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            【章一峰】如何利用幕墻實現火災快速逃生12.14

            發布時間:2018-11-24閱讀數:2024

            淺談超高層建筑如何利用玻璃幕墻實現火災快速逃生
            章一峰1  張光智2
            浙江中遼建設有限公司1   杭州  310000
            浙江共濟有限公司2   杭州  310000

                   摘要:如今隨著超高層建筑的興起,隨之而來的消防逃生也成了一個重要課題,當高層火災發生時,如何讓處在高層中居住、辦公人員迅速逃離火災現場,是所有從事建筑相關專業人員都需要共同思考的問題。本文通過建筑外幕墻來實現逃生,或許可作為將來逃生的一種渠道。
                   Abstract:Now with the rise of super tall buildings, the ensuing fire escape has also become an important issue. When high-level fires occur, how to make living in the high-rise, office workers quickly fled the scene of the fire, all engaged in building-related professional People need to think together. This article by building exterior walls to achieve escape, perhaps as a way to escape in the future.

                   關鍵詞:幕墻  火災   逃生系統   超高層建筑
                   Key words: the curtain wall   fire escape   system   super high-rise building

                   一、導語
                   一旦超高層建筑火災,如果初期處理不當,隨時都會葬身于火海,更多的時候,火勢還沒有竄至上層,濃煙已經提前到達,因此大部分人是被濃煙中的有毒有害氣體嗆死,或者在煙霧中無法第一時間找到逃生通道,像沒頭蒼蠅一般在濃煙區域內反復奔走,導致吸入大量有毒氣體最終中毒或窒息。
            一般而言,在建筑設計時會系統得考慮建筑防火、排煙、疏散等問題,例如消防通道的寬度、常閉防火門的耐火極限、避難層的設置、自動/手動滅火設備的擺放、逃生救援窗的排布、防火分區的分布等等,可謂非常完善而成體系,但是隨著建筑的高度越來越高,建筑中業主的年齡層分布不同、心理素質存在差異,以及一些既有建筑中消防配備的落后,導致因高層火災引發的人員傷亡事故時有發生。
                   筆者通過分析火災中人類心理學的一些特征,來嘗試解答為何高層火災發生時仍有部分人員最終喪命火場
                   二、火災發生時人的行為特性
                   即使如今消防演練已經成為常態化,但當火情發生在眼前時,與生俱來的恐懼依然能使大部分人短時間內喪失快速反映能力,他們的第一反映是慌亂和隨大流。
            這樣的慌亂往往導致很多人無法做出正確的判斷,尤其是在煙霧彌漫的室內,這樣的慌亂是致命的,會耽誤寶貴的逃生時間。也有部分人是為了在火災中搶救個人財產或者公共財產,導致逃生時間被耽誤,這都是在電光火石間下意識的行為。
                   更多的人則由于缺乏消防逃生知識,在下層發生火災時只顧向上層逃命,從而在火場中越陷越深,而人的從眾習性會導致一個人向上跑引發一群人跟隨,隨大流引發的是將跟多的人帶到絕路,甚至還有在奔向絕路的途中相互擁擠踩踏引發的事故,這也是群死群傷事件的重要因素。
                   身處火災煙氣中的人,精神上往往接近崩潰,驚慌的心理極易導致為了逃生不顧一切的傷害性行為如跳樓逃生,而超高層建筑本身離地面較高,即使底部消防人員事先已經鋪設好充氣墊,也無法有效緩沖墜落時的沖擊力,更何況高層跳落的人員往往墜落半徑較大,并不一定能成功跌到充氣墊位置。
                   這些由恐懼引發的一系列不理智行為(慌亂、從眾、走極端)是人在火場中常見的特性。
                   三、如何通過幕墻實現快速逃生
                   基于以上人類的行為特性,筆者認為傳統的逃生方式雖然充分考率了逃生人員的通過率、最短逃生距離、避難空間等,但依然無法徹底解決人在逃生時的恐懼和慌亂,這是人的本能——在精神奔潰時人可能做出各種意想不到的過激行為。
                   為了避免以上行為,借助建筑玻璃幕墻,筆者研發了一套快速逃生的系統,該系統由以下及部分組成:1、安全頭盔;2、幕墻裝飾外立柱;3、降速隔熱手套;4、緩沖隔熱鞋,穿戴式裝備與幕墻外立柱相匹配,發揮最佳的逃生作用。

                   其工作原理為:在發生火災時在發現火情嚴重時,挑選火勢相對較弱的方位,迅速戴上安全頭盔及專用手套、鞋等,并在身體其他位置用水基滅火器噴淋一遍,然后將限位開啟扇打開,先將右手的速降隔熱手套前端卡件與幕墻外裝飾立柱扣死,接著將左手速降隔熱手套前端卡件與幕墻外裝飾立柱扣死,借此將身體探出室外,同時將安全頭盔前端的卡件插入幕墻裝飾外力柱,形成三個垂直且卡死的固定點后雙腳將專用的速降隔熱鞋側面與立柱內凹處產生摩擦力,此時松開雙手降速隔熱手套的鎖死裝置,人體在重力作用下實現下降(圖一)。



            圖一)
                   1、安全頭盔

                   安全頭盔外觀與普通頭盔類似,不同之處是在頭盔的前端有一個卡扣,可與外墻裝飾型材相匹配,當扣件深入型材前端凹槽時,扣件前端的按鈕與凹槽型材壁接觸后,其彈簧能被觸發而向兩側彈開,從而可將頭盔直接卡在型材內,只能上下活動,而無法向其他路徑移動,保障了人在垂直墜落時的方向不受偏離,此外頭盔的作用除了能阻擋高空墜落物對頭部的傷害之外,還能防止火焰對對頭部的灼傷,減少高空帶來的恐懼感,是本系統中重要的組成部分(圖二)。



            (圖二)
                   2、幕墻裝飾外立柱
            幕墻金屬裝飾立柱是本方案的重要組成部分,其前端和兩側均由“凹”字形缺口,前端的缺口作為安全頭盔的固定點,兩側的缺口則是作為左右手套的插接口,其作用是限制降落軌跡、控制下降速度,通過外側內壁的鋸齒狀型材面增加摩擦力,在手套壓緊時可發揮減速作用,從而能使受災群眾平穩得從高層降落至地面或避難層;在通過火災區域時則可松開鋸齒位置,從而提升下降速度,快速通過。
            (圖三)
                3、降速隔熱手套
                   手套采用石棉材料,不易燃燒,同時可有效隔絕幕墻立柱在被火焰燃燒后傳遞的熱量,減少摩擦對手部的傷害,指尖位置設置有金屬外張式卡件和鋸齒狀膠條,與立柱摩擦時既能實現柔性接觸,降低對立柱的磨損,又能起到降速的作用,卡件則通過指尖控制伸縮,在其外張狀態下能與型材達形成咬合,將人體固定在型材上,在頭盔等其他部件與外立柱形成全面銜接后可再次通過指尖控制收回卡件,令人員能向下自由下降(圖四)。本次采用的手套相對較為傳統,在條件允許的情況下可對手套進行升級,如增加助力裝置,可進一步減少體能消耗。
            (圖四)
                   4、緩沖隔熱鞋
                   緩沖鞋除了通過其自身屬性能達到隔熱作用外,還能通過側面與立柱凹槽口的摩擦達到降速作用,或采用前端的金屬扣件實現緊急制動,同時鞋底采用三層緩沖設計,在快速下降落地時能發揮減震作用,最大程度得保護下肢。(圖五)
            (圖五)

                   四、幕墻逃生系統的優勢
                   從建筑幕墻的角度,我認為通過玻璃幕墻實現逃生的方式至少具備以下幾點快速逃生優勢:
                   1、火情可視化,玻璃幕墻通透的特性可以快速辨別出哪里是火勢最小的位置,提前選擇火情最弱區域作為逃生點;
                   2、逃生路徑短,一般消防通道往往設置在公共區域,而玻璃幕墻則每個辦公空間都有,業主可以迅速選擇就近的幕墻開啟位置實現逃生,而逃生方式為垂直降落,不論是降落至地面或者避難層,其距離都是最短的;
                   3、體力消耗少,人在精神奔潰時一些歇斯底里的喊叫、奔跑會消耗大量體力,雖然求生的本能可以使人超常發揮,但在大量消耗體力的情況下逃生后期也會力不從心,本方案可以最少的體力消耗來實現快速逃生;
                   4、快速通過火災區域,通過本逃生系統的降速工具,可以有效控制下降速度,在經過火情嚴重區域時可以采用加速的方式逃離,避免直接燒傷。
                   5、有毒氣體吸入量少,在安全頭盔內能存儲少量氧氣,可隔絕有毒氣體的吸入,同時由于是室外逃生,只要快速經過火災發生層,相當于經過了有毒氣體的范圍,可迅速補充氧氣。
                   五、快速逃生系統還需要克服的問題
                   1、視覺上及心理上帶來的恐懼
                   高空下降極具刺激性,為大部分人所排斥,尤其是快速下墜時,往往會引發人們的恐慌,一般會表現為短時間的手足無措和尖叫,安全頭盔雖然能降低一部分的即視感,但依然無法完全克服人們對于所處的高空位置所帶來的恐懼。
                   2、幕墻材料的變形(摩擦變形和受熱變形)
                   幕墻材料為此系統的樞紐,需要承受多人的下降逃生,因此型材選擇上要求極高,一旦型材發生變形,輕則降低逃生效率,重則直接將人員卡死在某個高空點或者滑脫。
                   型材變形的原因一般會是由于反復摩擦所導致,也有可能是受熱后在達到一定溫度時自身發生變形,或者以上兩種因素同時發生,因此型材的選擇極為關鍵。
                    型材的變形危害較大的位置例如凹槽變形導致卡扣不嚴密等情況。
                   3、開啟扇的阻礙
                   常規幕墻開啟扇一般兩側與幕墻裝飾立柱相接,則其中開啟狀態下便阻礙了人員自由降落,甚至會將人員卡死在某個位置,或者由于人員撞擊導致玻璃破碎墜落,因此采用此系統時,開啟扇應  單獨處理,與立柱既不發生干擾,又不能距離太遠,從而影響逃生。(圖六)
            (圖六)
                   4、成本
                   該系統相較于傳統幕墻形式,成本略有增加,將幕墻而言,一方面是裝飾立柱材料規格較高,所產生的成本,另一方面是開啟扇需要獨立設置造成的用料增加,此外是其他穿戴設備的成本,但相較于無價的生命而言,所有附加的支出都將是值得的。
                   5、溫度
                   高層建筑物火災核心區域的溫度可達1300℃,因此火災達到一定程度時不可冒險嘗試,應挑選火勢相對較弱的部位進行逃生。
                   6、適宜人群
                    由于本系統逃生方式刺激性較大,因此有恐高癥的、肢體不靈活的、老年人及兒童并不適宜,青壯年人也不宜直接逃生,而應在模擬環境中經過多次演練后,達到一定的合格標準后方可發放逃生用具,這類人員辦公位置應安排在距離逃生窗口較近的位置,幫助其他人員共同逃生。
                   六、結束語
                   本文僅提供一種思路,有更多細節需要進一步完善,也需要大量的實驗去證實其可靠性,僅作為一種超高層建筑逃生的思路供同行專家思考,在未經過完善之前請勿投入市場使用。

                   參考文獻:
                   [1]、《建筑設計防火規范》GB 50016-2014
                   [2]、《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045—95
                   [3]、《建筑幕墻》——GB/T21086-2007 
                   [4]、《鋁合金結構設計規范》——GB50429-2007


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