高层建筑的安全疏散对策探讨

1、高层建筑的安全疏散对策探讨王 常 伟江苏省无锡市消防支队江阴大队，江苏省江阴市滨江东路4号摘要：本文扼要介绍了我国高层建筑的发展概况及近年来高层建筑火灾的发展情况，分析了高层建筑的火灾特点、火灾危险性及人在火灾中所表现的行为、心理。根据高层建筑安全疏散的原则，对安全疏散的影响因素进行了归纳和分析，着重探讨了高层建筑的安全疏散对策，提出了疏散过程中应注意的问题和可以采取的措施。关键词： 高层建筑、安全疏散、安全出口、火灾、疏散时间。1 前 言随着我国改革开放的不断深入和社会主义现代化建设步伐的加快，城市人口的持续增长，土地资源的紧缺，促使城市建筑日趋向高空延伸，城市构造随之高层化，高层建筑越来越

2、多。我国早期的高层建筑是20世纪20年代以后开始兴建的。自1921年起到1936年，在上海和广州陆续建造了一些高层旅馆、住宅和办公楼，标志着我国现代高层建筑的初步发展。我国近期的高楼建设起始于20世纪60年代末，随后开始大规模兴建。1968年在广州建成27层的广州宾馆，1973年在北京建成16层的外交公寓，1974年在北京建成17层的北京饭店新楼，1976年在广州建成33层的白云宾馆。到了20世纪80年代，我国各大城市相继建成了一大批高层宾馆、住宅、办公楼，从而形成高楼热潮。由于高层建筑具有主体建筑高、层数多，高层建筑形式有四方形、塔形、阶梯形、凹形、人字形等多样形；高层建筑因其功能需要,各种

3、竖井和管道及用电设备多；高层建筑使用功能复杂，有办公室、会议室、图书室、变配电室、餐厅等。有的高层建筑则容写字楼、宾馆、饭店、商场为一体，成为综合性大楼,人员复杂而密集；并且高层建筑多使用大量可燃材料装饰装修。所以，高层建筑发生火灾时人员的逃生疏散比普通建筑难度更大，且火势蔓延迅速，往往会造成人员伤亡。因此，了解高层建筑火灾的特点及人在火灾中的行为和心理，掌握火灾时安全疏散的方法对减少火灾中人员伤亡尤为重要。2 高层建筑的火灾特点及危险性高层建筑由于功能复杂，设施多样，人员物资集中，在基本相同的防火条件下，其火灾危害比多层建筑和单层建筑更大，更易造成重大经济损失和人员伤亡。充分认识高层建筑的火

4、灾特点，对发生火灾事故时，有效组织安全疏散很有意义。首先看下面几起火灾案例，如：1992年深圳国贸大厦，地下层因电焊火花引起大厦空调竖井起火，浓烟很快直冲楼层，接到火灾报警后，从楼层疏散下来的人员脸部都被烟气熏黑，因扑救及时，幸免酿成大火。2002年10月29日越南胡志明市西贡国际贸易中心大楼火灾，造成61人死亡，100多人受伤。从上面的案例可以看出，随着高层建筑的增多，高层建筑火灾也越来越多，给人民生命和财产造成的损失也越来越大。分析原因，高层建筑具有下列火灾特点及危险性：21建筑物楼层高，火灾蔓延快211可燃物品 高层建筑中，高级旅馆、综合楼以及重要的图书楼、档案楼、办公楼、科研楼等建筑一

5、般室内的装修，家具及用品等等，绝大多数是可燃的，有的高层建筑还有可燃物品库房。一旦失火，燃烧猛烈，这些可燃物品就成为高层建筑火灾发展扩大的重要途径。可燃内装修材料 高层建筑中，无论是宾馆，还是商场，办公楼，由于其用途需要，往往要根据自己的特点进行装修，在装修时，又往往采用许多可燃性材料大多都是有机材料和复合材料，特别是化工品用量极大，这些化工原料主要由碳氢化合物组成，燃烧分解产生大量的有毒气体同时还会产生大量烟尘及水蒸气等，这些气体和烟尘都会对人体产生危害作用。据统计，建筑火灾中人员死亡的80%为烟气中毒窒息而死，严重影响了建筑物内人员安全疏散和消防扑救，为火灾的发展扩大创造了条件。烟囱效应

6、高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道，如果防火分隔存在问题，发生火灾时将像一座座高耸的烟囱，建筑高度越高，烟囱效应越强烈。据实验资料证明，在火灾初起阶段，因空气对流，在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s；烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为34m/s。如一座高100m的高层建筑，在无阻挡的情况下，半分钟左右，烟气就能顺竖向管井扩散到顶层，见图2。图2竖井管道内烟气的扩散纵横交错的各种管道 高层建筑内设置的空调风管、排烟管道、排气管道、电缆管道、吊顶等，比较复杂，既有水平方向，又有垂直方向，这是火灾时烟气火势发展扩大的重要路径，因为这些管道内设有的防烟防火阀，由于油垢尘埃

7、的影响有时失效不能动作。火势卷叠沿外墙向上发展扩大 火灾时，大量的烟光从燃烧层窗口喷出，如图3所示，在窗外风力的作用下，热烟气烤裂上层玻璃窗，并引起上层室内的可燃物燃烧。如此层层蔓延，使高层建筑形成立体火灾。尤其玻璃幕墙建筑遭受这种危险性更大。22人员疏散困难图3垂直火势蔓延示意图221疏散人流集中 火灾时由于现场混乱状态，呼救声的作用影响，受烟气的威胁，人的本能恐惧心理和逃生欲望，强烈暴露出来，使人们涌向安全通道。一段时间后，大量的人流在楼梯间汇集，极易发生拥挤堵塞。 222疏散手段有限 发生火灾时由于各种竖井拔气力大，火势和烟雾向上蔓延快，增加了疏散的困难，高层建筑平时主要的垂直交通工具是

8、电梯，因一般客梯没有防火，防烟，防水等措施，火灾时必须停止使用，消防电梯又主要为消防队员扑救火灾专用，为此，多数高层建筑的安全疏散主要还是依靠楼梯，而楼梯间一旦窜入烟气，就会严重影响人员疏散。消防云梯车数量有限，高度也有限，不能完全满足高层建筑安全疏散和火灾扑救的要求。所以火灾时有限的楼梯间是室内人员垂直疏散的唯一手段。223疏散时间长 高层建筑层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间也会相应延长。据调查统计，一般的高层建筑办公楼，平均容纳4000人5000人；高层超过300m的高层建筑，可能容纳数万人。由于垂直疏散通道有限，垂直疏散距离又长，数千人，甚至数万，多则几小时。层数越高，

9、人员越多，疏散时间也越长。23火灾扑救困难   图5举高消防车扑救高度示意图高层建筑火灾之所以扑救困难，其原因主要是消防人员很难接近火点。一是普通消防车辆的射程有限，即使有登高的消防车辆，扑救也很有限，如图5所示的消防车扑救高度最高只有88米；二是消防队员体力有限，消防队员携带二盘水带和一支水枪徒步登梯超过24米时，体力就难以支持，因而需要有消防电梯；三是用水量大，而许多高层建筑单位的储水量往往不足。3 人在火灾中的行为和心理人在火灾中的行为是在复杂和迅速变化的环境下，由人的生理反应和涉及自然存在状态、心理因素决定的活动。火灾事故中，个人的行为受到发生火灾事故的建筑物不同物理特性及出

10、口、通道的影响，也受到火灾的发展形态和其他人行为的影响。在火灾突发时，由于生命受到威胁，人们往往由于过分紧张、恐慌而失去正确的理解和判断能力，这时采取的逃生行为具有以下明显的共同特征。31趋光性及向阔性 人们在日常生活中，除了就寝之外，大部分时间生活在明亮的环境下。对黑暗都有一种不安的感觉。因此，当突如其来的烟雾遮挡住视线，陷入无法照明的黑暗世界时，人们习惯上都朝着有亮光的方向逃跑。例如在旅馆发生火灾时,人们从居室冲向走廊, 走廊一端黑暗一端明亮, 则人们一般向明亮方向疏散。若这些部位未设安全出入口则反而逃入死角。32从众性 火灾发生，事件突变，生命受到威胁时，人们往往由于过分紧张，恐慌而对群

11、体行动怀有信任感而不加思索地跟着走，导致正常行为失态或没有时间形成自己的判断,只要有人一声招唤，跑几步就会导致不少人跟随，这对正常疏散是不利的。33“归巢”性 指人有习惯于走老路的“归巢”本能。疏散时首先奔向经常使用的出入口或楼梯。例如在旅馆或剧场发生火灾时, 一般旅客和观众习惯于从原进口逃生, 很少寻找其他出口或楼梯疏散。由于到高层建筑内部人员多乘坐电梯, 疏散时还大多奔向电梯方向, 但火灾时普通电梯是不能作为安全疏散使用的,疏散人员到电梯厅如果无法逃离是十分危险的。 34恐烟性 即人有害怕烟火的本能。即使当时处于安全场合或出口附近, 但若发现前方有火光烟雾,人们也将会奔往相反的方向。也就说

12、: “避难者的行动具有多面性,若只在一个方向配置安全出口, 便可能导致有的人员无法脱险。如果碰到袋形走道，万一袋形走道通向楼梯间的唯一出口被烟火封锁, 其中的人员便很难逃离险境。35“一窝蜂”性 高层建筑发生火灾时，逃难的人员往往考虑的是怎样疏散到地面，感觉只要到了地面心里就踏实。于是，住在楼层较高的人都往楼下疏散，这样很容易造成人员的拥挤，发生伤亡事故。36恐惧性 这是指人遇到火灾时表现得不知所措，特别是当火势大、烟雾浓的时候，感觉到无法逃生，被烟气所逼，这时有人就会做出砸窗户，跳楼等疯狂行为。4 高层建筑安全疏散的基本原则安全疏散是指发生火灾时，在火灾初期阶段，建筑内所有人员及时撤离建筑物

13、到达安全地点的过程。能否实现安全疏散，取决于许多因素，但从建筑物本身的构造来说，应坚持以下基本原则。 41合理布置疏散路线 所谓合理的安全疏散路线，是指火灾时紧急疏散的路线越来越安全。就是说，应该做到人们从着火房间或部位，跑到公共走道，再由公共走道到达疏散楼梯间，然后由疏散楼梯间到室外或其他安全处，一步比一步安全，不能产生“逆流” 42疏散楼梯的数量要足够 位置要得当 为了保证人们在火灾时能顺利疏散，高层建筑至少应设两个疏散楼梯，并且设在两个不同的方向上，最好是在靠近主体建筑标准层或防火分区的两侧设置。这是因为，人们在火灾时往往是冲向熟悉的楼梯或出口，但若遇到烟火阻碍就会掉头寻找出路，只有一个

14、疏散路线是不安全的。两个疏散楼梯过于集中也不利于疏散，要分开设置。43避免设置袋形走道 袋形走道的致命弱点是只有一个疏散路线（或出口）。火灾时，一旦这个出口被火封住，处在这部分的人员就会陷入“死胡同”而难以脱险。因此，高层建筑应尽量不设置袋形走道。 44辅助安全疏散设施要可靠、方便使用 消防安全疏散设施不完善往往影响疏散，因此，高层建筑应根据需要，除设置疏散楼梯外，增设相应的辅助安全疏散设施，如救生软梯、救生绳、救生袋、缓降器等。这些辅助安全疏散设施要构造简单，方便操作，安全可靠。 45超高层建筑要设置避难层或避难间，楼顶设直升机停机坪 对于超高层建筑，由于疏散距离长，火灾时楼内人员无论疏散到

15、地面还是疏散到楼顶，都需要较长的时间，而且建筑高度越高，层数越多，火灾时疏散通道越易被火切断。另外，高层建筑由于人员集中，加上火灾时惊慌失措，容易造成拥挤，甚至会出现“逆行”，因而，单独靠楼梯疏散，往往不能满足要求。从保障人员疏散安全来看，设置避难层或避难间是十分必要的；随着经济的发展，我国大中城市消防救援逐步配备直升飞机，而且，火灾时，离楼顶近的楼层的人员向楼顶疏散要比向地面疏散更快，所以，在楼顶设停机坪也十分必要。 5 影响安全疏散的因素51人员对疏散路线的熟悉情况 建筑内人员对疏散路线是否熟悉，对疏散快慢影响很大。对于常住人员（如住宅楼、办公楼等），一般对疏散路线是熟悉的，火灾时，能够顺

16、利疏散；对于暂住人员（如宾馆、饭店等），多数对疏散路线不熟悉，火灾时，疏散就困难，而且易造成混乱、拥挤 ；对于具有一定消防知识和逃生意识的人员，尤其是受过消防教育培训的人员，火灾时逃生能力强，疏散速度快，相反，对于没有受过消防教育培训的人员，由于逃生意识差，火灾时逃生能力差，疏散速度慢；对于像医院病房之类的建筑，由于许多病人自己不能走路，需要他人抬、背或搀扶，火灾时，疏散较为困难。5.2应急照明状况和疏散指示标志明显程度 火灾时往往首先造成断电，因此，高层建筑必须设置应急照明和疏散指示标志。如果这些设施位置设置不当，或亮度不够，或指示方向错误，或维护保养不良，都会对疏散造成严重影响。

17、对于设置在疏散通道的疏散照明，疏散通道地面处最低照度不应低于0.5lx（勒克斯），指示出口的标志灯，有的国家并不用照度表示，而用亮度表示。其图形和文字呈现的最低亮度不应小于15cd/,最高不应大于300cd/，任何标志上最低和最高亮度比在1：10以内。为保证标志灯在烟雾下，仍能使逃难者清楚辨认，美国推荐最大视看距离为30M，我国为20M。5.3疏散通道、安全出口是否畅通、合理  疏散通道、安全出口是否畅通是人员能否安全疏散的关键之一。如果疏散通道被占用，被封堵，或者是进行了可燃装修，火灾时都会影响安全疏散，许多群死群伤火灾的教训都是例证。安全出口的宽度如果不足，会延长疏散时间，影响安

18、全疏散。见表3最大疏散距离和表4出口的最小宽度规定。安全出口的宽度可通过使用人数和百人宽度指标计算确定。百人宽度指标= 式中：N疏散人数（即100人）；t允许疏散时间，（min）；A单股人流通行能力（人/min）；b单股人流宽度，55-60cm。6 高层建筑安全疏散的对策探讨由于高层建筑的特点，火灾发生时，火势蔓延快，扑救困难。据统计近年来，发生的群死群伤重大恶性火灾事故中，80以上火灾事故与消防安全疏散有直接的联系。所以做好高层建筑的安全疏散工作对遏制群死群伤火灾事故的发生有非常重要的作用。61做好防火安全教育 消防安全疏散是做好消防安全工作的一个十分重要的环节。各级公安消防机构应当将业主和

19、各单位分管消防的领导和消防安全人员纳入消防安全培训,定期不定期进行消防知识考试,使他们具备应有的消防知识和技能,以便掌握最新的消防动态,并明确职责。要求各单位对自己的灭火预案定期不定期地进行演练,使所有人员熟悉安全疏散通道和安全出口,以便发生火灾时做到心中有数,及时逃生,避免伤亡。62掌握好人员疏散时间,确保人员安全疏散。 人员疏散时间是指全体人员疏散到安全出口所需的时间。了解人员疏散时间对组织安全疏散是十分有利的。人员疏散时经过不同的通道需要不同的时间。根据其特征, 可以把通道分为三类: 水平通道、楼梯通道和门。下面分别计算人员通过不同通道所需的时间。（1）水平通道:&#

20、160;水平通道是指走廊、门厅一类的通道, 这种通道一般较宽, 且有一定的长度。除非很特殊的情况, 人员疏散时在水平通道一般不会出现堵塞, 因而人员通过水平通道的时间即等于水平通道的长度S 除以人员的行走速度V , 即 （1）其中人员的行走速度V 近似为1.016 m/s, 这是由研究人员根据统计资料得到的。(2) 楼梯:  Jake Pauls1研究了人群沿着楼梯向下疏散时, 人员通过楼梯的时间t, 人员的数目P 和楼梯有效宽度W&#

21、160;之间的关系, 得到了下面的公式（2）而对于单个人沿楼梯向下疏散的行走时间, 考虑楼梯的台阶对行走时间的影响, 可由下面的公式进行计算: （3）其中S 为楼梯的长度, R 为楼梯的级高,B 为楼梯的级宽。这里的速度V 近似为1.2 m/s。 (3) 门:  工程上采用移动速率的概念来表征人群通过门的难易程度。移动速率是指单位时间单位门宽度所通过的人员的数目。因此人群通过门的疏散时间可用下式计算: （4）其中W 为门宽度, P 为人

22、数, f 为移动速率, 由统计资料得到近似值为0.93人/s.设整个疏散路径可以分为n 个通道(包括门、楼梯、前厅、走廊等) , 第一步需要利用式(1)、(2)、(3) 和(4) 计算出第一个人通过各通道的时间和所有人员疏散出该通道的时间, 这里i指任意通道。 第一个人疏散到安全场所的时间 为    任意通道i 疏散开始的时刻则为:  ，最后一个人到达任意通道i 时, 需要判断其余人员的疏散是否已经结束。其

23、疏散时间的计算方法如下:    通过水平通道:     通过楼梯:如果： 则 如果： 则 通过门：如果： 则如果： 则 当门作为第一个通道时，则按下式计算：如果，则，如果， 则整个疏散过程所需要的时间为：。掌握了人员的安全疏散时间，给组织疏散提供一个时间参考，让人们在有限的时间内采取最佳的疏散方式疏散到安全区域，确保疏散成功。63确保走道疏散安全 逃离起火房间的人员进入走道后，应能较好地保障其顺利奔向防烟楼梯间的前室和楼梯间，为了缩短疏散时间，采用双向疏散，通过最短的疏散路线。疏散通道及出口都要有作醒目的

24、标志，且宜具有天然采光和通风排烟设施，兼有指示及照明用途的灯具宜设置在接近地面的墙上，以便在烟雾条件下提供有效的指示和照明，疏散通道必须供日常使用，以使用户熟悉它们的位置和作用。只有这样，在火灾事故发生时，通道才能有效地发挥撤离作用。随着烟温的降低，烟层的厚度明显增大。这时人应注意接近地面爬行，可用湿毛巾捂住口鼻，避免吸入更多的烟气。另外，最好有安全员或者保安人员组织疏散。64把握好楼梯间的疏散 高层建筑在火灾或危急情况下，即使只需通过少量层数，也不能使用普通电梯，因为电梯井会产生"烟囱效应"，火势蔓延极快，这时就要通过疏散楼梯进行疏散。楼梯的形式有：双跑梯、三跑梯、剪刀梯

25、（见图9）、交叉梯（见图10）等。根据不同形式的楼梯要注意不同的疏散方式，避免人流的混乱和拥挤。高层建筑的楼梯间有封闭楼梯间和防烟楼梯间，当进入封闭楼梯间疏散时要注意楼梯间的烟气，烟气浓度过大时要迅速离开楼梯间，经通道进入另外的疏散楼梯疏散。一般地，烟气的生成量为： （Nm3/min）式中：-从门窗打开起算，经t min后的室内燃烧速度，/min; -着火房间中单位质量可燃物在t时刻完全燃烧时所生成的烟气量，Nm3/；发烟速度为： （m3/g s）有数据表示，大约在着火后的57min之间，发烟量达到峰值，因此要特别注意烟气对疏散的影响，可以使用正压送风排烟保障楼梯间的疏散。65减少屋顶停机坪的

26、疏散 一般在超高层建筑中下行楼梯太长或向下疏散十分困难的情况下，可以向有屋顶停机坪的屋顶疏散，等待直升机的救援。但是在许多火灾中，火灾热气会使飞机上下、左右摇摆，不好控制，因此向屋顶疏散的人员不宜过多，而且时间不能太长。66充分利用其他方式的疏散 高层建筑应根据需要，除设置疏散楼梯外，增设相应的辅助安全疏散设施，如救生软梯、救生绳、救生袋、缓降器等。这些辅助安全疏散设施构造简单，方便操作，安全可靠，在危急时能发挥有效的作用。住户如果被围困在火场中，应设法使自己处于靠近门或其他烟气可外流的区域(即可供呼吸的安全地方)，保持耐心，等待营救。高层紧急救援所需时间较长一些，你应用色彩鲜艳的布条从窗户表

27、明你所处的位置。打开窗户，通常会使空气入内，这时要随时防止烟气入侵。7 结 论综上所述，高层建筑一旦发生火灾，火势蔓延极快，产生的烟气非常多，需要疏散大量的人员，这时如能采取有效措施，有计划，有步骤地组织人员安全疏散，将能大大减少人民的生命财产损失。对于高层建筑，在做好建筑防火设计的同时要确定专门的防火负责人管理，维护保养好各种疏散设施，保证疏散通道的畅通。做好防火安全教育，使人们学会利用身边有限的工具在火灾中如何保护自己，安全疏散。不定期组织疏散演练，使人们熟悉多种疏散方式，克服在火灾中的混乱、恐慌心理，以便在火灾发生时能快速有效地疏散。高层建筑火灾中人员的安全疏散是一个很复杂的问题，需要研

28、究的方面很多，本文基于高层建筑的火灾特点和安全疏散设计的研究成果，对高层建筑的疏散提出了一些不成熟的意见。不当之处，敬请批评指正。参考文献：1Jake pauls. Movement of people. SFPE Handbook of Fire protection Engineering, Chapter 13, section 3, 1994.2Fahy R,Proulx G.Human behaviour in the world trade center evacuation.Fire safety science-proceedings of the Fifth international Symposium,Melbourne,Australia,1997.98-1033Malhotra HL.Fire safety in buildings.Building Research Establishment,1986.76-794JP Holma. Heat Transfer. McGraw 2Hill,New York.56-735R Alpert.Fire Technology.1984;20(4).112-1316国外建筑火灾人员安全疏散研究译文集 消防安全工程工作组编 2001.7中华人民共和国国家计划委员会 高层民用建筑设计防火规范GB50045-