火灾中建筑物倒塌的预测与预防

火灾中建筑物倒塌的预测与预防火灾中建筑物倒塌的预测与预防 1 火灾中建筑倒塌的原因分析火灾中建筑倒塌的原因分析 1 1 火灾中建筑倒塌的特点 1 1 1 具有突发性 人员疏散困难 建筑物在较长时间的烈 火烘烤下 发生倒塌前会出现一些征兆 但在火灾条件下 前 期征兆一般难以察觉 再加之一些难以预料的因素 建筑可能 随时遭到破坏而发生倒塌 且具有突然性 往往在短时间内易 造成大量人员被困 逃生难度极大 1 1 2 具有极强的破坏性 易诱发次生灾害 建筑倒塌是整 体性的 极易造成建筑内部水 电 气管道 机器设备 办公 用品等设施损坏 同时由于倒塌时巨大的震动 可能影响周边 不稳定建筑的倒塌 诱发次生灾害 特别是周围有易燃易爆场 所时 极易引发有毒有害物质泄漏 燃烧 爆炸等严重事故 后果难以预料 1 1 3 人员伤亡重 社会影响大 建筑一旦发生倒塌 其楼 梯等逃生设施一般损坏非常严重 内部生存空间小 人员无路 可逃 伤亡必然十分惨重 造成的社会负面影响极大 9 11 事 件造成 3000 多人死亡 使全世界震惊 1 1 4 救援人员撤离困难 如果灭火救援战术措施运用不当 在发生倒塌征兆和警报时 在建筑物内的灭火救援人员根本无 法在较短的时间内撤离 同时由于撤离的空间和渠道有限 更 增加了及时撤离的难度 2003 年 11 月 3 日 湖南衡阳衡州大 厦大火中 指挥员在第二次战斗展开前已设立了安全观察员 约定了撤离信号 但还是致使 20 名消防队员牺牲 1 2 火灾中建筑倒塌的原因火灾中建筑倒塌的最终原因是建 筑物的承重构件失去承载能力而造成结构性破坏 一方面 建 筑构件与建筑材料总体上说都不具有真正意义上的抗高温能力 耐火概念只是相对的 在持续大火产生的火焰与高温中最终会 被破坏 具有高温破坏或火焰破坏的特征 建筑的结构设计特 点决定了建筑物倒塌往往是瞬间的事 为满足人的活动空间需 求及经济要求 垂直承重构件间距大 截面则尽可能小 与平 面承重构件间普遍采用简支结构连接 因此任何一处垂直承重 构件的突然损坏必然对建筑支撑造成极大的损害 支撑能力的 消失就将导致建筑物的倒塌 2 火灾中建筑物倒塌的预测与预防火灾中建筑物倒塌的预测与预防 2 1 火灾中建筑倒塌的预测建筑物在火灾作用下发生倒塌 是一个必然的过程 是一个完整建筑遭破坏的过程 更难以实 施前期控制 就目前技术来说 还很难对建筑物的火灾倒塌做 出准确的预测 但并不是不可预测的 任何事物由一种形态发 展到另一种形态 必然经历一个量变到质变过程 火灾中建筑 物倒塌也应该是有规律可循的 因此 认真研究火灾中建筑物 倒塌的成因 掌握倒塌的一般规律 在灭火和抢险救援中有针 对性地采取一些预防和应对措施 对于减人员伤亡 降低火灾 损失具有重要意义 笔者就如何应用中医 望 闻 问 切 基本理论预测火灾中建筑倒塌事故谈一点不成熟的看法 与大家共同探讨 2 1 1 望 即看有没有异常变化 变形 由于火场情况千变 万化 引起建筑物倒塌的因素很多 原因错综复杂 要对建筑 火灾倒塌作出预测 必须 眼观六路 倒塌这一现象和其它事 物一样 在发生之前 总有一些迹象可找 有一定征兆可察 如 钢结构弯曲 门窗变形卡死 墙体砌筑砂浆会因火灾高温 而失去粘结力粉化脱落使砌体产生纵向裂缝 梁跨中混凝土保 护层出现裂缝 钢筋外露 挠度增大 柱两端混凝土保护层爆 裂 钢筋屈服向外凸出 扭曲变形 楼板呈 锅底 形状下沉等 等 只要我们多加观察 认真分析 不难从中找到一些规律性 掌握火灾中建筑倒塌预测的第一手资料 2 1 2 闻 即听有没有 异常声音 火灾条件下 由于大量烟雾的存在 仅仅靠 眼观六 路 是远远不够的 还必须做到 耳听八方 一是要特别留意灭 火过程中 劈劈啪啪 的声响 火灾初期混凝土保护层在高温作 用下会产生 爆裂 现象 使钢筋外露 直接过火燃烧 此外 梁 板跨中危险部位混凝土在冷热水流冲击下可能被拉裂导致 结构破坏 二是要特别注意火灾现场的异常响声 室内煤气爆 炸震动 建筑物内自来水管道爆裂 附属建筑物及建筑构件的 倒塌等等 这些都极有可能对建筑主体结构造成影响 尽管火 场情况复杂 瞬息万变 但在倒塌这一现象出现前总有一定的 征兆 哪怕是这种征兆发生在倒塌前几秒钟 只要细心观察 还是可以发现的 它是火灾中建筑倒塌预测的最直接 有效手 段 2 1 3 问 即现场询情 全面掌握起火建筑物的基本情况 孙子兵法有云 知己知彼 百战不殆 火场如战场 要准确预 测火灾中建筑倒塌就必须对火场情况了然于胸 即通过询问 讯问 侦察等手段向现场当事人 业主和有关工程技术人员详 细了解火灾中建筑屋的有关情况 一是建筑物的结构类型和耐 火等级 通过了解火灾中建筑物主要承重构件是不是直接受到 火烧 直接火烧的持续时间是否接近与到达了构件的耐火极限 最低标准时间 来判断建筑物倒塌的时间极限和危险程度 二 是火灾荷载 火灾荷载大 火场温度高 对建筑结构的破坏就 大 倒塌机率高 经验认为 一般物质体积超过建筑容积的三 分之一 建筑耐火等级在二级以下 发生火灾后燃烧时间较长 时 火场指挥员就应当考虑房屋倒塌的可能性和带给现场灭火 人员的危险性 特别是商场 市场和物资仓库发生火灾后 火 灾条件下发生倒塌的可能性较大 且极易造成重大人员伤亡和 财产损失 三是起火燃烧时间和使用功能 性质 到场后 必 须了解起火时间 从而判断该建筑物在火中已经燃烧的时间 并从现场扑救力量和火势大小估计控制火势的时间 同时要特 别注意火灾中的商住楼 在燃烧时间长 灭火水渍重的情况下 只要局部受损 就有可能造成大面积的坍塌 2 1 4 切 即 测 用高科技测量仪器测定火灾中建筑主要 承重构件的技术参数 科学推断建筑物倒塌时间极限 即利用 红外线测温仪测定建筑物内火场中心温度 利用机械力学 光 学 电学或红外线测量仪器测量梁 板跨中的挠度和裂缝宽度 以及承重柱薄弱截面的压应变 充分掌握第一手资料 然后根 据建筑构件的耐火极限和结构特性参数 如 钢结构失去平衡 稳定性的临界温度是 500 摄氏度 800 1oo0 摄氏度火灾条件下 无保护钢材耐火极限为 15 分钟 火场温度超过 1oo0 摄氏度时 受弯构件 梁 板 可能因挠度值超过五十分之一而导致建筑 物倒塌 科学推定建筑物倒塌时间极限 为推定战术转移时 间提供科学依据 2 2 火灾中建筑倒塌预防火灾中建筑倒塌的根本原因为承重 构件在火灾作用下超过其耐火极限失去承载力而破坏 所以 要有效预防火灾中建筑物倒塌 可以采取积极和消极两种预防 策略 积极预防即加强建筑结构本身耐火极限 提高建筑物耐 火等级 消极预防即最大限度减小火灾高温对建筑结构的破坏 2 2 1 积极预防 从源头上预防建筑物倒塌事故的发生据有 关资料表明 世贸大楼就是因内部钢梁上的防火物质在闷烧的 情况下被破坏 导致失去支撑能力而倒塌 湖南衡州大厦原因 是因为施工中使用不合格建筑材料 因此 提前采取积极有效 手段 严把建筑消防设计审核关 提高建筑构件的耐火极限和 建筑物耐火等级 从源头上杜绝建筑倒塌 先天 隐患 这是预 防火灾中建筑倒塌事故最可取的方法 2 2 1 1 严格审核 把好源头关 建筑物的耐火等级取决于 构件的耐火极限 要提高建筑物的耐火性能 就必须采取科学 的方法提高其结构构件的耐火极限 如 采用喷涂 包敷 水 淋等技术手段对钢结构进行科学防火保护 提高其耐火极限 从而达到建筑物的耐火等级和人员疏散要求 对钢筋混泥土结 构 应采用高标号水泥和一级钢筋 同时加大混泥土保护层厚 度 梁 柱不小于 40 毫米 板不小于 30 毫米 在结构设计时 应考虑消防扑救水渍荷载 尽量不使用装配式结构和预应力构 件 提高其耐火性能和承载能力 2 2 1 2 加强施工过程中的消防监理 由于建筑结构施工多 为隐蔽工程 消防部门在施工过程中进行 1 2 次检查的很难形 成监管力度 最行之有效的方法就是将建筑消防部分纳入施工 监理范围 实行全日制 全过程的消防监理 确保按图施工 这样才能避免 11 3 火灾 豆腐渣 工程的出现 目前这一做法 已在上海 南京等地推行 2 2 1 3 审验分离 严把验收关 验收过程中 消防部门一 定要严防以下几种 先天 隐患的发生 一是擅自改变建筑物的 使用功能和性质 二是私自拆除建筑物部分承重结构 三是使 用大面积可燃装修材料 这几种违法行为无形增加建筑物的安 全隐患 增加了火灾中建筑物的倒塌的可能性和突然性 使其 更难以预测和预防 2 2 2 正确运用灭火战术 科学处理进攻与防御 有效减小 消防射水对建筑结构的影响在灭火救援过程中 消防水渍会增 加结构设计荷载 同时建筑承重构件在受到加热冷却交替冲击 下 极易造成失去稳定性而破坏 此外建筑构件中水泥等水硬 性凝胶材料在火灾作用下 水泥石发生不可逆的粉化过程 水 的加入会增强水泥构件粉化砂粒的自重与粉化沙粒的流动性 使构件的破坏进程加快 导致建筑构件加速承载等设计能力的 丧失 引发倒塌的发生 因此 合理运用战术 科学进攻 有 效减少消防射水对结构的影响是预防火灾中建筑物倒塌的最实 用有效方法 2 2 2 1 科学制定灭火战术 合理进攻与防御 在建筑火灾 的灭火救援中 在建筑物可能倒塌之前的第一阶段 应采取集 中兵力灭火救人的内攻为主的主动进攻的整体战术 而一旦进 入有倒塌危险的第二阶段 就应该采取 外部多点灭火 内部重 点突破 的战术 按照 少而精 准而快 的指导思想 选择素质 好 业务精 经验丰富的人员 重点扑救承重结构火点 对高 温焙烤可能变形的承重结构进行冷却 优先扑救承重结构附近 的大火 其次是外墙附近的大火 然后是横向平面线性结构下 面的大火 确保承重构件火烧时间短 受热量少 以最大限度 减小建筑物出现结构性倒塌的危险 2 2 2 2 正确选择水枪阵地 严格控制水枪射流方向和着点部位 在选择水枪阵地时 要严 格遵循 便于观察 便于射水 便于转移 的原则 同时要 有利 于进攻 有利于撤退 有利于安全 要以坚固的结构为依托或 屏障 如门 窗口外侧 楼梯口平台 阳台等 严禁在柱 梁 非承重墙 屋顶等下面设置水枪阵地 要严格控制水枪射流的 方向和着点部位 水流尽量避免落在高温的砖石 混凝土或钢 筋混凝土结构表面 防止突然的冷却造成结构表面因收缩开裂 表皮剥落 造成钢筋混凝土结构的保护层破坏 使钢筋直接暴 露火中而失去强度 使整个结构破坏 2 2 2 3 正确运用水枪射流 防止水渍增加建筑荷载 建筑 火灾灭火过程中尽量使用多功能轻质材料新型水枪 根据需要 合理选择射流方式 如 根据燃烧的物质和部位控制水枪的射 流和着点 对不燃结构不要过多射水 以免造