourcountry,theheightofthebuildingisconstantlybeingrefreshed,high-risebuildingdenseareacontinuetoemerge,thefiresafetyproblemhasarousedwidespreadconcerninsociety.Theexistingfireprotectionandevacuationisdifficulttomeetthefloorofthehighspeed,then,howtocarryoutthefireofhigh-ris

6、ecivilbuildings,andafterthefiretosaveandevacuationisthefocusofthispaper.Throughanalyzingcondition,factors,andothercharacteristicsofthephenomenonofhigh-risebuildingfirecausedbyfire,acomprehensiveunderstanding,soastoformulatefirepreventionmeasuresfeasible,effectiveforfirefightingandevacuation,inordert

7、oreducetheoccurrenceoffire,incaseoffire,alsocanmakequickresponse,reducethelosstoaminimum.Keywords：High-risebuildings ;fire prevention; Fire fighting;Evacuati1第一章 绪论1.1选题景及背意义1.1.1选题背景图1-1-1上海公寓大火致58人遇难70人受伤随着城市规模的迅猛发展,土地资源、经济和环境的关系也发生了巨大的变化。土地资源利用得越充分,经济上也获得更高的利益。基于这种原因,越来越多的高层建筑屹立在世界的各个城市,这些摩天大厦构成了

8、现代化城市的独特面貌,已逐渐成为现代城市的标志。高层建筑节约了用地,美化了城市,给我们带来了更加广阔的生活和工作空间。但是纵观高层建筑所发生的灾害发展史,其中最严重的就是火灾了。消防硬件设备的更新赶不上楼层高度增加的速度，高层建筑失火后，现有的消防设备很难对起火点进行准确的灭火，导致火势进一步蔓延救援难度不断增加，死伤人数及财产损失也呈上升趋势，高层建筑火灾的防控已经成为一个社会性的难题。11月15日14时20分左右，上海静安区余姚路胶州路一正在进行外立面墙壁施工的28层住宅由于4名电焊工无证违规操作，引燃周围易燃物，脚手架突发大火。起火公寓位于上海市静安区余姚路胶州路707弄1号，高28层，

9、建筑面积17，965平方米，其中底层为商场，24层为办公，528层为住宅。于1998年1月建成，共有500户居民，住户多为教师，老人居多。在救援过程中，消防车云梯达不到着火大楼顶部的高度，云梯加上高压水枪只能到达大楼三分之二的高度，火势太大直升飞机不能靠近，阻挠了救援工作的顺利进行。最终导致58人遇难，70余人受伤，房产损失接近5亿元人民币。- 56 -第一章 绪论 2010年9月9日，吉林省长春市一座在建楼盘的两栋32层高楼发生火灾。当日早8点左右，该楼盘一座高楼的9层至19层苯板发生火灾。受大风影响，火势蔓延至另一栋在建高楼，导致这栋高楼的9层至32层过火。由于楼太高，高喷车根本就够不到，

10、再加上烟筒效应，火势垂直蔓延5米/秒，现场逃生混乱，给救援带来了一定的困难。消防人员接警后迅速出动，从两栋高楼中成功疏散31名施工人员，大火共造成42人受伤，经济损失约600万元人民币。1.1.2选题的意义高层建筑是指2层及2层以上建筑高度超过24m或10层(含10层)以上的建筑1。近年来，随着经济建设的不断繁荣发展，高层建筑在大、中城市乃至小城市里也如雨后春笋拔地而起。由于高层建筑海拔高、层数多、使用功能复杂、人员密集，加之各种管道竖井纵横交错，以及可燃物多火灾荷载大等特点，很容易发生火灾，因此，高层建筑的火灾防治与人员疏散也成为人们研究的焦点。高层建筑一旦发生火灾，将会造成很大的人员伤亡和

11、经济损失，所以，对高层建筑防火及人员疏散的研究有着重大而深远的意义。1.2我国高层建筑防火存在的问题1.2.1安全意识问题灾难教育缺失，全民消防安全意识淡薄。与发达国家相比较，我国对灾难教育不够重视，学校未开设相应课程，社区、物业公司等相关单位鲜有组织居民参加消防演习，大多数人没有经过紧急避险逃生能力培训，对高层建筑防火及自救几乎是一无所知。因此，当越来越多的市民进入高层建筑办公、居住的时候，对隐藏的危险或浑然不觉或心存侥幸、熟视无睹。大楼内消防设施受损严重、联动功能差甚至瘫痪，消防器材被偷盗、挪用或配置不到位，逃生通道被堵死，楼外消防车道被占用，本该常闭以防止空气流动造成火势蔓延的防火门敞开

12、着；不会使用灭火器，自备消防器材的家庭寥寥无几，室内装修中使用大量可燃性材料，电气设备使用不规范；人们在突发而至的灾难面前惊慌失措，或是火警响了依然无动于衷，不立即撤离而寄希望于大火被扑灭2。1.2.2高层建筑消防设计及验收问题1.消防设计存在缺陷建筑的消防设计是决定建筑消防安全状况的一个关键因素。前期消防设计的好坏，将直接决定后期建筑的消防安全。而原先已建的许多高层建筑在设计时消防要求远没有现在这样高，对消防设计的要求也没有提到设计资质的高度上来。因此，由设计造成建筑存在痼疾的例子不胜枚举。例如，内部防火分区过大、缺少室内外消防水源、安全疏散楼梯宽度严重不足等问题带有一定的普遍性，而这些问题

13、形成后也就成了建筑极难整改的弊病，一次次地被消防部门列为重大火险隐患，而一次次地无法整改，造成设计先天不足的原因究其源头是设计人员对各类消防法规的理解不深高层民用建筑设计防火规范在1995年底改版发行，1998年建设部又专门发行了修改意见，作为设计人员若无孜孜不倦的求学精神，不好好加以学习研究，设计上仍遵循以往经验的做法，那么做出的设计肯定存在诸多问题。2.消防设施问题高层建筑中的消防设施种类繁多、功能不一、作用各有千秋，根据消防工作必须立足预防的需要和高层建筑防火设计规范的强制性条文要求，缺一不可。但是，高层建筑目前普遍存在消防设施“缺斤短两”、质量性能差、功能不全和违规使用等先天性火灾隐患

14、。如消防设施残缺不全或无法使用，消防设施购置流于形式，或违规挪用消防设施等做法。3.建筑施工隐患众多建筑施工劳动强度高，现在有不少高层建筑均是由农民建筑队承包施工的，人员流动性大，责任心低，业务水平差，与高层建筑结构复杂，施工要求高不相适应特别是建筑内消防工程的施工，有些中标单位因自己没有消防资质，形式上转手包给其它资质单位，而施工仍旧是原班人马，造成工程施工质量粗劣。某市一幢一类高层，投入运行后，检测十四个楼层里竟有十个楼层的室内喷淋末端放水管无法放水，究其原因是因为管道未进行冲洗与水压试压有些施工队伍为了赚取利润，暗地更改图纸，在施工中偷工减料，影响建筑耐火性能高层建筑施工现场的消防安全则

15、又是建筑施工的一大隐患，浙江大酒店施工现场一把大火烧掉脚手架、油漆等各类建材价值五十多万元便是一例。施工现场的直接火险隐患，表现在后期装修阶段也就更为突出了，现场堆满各类材料、油漆、电机等物品，若施工队伍消防安全意识不强，那么火灾发生即在眼前。4.可燃材料使用普遍高层建筑中，从施工脚手架的尼龙防护网罩、毛竹片踏板、保温材料到装饰工程的油漆、涂料、天花、门套、墙裙、墙纸、家具、窗帘、床上用品、地毯等，可燃材料比比皆是。特别是随着节能减排工作的深入开展，各种外墙保温材料得到广泛应用。其中聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑板(XPS)、聚氨酯(PU)等有机保温材料耐热差、易滴溶、易燃烧,并产生大量有毒

16、气体，加速火势蔓延，在美国、英国、德国、日本等国早已限制或禁止使用，但因为保温性能好、施工方便、价格低廉，在我国依然使用普遍，国家和地方相关法规也并未禁止，只是规定需经阻燃处理并采取每层设置水平防火隔离带等防护措施。水立方、北京地铁等高档公共建筑施工中使用的耐热性能好燃烧后发烟量低的酚醛泡沫、国际市场上被广泛采用的岩棉和玻璃棉等无机保温材料，因售价是普通材料的数倍，尚未大面积推广。然而，2007年以后，在建高层发生火灾，大多与保温材料有关，如央视新址大楼火灾、济南奥体中心体育馆起火、哈尔滨（经纬360度）双子星大厦火灾、长春及乌鲁木齐市高层住宅楼大火等，11.15火灾中，大楼外立面上大量聚氨酯

17、泡沫保温材料快速燃烧产生剧毒氰化氢气体，是导致多人死亡的主要原因。5.技术保障问题高层建筑的建造，从设计到施工所经历的环节比较多。由于主客观原因制约，导致高层建筑在防火分区、分隔措施、隐蔽工程和材料使用上存在先天性火灾隐患。如电缆井、管道井、空调系统连接穿过各楼层、地面、墙壁时的通风管道中设置防火阀和孔洞处的封堵措施、技术保障不到位，导致发生火灾时烟雾迅速蔓延，火势迅速扩大；防火分隔墙不到位，导致在火灾情况下，烟和热气流迅速扩散；某些高层建筑中任意改变使用性质，为了追求豪华效果，使用可燃易燃材料装修，破坏建筑结构和防火分区。6.消防验收力度不够建筑工程消防验收是一项非常重要的工作，消防验收不严

18、肃把关带来最大的后果是给所谓“消防验收合格”的建筑留下先天隐患。造成消防验收工作没有深入认真把关的原因有多方面，诸如消防验收人员的水平及素质不高、验收技术力量低下及消防验收过程流于形式等，这些因素均导致消防验收结果定性不准，乱下结论。有些建筑消防验收，虽然参加人员众多，但是验收时走马观花，一幢高层建筑验收时间不到一小时便已结束，场面看似热闹，但却收不到验收实效，一旦出事则对建筑使用单位和验收者自身都会造成巨大的伤害3。1.2.3管理问题1.高层建筑业主和使用单位缺乏现代消防管理意识消防管理职能部门和专业人员配备不到位；对消防设施的维护保养工作不落实；任意封堵室内消防通道；消防制度不健全；没有消

19、防应急方案；消防安全责任制不落实等。还有一些高层建筑功能繁多，集住宿、商业、娱乐于一体，管理难度较大。2.监管体制有待完善每次突发严重安全事故，紧随其后的必是全国各地的大排查大整改，然而不少明查流于形式，正所谓“检查前突击一下，检查中紧张一阵，检查后迅速恢复原样”。建筑市场主体违法违规行为未能得到根本遏制，钱权交易等腐败现象依然存在，建筑市场准入清出、建设工程发包承包、施工合同订立及履约等环节全面、系统、有效的层级监管以及对监管部门的监督与问责得不到落实。3.后期管理亟需加强（1）消防设施管理不善。建筑消防设施是高层建筑失火后的第一道屏障，其安装质量和运行状况决定着高层建筑的消防安全，在长期使

20、用过程中需要精心管理与维护。现代高层建筑内设有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、自动防排烟系统、室内外消火栓系统、防火卷帘操作系统，有的还有气体自动灭火系统、雨淋或水幕系统、自动闭门装置系统等各种先进的消防设施，名目繁多、功能复杂。物业公司消防管理制度不健全，人员流动大、经验不足，持证上岗证率低,缺乏相关知识和应用技能，对消防系统设施维护保养不到位，操作控制管能力差，出现故障或发生火警时无法快速处理。（2）缺乏严格统一的管理。多产权、功能复杂的综合性高层建筑，不同单位各自为政，导致在建筑消防设施维护与管理、安全疏散、防火分区等方面隐患丛生。而由于业主和建筑功能改变频繁进行的二次装修及违章加层

21、和扩建往往在建筑内部形式、结构、消防系统的设置、防火分区的划分以及安全出口、疏散通道的设置上改变了建筑的原始防火设计，带来大量的消防问题。（3)责任不清互相推诿，维修基金不足。致使消防设施因自然老化或安装质量不过关出现故障或功能坏死、系统瘫痪时难以及时维修更换。以浙江省为例，省消防总队曾在对47幢高层建筑消防安全状况的调研中发现，建筑消防设施整体基本完好、能实现联动的仅仅为36%；消防车道被停车或绿化占用的达37幢，占总数的78.7%；消防设施挪用或配备不到位19幢，占总数的40.4%；安全疏散通道遭不同程度破坏现象的有25幢，占总数的53%；防排烟系统坏损率高达到56.1%；应急照明系统坏损

22、率29.1%；自动喷淋系统坏损率25%；自动报警系统坏损率21%；事故广播系统坏损率20%；消火栓系统坏损率15%。1.2.4高层建筑火灾救援问题目前，高层建筑火灾的救援工作已经成为一个世界性难题，主要包括以下六个方面:一是建筑四周消防登高救援场地不落实;二是建筑消防器材被挪用或配置不到位;三是安全疏散通道损坏严重;四是建筑消防设施完好率低下;五是高层建筑由于楼层高度较高，风力较大，如果建筑装修中使用大量可燃性材料分布着大量电线电缆，火灾一旦形成，会产生烟囱效应，导致火势蔓延非常迅猛六是由于少数开发商为追求经济利益，使用不合格甚至假冒伪劣的消防产品，再加上一些高层建筑功能复杂，消防安全管理不严

23、，导致高层建筑内存在较多的火灾隐患，也造成高层建筑灭火救援时面临诸多难题更加令人担忧的是，目前大多数高层建筑内楼梯口的防火门都是开着的，一旦其中一个楼层发生火灾，火势就可能迅速蔓延到其它楼层，防火门也就失去了它本来的作用消防法中明确规定，防火门必须关闭，但是目前许多市民在这方面缺少认同，而消防部门处罚的力度也不够，这一问题亟待解决。1.2.5高层建筑火灾的疏散问题在火灾情况下，人的思维和判断能力会由于精神的高度紧张而下降，表现为在疏散过程中惊慌失措，加之受到不同程度的烟气高温火焰的威胁和侵扰，很难在疏散时形成稳定有序的人员流动，因此，在群众疏散的问题上，主要有两个矛盾:1疏散方向与火势蔓延的矛

24、盾高层建筑地下工程发生火灾时，灼热烟气和有毒气体的迅速流动是造成火势蔓延和人身伤亡的重要因素而此类设施人员集中，疏散设施少，高层民用建筑容纳人数多在千人以上，地下商用设施人数也在百人之上，而疏散通道不可能设置得很多，因此难以在较短的时间内将人员全部撤离危险区尤其是高层建筑高度高，层数多，人员一般集中于上部，垂直疏散距离远，需要疏散的时间长，而且疏散方向与烟火蔓延的方向相反，不得不在烟熏和热气流的烘烤中进行疏散。2进攻与外撤的矛盾防烟封闭楼梯间，作为疏散通道的重要构成，在火灾发生时，为最大限度的延缓烟气流动的速度，保护人员的安全疏散提供了必要的前提和保障但与此同时，疏散通道往往也不可避免的成为消

25、防人员进入火场，实施内部进攻的必由之路，这就必然的导致了人员的进攻与外撤的矛盾疏散过程中，通道内部往往较为拥挤嘈杂和混乱，在这种情况下，消防员携带器材装备由通道作逆向行进，并且要铺设水带等，不仅是困难的，而且会对人员向下疏散造成极大的影响，甚至会导致人流拥堵、践踏，引发更大的混乱。1.2.6政府公共安全管理服务功能仍需完善1.政策法规存在漏洞现行相关法规对高层建筑业主、使用人、物业管理等单位在消防设施维修保养、从业人员消防安全培训教育等方面的管理职责和法律责任；对二次装修时相关设计、施工等单位的责任界定；对多产权单位的责任划分、建筑消防设施维护管理资金的保障、消防组织的建立等问题尚无明确规定；

26、消防安全工作缺乏法律依据和约束。2.消防资金投入不足国内城市公共消防站、消防水源等消防基础设施建设相对滞后，火灾防控的能力还很脆弱。然而消防安全资金投入在财政预算的各项支出中所占比例太小，以上海市为例，2006至2009年间，包含消防支出的公共安全支出仅占地方财政支出的5.5%6.7%4。1.3 本文研究的内容及方法课题通过对以往高层建筑火灾的对比研究，通过查找相关文献以及数值模拟的方法，研究影响高层建筑火灾发生的因素，防止火灾发生的方法，火灾发生后的扑救与人员疏散。通过强化安全管理，改善消防设施，提高人员在火灾情况下的处理能力和逃生能力。以期减少高层建筑火灾的发生以及减少人员伤亡和财产损失。

27、第二章火灾发生的条件和原因2.1火灾发生的条件2.1.1可燃物凡是能在空气、氧气或其他氧化剂中发生燃烧反应的物质都称为可燃物。如木材、纸张、汽油、酒精、氢气、乙炔、钠、镁等。可燃物从化学组成上分为有机可燃物和无机可燃物；从物质状态上分为气体、液体、固体可燃物。不同可燃物的燃烧难易程度不同，同一可燃物的燃烧难易程度也会因条件改变而改变，甚至在一定条件下为不燃物，而在另一定的条件下成为可燃物。如铁、铝等在空气中是难燃物质，而在纯氧中则能发生剧烈的燃烧。每一种可燃物都有自己的燃点和自燃点。例如木材的燃点一般在250350，自燃点一般在350左右；棉花的燃点为150左右，自燃点约为400；汽油的燃点在

28、-5810，自燃点在255530之间，食用油的燃点在140300之间，自燃点在350570之间。如果温度达到了这些可燃物的燃点时，遇到明火就会着火，当然，燃点越低，越易着火；若温度达到了可燃物的自燃点，即使不遇明火也会起火。因此，预防火灾最重要的措施是对可燃物要妥善保存，尤其要避免与火种接触。2.1.2助燃物凡能帮助和支持可燃物燃烧的物质都叫助燃物。如空气、氧、氯酸钾、过氧化钠、浓硝酸、浓硫酸等。发生火灾时，空气是主要的助燃物。有时可燃物和助燃物是合二为一的，这类物质在燃烧过程中发生分解反应、如硝化甘油的爆炸就是一个典型的例子。2.1.3着火源凡能引起可燃物质燃烧的热能源均称为着火源(也称点火

29、源)。着火源可以是明火，也可以是高温物体，它们可以由热能、化学能、电能、机械能转换而来。电器开关、第二章 火灾发生的条件和原因电器短路、静电等产生的电火花、炉火、烟头、火柴、蜡烛等，是常见的引起火灾的着火源。金属与金属、金属与岩石之间的撞击、摩擦所产生的火星，其温度可达1000以上，可引燃可燃气体、可燃液体蒸气以及棉花、干草绒毛等物质。雷电是很强烈的放电现象，其电火花往往是古建筑、森林的着火源。上述三个条件在燃烧过程中缺一不可，统称燃烧三要素，是发生燃烧的三个必要条件。如果把这三个条件分别控制起来或隔离开，火灾就不可能发生；去掉其中的某一个条件，火灾也同样不会发生5。2.2火灾发生的原因火灾致

30、因因素分析是建立防火安全体系和提出防火对策的重要组成部分,因此,全面地分析高层建筑火灾致灾因素是建立防火安全体系和提出防火对策的必要前提。火灾的产生、发展并不是瞬时形成的,而是要经历一系列演变的过程。建筑物中可燃物、助燃物、点火源同时存在并发生作用,以上“三要素”是构成火灾的必要条件;在必要条件具备的同时,还要具备足够的致灾因素(如建筑结构、强度及材料,火灾负荷特性及分布,点火源形成的可能性及强度,消防报警系统、扑救设施,应急对策和人群状况等)才构成火灾的充分条件。只有具备上述必要条件和外在“环境”条件,火灾才会发生、发展和蔓延,才会导致人员的伤亡和财产的损失。以下以火灾发展的三个阶段为参考，

31、对火灾各阶段的致灾因素进行分析。2.2.1建筑起火阶段燃烧作为火灾的起因,需要三个充分条件:一定的火源,一定的可燃物,一定浓度的助燃物。控制燃烧的发生主要体现在控制火源及可燃物两方面。建筑物内的火源主要来自两个方面,即设备和人。在高层建筑物内,为了满足各种需要,一般需配备相应的锅炉房、变压器室、柴油发电机房等,这些都是极易引发火源的地方,应严格按规程布置和操作。而人则是产生火源的最活跃因素,这又取决于完善的安全管理制度、人的安全意识水平和受教育程度等。因此,在本阶段所涉及的影响因素有建筑装修材料的燃烧等级、总平面布置、防火间距、电气设备的防火能力、人们的安全意识水平等2.2.2火灾形成、蔓延阶

32、段建筑内部控制燃烧蔓延成火灾主要体现在两个方面:火灾初期为建筑自身的阻火、灭火能力;火灾后期为室内消防栓和排烟设备的工作状况。高层建筑自身阻火、灭火能力主要表现为火灾预警和火势控制两个方面。在火灾初期,可以被灭火器或自动喷淋系统所控制。因此,火灾能否被及时发现及能否被建筑物内的防灭火设备有效地扑灭是主要影响因素。但一些建筑开发商为了经济效益,在建筑的设计、施工阶段,没有严格按照国家规定做到三同时:消防设施与主体工程必须同时设计、同时施工、同时投入生产使用;在设计上存在缺陷:消防设施在火灾发生时无法有效地控制火灾的蔓延;后天上没有对消防设施进行有效地维护;工作人员没经过相关培训,在火灾初期不会使

33、用设备有效控制火灾的蔓延。致使建筑物存在火灾预警、控制的缺陷,造成在火灾发生时无法做到提前预警、及时控制,从而带来人身财产损失。由于高层建筑竖向井道多的特点,在火灾发生时,火势容易迅速向上蔓延。高层建筑的装修面积大,使用的装修材料种类繁多,而防火性能好的材料通常价格昂贵。为节约费用或防火意识差,一些单位往往会私自使用一些未经阻燃处理的木条、墙毯等廉价的不防火、不阻燃的装修材料。由于室内大量可燃物的存在,降低了房屋的耐火等级,为高层建筑埋下火灾隐患。而即使使用了合格的装修材料,但由于大多数装修材料是可燃的,当高层建筑使用中发生火灾后,装修材料自身会增加室内火灾荷载,延长燃烧时间,燃烧温度升高速度

34、较快,将会导致建筑物内的承重构件垮塌,而增大火灾损失。2.2.3火灾后期由于高层建筑高达数十米甚至数百米,受到消防车水泵压力和水带的耐压强度等限制,很难利用消防车直接从外部消防水源直接抽水对高楼层进行扑救。因此,在火灾发生时,主要通过室内消防栓来提供水源进行灭救。而在火灾发展的后期,室内温度逐渐升高,同时会产生大量高温、有毒的火灾烟气,对人员使用室内消火栓扑救火灾十分不利。所以,排烟设备的及时启动是保证人员使用室内消火栓成功扑灭火灾的关键。室内消火栓或排烟系统的失效,将导致火势的进一步发展。当火灾发展到盛期之后,就会向同一防火分区的其它房间蔓延,从而导致整个防火分区的其它房间着火。为了防止火灾

35、蔓延出防火分区,需要及时关闭防火卷帘。而如果关闭防火卷帘失败,则主要靠城市消防队来控制火势。如果出现因电力中断导致消防电梯无法使用、云梯车的高度又不够的情况,消防人员只能全副武装从室内楼梯间登上楼层进行灭火。由于消防员需要负重登高,体力消耗极大,会严重影响灭火行动速度和效率。因此,该阶段的主要影响因素为:建筑结构耐火等级、建筑材料耐火等级、建筑自身的灭火能力、建筑所在城市的消防水平6。2.3 高层建筑火灾分析2.3.1 火灾发生时伴随的现象物质燃烧是一种物质能量转化的化学和物理过程，随着这个转化过程，伴随着产生燃烧气体、烟雾、热（温度）和光（火焰）等现象。燃烧气体物质燃烧的开始阶段，首先释放出

36、来的是燃烧气体，一般包括：一氧化碳、二氧化碳、氢气、碳氢化合物、水蒸气、烃类、氰化物类、盐酸蒸汽或其它特殊材料产生的分子化合物。悬浮在空气中的较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒等不可见的悬浮物，通称为气溶胶粒子，其粒径在0.0010.05um。烟雾由于燃烧和热解作用，所产生的人肉眼可见的和不可见的液体或固体微小颗粒，称为烟粒子或烟雾气溶胶粒子，其中主要包括：焦油粒子、高沸点物质的凝缩液滴、炭黑固体粒子等，其粒径在0.0110um。烟气的流动扩散速度与烟气的温度和流动方向有关。烟气在水平方向的扩散流动速度，火灾初期阶段一般为0.3米/秒，猛烈阶段为0.5-3米/秒。烟气在垂直方向的扩散流动速度

37、较大，通常为3-4米/秒。烟气对人体的危害主要是燃烧产生的有毒气体所引起的窒息和对人体器官的刺激以及高温作用。热（温度）在物质燃烧过程中，由于物质内能的转化，必然有热量的释放，使环境温度升高。光（火焰）火焰是物质着火时产生的灼热发光的气体部分，火焰的光辐射除了可见光部分外，还有大量的红外辐射和紫外辐射7。2.3.2 火灾的特点1.起火因素多,火种多高层建筑本身建筑面积大,功能复杂,使用单位多,人员集中,人流量大，不便管理，火灾隐患不易发现，楼内装修所采用的木质材料及有机塑料制品等可燃物较多，如吊顶、家具、窗帘、地毯和各类纸质办公耗材等，内部设备较多，如在写字楼内大量增设各类电器设备和办公设备，

38、从而引起用电负荷增加，线路长期过载运行极易导致绝缘层老化，产生电火花短路等，从而引发火灾。另外，高层建筑在外墙节能保温设计中，广泛采用聚苯乙烯泡沫聚氨酯泡沫等有机高分子材料，由于这类材料具有易燃且燃烧生成有毒气体的特点，从而使由节能保温材料所引发的火灾事故频繁发生。2.高层建筑火灾蔓延速度快且途径多,危害大高层建筑的竖向管井很多,如电梯井、管道井、电缆井、排水道等,发生火灾时烟、气的迅速蔓延,这些竖井就像高耸的烟囱,构成火势迅速蔓延的主要途径，容易形成竖向的“烟囱效应”。竖向蔓延据实验资料证明，在火灾初期阶段，因空气对流产生的烟气，向水平方向扩散的速度为0.3m/s;火灾猛烈燃烧阶段，热对流产

39、生的烟气扩散速度为0.50.8m/s而烟气沿梯间竖向管井扩散的速度高的34m/s，一座高为100m的建筑，在无阻挡的情况下，烟气依靠纵向管井扩散至顶层仅需30s，由此整幢建筑顷刻间就会变成“立体火场”。如央视新址北配楼火灾，从开始着火到整个大楼被火势全部吞没只用3min左右的时间，可燃物立体燃烧速度之快，令人惊叹。横向蔓延建筑物越高，风速越大，火灾扩散速度越迅猛一般情况下，10m高处的风速为5m/s;30m高处为8.7m/s;60m高处为12.3m/s;90m高处为15m/s高层建筑在高空受到的强劲风力送来的大量氧气助燃，以及在辐射热的作用下，使火势更难控制。如巴西圣保罗“安得拉斯”大楼发生火

40、灾时风速为716m/s，火舌从大楼窗口卷出十几米，使处于下风侧面40m处的建筑物相继起火，连成火海2010年9月9日，吉林省长春市一座在建楼盘的两栋32层高楼发生火灾，据调查，事故原因系该楼盘一座高楼的9层至19层苯板发生火灾受大风影响，火势迅速蔓延至另一栋在建高楼，导致这栋高楼的9层至32层着火。3.高层建筑火灾安全疏散困难现代高层建筑的层数多、人员集中、垂直距离大、结构复杂,发生火灾时疏散到地面或其他安全场所的时间也会长些，火灾发生后容易出现拥挤碰撞,造成伤亡事故。火灾时烟气使能见度降低,造成被困人们的恐慌心理,逃生时容易出现拥挤、踩踏情况,使安全疏散成为一个较难解决的问题。4.扑救困难根

41、据一项测试表明，消防员背负空气呼吸器、携带两盘水带、一支水枪（合计22.6kg）徒步上20层楼，平均用时4分钟，心律140次/分钟，空气呼吸器压力损失到6-8Mpa，战斗能力大大降低，导致建筑高度制约了内攻时消防装备器材和人员作战能力的发挥。高层建筑往往存在内部消防设施不全或失效的情况，而火灾时如果消防电梯无法正常运行，则消防队员内攻只能从楼梯徒步攀登，一方面会影响被困人员向下疏散，另一方面受体力限制，攀登一定高度后，心率和呼吸加快，体力下降，严重影响灭火战斗，并增加消防人员内攻的危险系数。而相对外部灭火救援工作主要依靠登高平台车进行外部火势控制及人员营救的工作，面对不断攀高的高层建筑，消防登

42、高车的高度随之提高。但根据测试数据表明，在风力2-3级的情况下，当53m的云梯车举高高度为50m左右时，云梯工作台有2m左右的摆动，无法实施人员营救，水枪或水炮外攻射流的效果也会大打折扣。火灾时烟气首先冲向着火房间的顶部然后向水平方向扩散,当烟气越来越多时,开始向下沉,并通过房间门迅速蔓延到整个走廊,再通过竖向管井及外窗蔓延到整幢建筑,给消防扑救工作增加了困难。因此,当发生火灾时,消防人员会因烟气妨碍视线距离和垂直距离过长而延误救火,也会因为空间复杂不能及时找到火源,造成火势蔓延,从而延误救火。一般高层建筑都有两套灭火系统，一套是楼梯间的消火栓，另一套是楼梯走廊的顶部自动喷水装置。自动喷水装置

43、如果整栋楼的自动喷水系统同时工作时，水压往往是不够的，楼梯是遭遇火灾时逃生的主要通道，面对突如其来的巨大火灾，自动喷水系统不能及时有效地起到隔火、隔烟作用，导致火灾蔓延至楼道，使楼道烟雾弥漫，从而使人们失去逃生的通道，造成惨重的人身伤亡。消火栓系统楼梯间的消火栓系统在高层建筑中很少能够充分发挥作用，其原因如下:一方面，整栋楼同时用消防系统水压就会很小，水量相应的也会很小，需要利用消防车向高楼供水，从而有可能会耽误最佳的扑火时机，使火灾快速蔓延；另一方面，发生火灾时很少有人镇定地去使用消火栓灭火，而是急着去奔逃。建筑物内如果没有安装消防电梯，消防队员因攀登高楼体力不够，不能及时到达起火层进行扑救

44、，消防器材也不能随时补充，均会影响扑救5.高层建筑火灾持续时间长,危害面大高层建筑内设备及构件多,特别是装修时使用大量新型高分子复合材料,加重了火灾负荷,并产生大量的有毒烟气。在长时间高温作用下钢筋混凝土构件和钢结构均会因强度和钢度遭受破坏而出现建筑物的局部倒塌,往往会造成更为严重的财产损失和人员伤亡。现代城市规模日益扩大,人口众多,建筑物密集,发生火灾易波及到周围其他的建筑物8。2.3.3高层建筑火灾的危险性由于高层建筑的使用功能和其自身的特点决定了火灾隐患的多样性和复杂性，如果再缺乏有效的管理，必将造成大祸。以2009年“2.9”央视新址配楼火灾为例，央视未经审批便擅自燃放烟花，有关人员还

45、“不顾民警劝阻”造成火灾事故的发生，充分暴露出有关人员消防管理意识不强、安全素质不高，法律法规意识的淡薄的问题。再如我省2009年“4.19”南京中环国际广场火灾、“4.29”淮安金马广场火灾和2010年“5.31”南通市中南汇泉国际广场在建工程火灾，虽然由于扑救及时，没有造成重大经济损失和人员伤亡，但是深层次的消防安全管理的瓶颈问题，令人深思。事实上，任何高层建筑的运作系统都可由一个整体划分为几个相对独立而又相互联系的子系统。如果缺乏科学正确的操作和行之有效的管理，导致这一整体系统中各个子系统耦合失调引发综合效应，势必造成火灾发生。大量事实证明，高层建筑的火灾危险性一般都是由客观因素、人为因

46、素和管理因素造成的。（一）客观因素造成的火灾危险性1、容易燃烧并产生毒气高层建筑内部装修多采用木质材料和有机塑料制品，如吊顶、家具、窗帘和地毯等都是易燃烧的材料，火灾荷载大，只要有一个小小的火星即可能踉成一场火灾。由于装修材料里有不少塑料高分子材料，不但易于燃烧产生轰燃现象，且在燃烧过程中还会分解出大量的CO、CO2及少量的H2S、SO2等烟气和毒气，对人体产生极大的危害。如2009年“2.9”央视新址配楼火灾，从开始着火到整个大楼被火势全部吞没只用三分钟左右的时间，可燃物“立体燃烧”速度之快，令人惊叹。2、 燃烧猛烈并难以控制高层建筑由于楼层多、高度大，室内外温差所形成的热风压也大，一旦起火

47、，火烟运动的风压亦随之增强，楼层越高，着火物所需要的氧气供应越充分，火场区的热对流相应也快，燃烧就越猛烈，则火烟蔓延就更快、更迅速，更难以控制和扑灭。由于建筑工艺的要求，高层建筑内设置很多管道竖井，如电缆井、电梯井、通风井、楼梯间等，竖井的增多必将导致火烟蔓延的速度加快，并且管道在同层中穿行时，势必要穿过墙壁又导致了隔离防火的效果下降，甚至火灾发生时，这些竖井形成“烟囱”效应，使火势更难控制。如2009年“4.19”南京中环国际广场火灾,过火区域主要为外墙的两个相临空调外机井（9层至50层）。3、 用电负荷大，易引发火灾在高层建筑中，大量增设了各种电气设备和先进的办公设备，伴随电气设备而来的是配电线路的增多，用电负荷增加，而用电负荷的增加是以电流的加大为前提的，若过载运行，久而久之，易使线路由于短路接触电阻过大等原因，产生电火花、电弧或引起电线、电缆过热，造成起火，或因绝缘层老化碰线而燃烧，火烟便会迅速随着导线扩散蔓延造成火灾。4、 源头设计松，多把关不严在施工设计上存在一定问题，如使用新材料、新技术时，没有考虑到防火问题，而且单位的主体责任落实不到位，疏于防范。建筑物的安全性与它的设计结构肯定有很大的关系。早期建筑物的设计大部分只考虑其使用功能，忽视其必要的抗灾防火能力，存在先天