高樓逃生裝配研討

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隨著我國城市建設(shè)的飛速發(fā)展，高層和超高層建筑越來越多，高層建筑火災(zāi)也呈上升趨勢。從近期的高層建筑火災(zāi)案例可以看出我國消防應(yīng)急救援能力嚴(yán)重不足，難以滿足消防現(xiàn)實(shí)斗爭的需要。上?！發(fā)1•15”特別重大火災(zāi)事故的發(fā)生給消防工作者提出了許多需要切實(shí)解決的問題，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)的應(yīng)急疏散逃生是其中的關(guān)鍵問題。在建筑中配備多種形式的逃生救援設(shè)備，保證受困人員能夠有效自救和互救，快速疏散到安全區(qū)域，是必須達(dá)到的首要目標(biāo)。筆者總結(jié)了目前國內(nèi)外逃生設(shè)備及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，剖析各種逃生設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，并對新型逃生設(shè)備的研制提出建議。

1國外研究現(xiàn)狀

日本研制出一種不銹鋼螺旋型室外樓梯，人員可通過樓梯滑下，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，但占用過多室外空間，影響建筑物美觀，一旦房間內(nèi)著火，該裝置不能防煙防熱，無法保證逃生人員的安全，且因長久置于室外，室外環(huán)境為其維護(hù)和保養(yǎng)帶來很大困難。由于上述局限，該裝置僅適于較低的樓層，不適于高層建筑的逃生。德國研制出一種由運(yùn)載器、載人艙和齒軌3部分組成的救生系統(tǒng)，齒軌安裝在高層建筑的外墻上，對一幢35層的樓房來說，救援能力可達(dá)250人／h。這種設(shè)備逃生效率較高且適于高層建筑內(nèi)緊急疏散，但安裝復(fù)雜，有些只能在有電的情況下才能運(yùn)行，斷電則無法啟用。以色列發(fā)明了一種逃生裝備，該裝備用防火布做四面墻體，用玻璃纖維和樹脂做成復(fù)合底板，形成一個(gè)5層的折疊逃生艙，每層可容納3O人。動(dòng)力來源于兩臺安裝在避難層或頂層的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，逃生艙逐層下降打開，當(dāng)消防設(shè)備研：究5層折疊逃生艙都打開后逃生艙緩緩降落地面，逃生者一層一層地離開。該技術(shù)已獲得美國消防協(xié)會認(rèn)證，主要針對百米以上超高層建筑。該裝置疏散效率高，運(yùn)行平穩(wěn)，但造價(jià)昂貴，保養(yǎng)維護(hù)復(fù)雜。西班牙研究人員發(fā)明了一種安裝在樓梯間的逃生裝置，見圖1所示。該設(shè)備為單人輸運(yùn)裝置，沿建筑物頂棚安裝導(dǎo)軌，該裝置以可控的滑行運(yùn)動(dòng)將人員安全地運(yùn)送到緊急出口。該裝置裝卸方便，使用者還可使用手剎來控制滑行速度，避免使用時(shí)出現(xiàn)碰撞事故。但是該裝置會破壞樓梯間的外觀；對滑軌精度的要求很高，增加了安裝施工難度；一旦煙氣竄入樓梯間，該裝置將無法使用；目前該裝置尚處研發(fā)階段，有些技術(shù)尚不成熟，如在手剎制動(dòng)方面還有待改進(jìn)。圖1樓梯間逃生滑軌示意圖

2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國消防應(yīng)急救援裝備能力與高層建筑的快速發(fā)展嚴(yán)重失衡，目前的裝備品種單一，作業(yè)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于高層建筑的發(fā)展。目前我國的救生逃生設(shè)備主要有：

(1)單人或家用的小型逃生器。一般家用逃生器材體積較小，通常一次只能供一人使用，但機(jī)動(dòng)靈活，如：緩降器、逃生軟梯等，見圖2所示?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，將這些小型的逃生器材掛在窗臺或陽臺上，被困人員即可通過軟梯或緩降器逃生，但考慮到安全問題，根據(jù)GB21976．1—2OO8(建筑火災(zāi)逃生避難器材第1部分：配備指南》的要求，緩降器只可在低于30rl的樓層使用，逃生軟梯使用高度不高于15m，逃生繩僅能用于6m以下的樓層。緩降逃生繩軟梯圖2小型逃生器材

(2)救生氣墊。救生氣墊是一種利用充氣產(chǎn)生緩沖效果的高空救生設(shè)備，見圖3所示。它具有充氣時(shí)間短，緩沖效果顯著，操作方便等特點(diǎn)。由于其采用阻燃的高強(qiáng)纖維材料制成，因此，具有阻燃、耐磨、耐老化、折疊方便、使用壽命長等特點(diǎn)。圖3救生氣銎需要注意的是，火災(zāi)發(fā)生時(shí)要慎用救生氣墊。因?yàn)樵诨饒鲣佋O(shè)氣墊等于變相鼓勵(lì)受困人員跳樓，這會衍生三個(gè)很嚴(yán)重的問題：一是受困人員可能在氣墊尚未完成充氣前就向下跳而造成傷亡；二是受困人員看到氣墊后爭先向下跳，先跳的人來不及離開氣墊，后跳的人已跳下來發(fā)生碰撞；三是根據(jù)測試，距地面15～20m是氣墊逃生的極限(約六層樓以下)，而火場設(shè)氣墊后，無法要求只有六樓以下的人才可以跳。此外，充氣完成后的氣墊太輕，容易飄動(dòng)。2006年8月29日，公安部批準(zhǔn)了GA631—2006(消防救生氣墊》，消防救生氣墊分為普通型消防救生氣墊和氣柱型消防救生氣墊。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了消防救生氣墊的型號、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、使用貯存、日常檢查和檢54驗(yàn)規(guī)則。由于消防救生氣墊產(chǎn)品的特殊性，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其僅可在消防部隊(duì)緊急救援且無其他任何可替代方法時(shí)使用，救援高度不得超過16m。氣墊每三個(gè)月應(yīng)取出充氣檢查一次，用50的沙袋從12iTI的高度進(jìn)行三次投放試驗(yàn)，El常檢查中嚴(yán)禁由人員進(jìn)行試跳。

(3)多人逃生箱式緩降裝置。該裝置采用兩個(gè)箱體疏散逃生人員，見圖4所示。每個(gè)箱體內(nèi)最多可運(yùn)送6人，兩個(gè)箱體上下往復(fù)運(yùn)行，逃生效率最高為300人／h。目前，該裝置在醫(yī)院及其他辦公場所均有應(yīng)用。圖4多人逃生箱式緩降裝置該裝置采用空氣阻尼技術(shù)，可在無電的情況下使用，其缺點(diǎn)是安裝位置固定，不能自由移動(dòng)，且只能從頂層直接下降到一層，中間不能?？渴枭?。雖經(jīng)生產(chǎn)廠家改進(jìn)，但仍存在若干問題：一是疏散梯的分層?？繂栴}，通過技術(shù)改進(jìn)，采用蓄電池可實(shí)現(xiàn)指定樓層停靠，但受蓄電池容量限制，?？孔鳂I(yè)時(shí)間有限，目前只能維持15～30min。而更大的困難涉及到建筑物上門窗洞口預(yù)留配合的問題，需要規(guī)范協(xié)助，才能完成合適的通道設(shè)置；二是安裝地點(diǎn)固定，缺乏靈活性的問題，考慮通過在樓頂安裝導(dǎo)軌的方式，移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)該設(shè)備，改變設(shè)備的位置，便于在建筑物的多個(gè)方位實(shí)現(xiàn)安全疏散，以適應(yīng)火場的具體情況需要，其難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布局狹窄和承重問題，導(dǎo)軌安裝比較困難，需要建筑結(jié)構(gòu)和規(guī)范的配合。

(4)移動(dòng)式逃生裝置。移動(dòng)救生裝置具有靈活機(jī)動(dòng)、簡單便捷的特點(diǎn)，該種裝置可自由移動(dòng)，便于安裝在不同位置，在著火點(diǎn)不確定的情況下，對安全疏散逃生較為有利，見圖5所示。該裝置采用空氣阻尼技術(shù)，無需電力支持，可上下往復(fù)輸送逃生人員，但一次下降只能疏散1～2人，疏散效率較低，不適于人員較多場所的集體逃生?？紤]人員心理因素和該設(shè)備自身的特點(diǎn)，該裝置不適于安裝在30m以上的樓層，通常用于人員密度不是很大的公共場所的輔助逃生。由于該產(chǎn)品價(jià)格較高，因此并不適于普通家庭。

(5)柔性救生滑道。柔性救生滑道是一種能使多人順序地從高處在其內(nèi)部緩慢滑降的逃生用具，滑道采用摩擦限速原理，達(dá)到緩降的目的。目前，限速方式可分為3類：一是采用粗的橡膠環(huán)進(jìn)行分段限速；二是采用布置緊密的細(xì)的橡膠繩圈全程限速；三是采用高分子彈性纖維制成的彈性良好的布套進(jìn)行全程緊密包裹限速。圖5移動(dòng)式逃生裝置第一類柔性滑道結(jié)構(gòu)上可分為3層：在內(nèi)外兩層布管之問有一個(gè)防護(hù)減速層，該層由支撐帶、粗的橡膠環(huán)和圓鐵環(huán)組成，其中鐵環(huán)按照一定的間隔設(shè)置，保證逃生者在布管內(nèi)不會因?yàn)轱L(fēng)大而撞上墻壁及周圍突出物并且保證逃生管下部不打結(jié)；橡膠環(huán)呈喇叭口型，上大下小，每兩個(gè)鐵環(huán)中間設(shè)置一個(gè)，既保證人員順利通過，又能起到將下降速度控制安全范圍內(nèi)的作用；四條支撐帶可承受1200kg，以保證多人同時(shí)逃生使用。內(nèi)層布管經(jīng)過抗靜電處理，為導(dǎo)滑層。外層為防火層，由阻燃纖維材質(zhì)或玻璃纖維制成，滑道圖詳見圖6所示，這種滑道的缺點(diǎn)是橡膠容易老化，彈性受環(huán)境溫度影響大。朝_圖6橡膠環(huán)式柔性滑遭第二類柔性滑道結(jié)構(gòu)上可分為兩層，由防火套、阻尼套組成。阻尼套為內(nèi)層，由密實(shí)的布料縫制成布管，在布管外壁套人許多直徑為6～8mm的細(xì)的橡膠繩圈并加以固定，圈的直徑遠(yuǎn)小于布管，從上到下，間隔緊密，形成一條彈性良好的布套，起到對人體的包裹作用。逃生者可通過調(diào)整自身軀體姿勢來控制下滑速度，安全下落，脫離險(xiǎn)境。外層為防護(hù)層，具有阻燃性。這種滑道的缺點(diǎn)是橡膠容易老化，彈性受環(huán)境溫度影響大，下降過程中可能與墻壁及周圍突出物產(chǎn)生碰撞。消防科學(xué)與技術(shù)2012年1月第3l卷第1期第三類柔性滑道由完全獨(dú)立的三層套疊在一起，見圖7所示。外層為防火層，由不燃材料玻璃纖維制成，用于保護(hù)滑道和逃生人員，可以抵抗800℃的高溫、隔絕熱量、過濾濃煙。中問層為阻尼層，由高分子彈性纖維制成，彈性良好，對人體緊密包裹，減緩逃生人員的下降速度。內(nèi)層為承重層，由高分子航空材料制成，柔軟結(jié)實(shí)，能夠承受5OkN的拉力，可以承受多位逃生者的自質(zhì)量和下降沖擊力。逃生人員進(jìn)入滑道后，滑道會緊緊包裹住逃生人員的身體，逃生人員在下滑的過程中通過調(diào)整身體姿勢來增加或減少與滑道的摩擦力，從而控制下滑速率，可將下滑速率控制在3m／s以內(nèi)。這種滑道的缺點(diǎn)是下降過程中可能與墻壁及周圍突出物產(chǎn)生碰撞物，也可能劃傷滑道的內(nèi)襯，下滑過程中逃生者的身體尤其是四肢容易被擦傷。

(6)鏈?zhǔn)教由?。軟軌鏈?zhǔn)交馂?zāi)逃生器是一種輕型群體逃生器，根據(jù)不同需求可配備多種型號，該產(chǎn)品主要由承載鏈和多個(gè)減速器組成，承載鏈安裝快捷、承載能力大、具有較強(qiáng)的耐火耐高溫能力；減速器具有下降速度穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；每套裝置可供多人同時(shí)逃生。標(biāo)準(zhǔn)型鏈?zhǔn)教由髂芄?～5人同時(shí)逃生，加強(qiáng)型能供6～8人同時(shí)逃生。承載鏈可根據(jù)火場的特殊情況采用常規(guī)及非常規(guī)兩類方式固定。減速器可集中或分散存s放在各樓層。使用時(shí)需將減速器掛在逃生者穿戴的安全帶上、再與由樓上放下的承載鏈嚙合，即可實(shí)現(xiàn)逃生，見圖8所示。減速器將以0．8～1．0m／s的速率將逃生者送至地面，全過程無需操控，老、弱、病、殘、婦、幼均可使用。鏈?zhǔn)教由髋溆兄睆酱笥?4mm的回收繩供逃生者抓握，提供二重保障。同時(shí)，該繩也用于將下滑至地面的減速器回收至樓上再次使用，還可用于將集中的減速器分發(fā)給其他樓層逃生者。圖8鏈?zhǔn)教由髋c其他緩降器相比，軟軌鏈?zhǔn)教由鞒休d能力大、同時(shí)逃生人數(shù)多，下降速率穩(wěn)定，不同人員的自質(zhì)量對其下降速度影響小，短時(shí)間內(nèi)逃生人數(shù)多，不同樓層的使用者都可使用同一條承載鏈逃生；抗惡劣環(huán)境的能力強(qiáng)，在出現(xiàn)高溫、污水浸泡等狀況時(shí)，依然可以正常使用；雖然該逃生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，能夠解決低層建筑物內(nèi)人員的逃生問題，但不適用于較高樓層的建筑。軟軌鏈條預(yù)裝在建筑物頂部，正常狀態(tài)下鏈條可以被收起，發(fā)生火災(zāi)時(shí)鏈條可以和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)放下，不會影響建筑外型美觀。從技術(shù)原理和減速方式上講，該裝置仍屬于緩降器的一種，使用者不但需要掌握一定的技巧，還要克服恐懼心理，而且也難以滿足高層建筑眾多逃生者的疏散需求。另外，不同樓層的逃生人員借用同一鏈條進(jìn)行疏散時(shí)，還可能會發(fā)生沖突。

(7)高樓救生梯。高樓救生梯的工作高度為50m，如果建筑物高度超過45m時(shí)，一個(gè)安裝點(diǎn)可采用連接式安裝多個(gè)救生梯?？蛇_(dá)l00、l50、200m任意高度。救生梯不需要電源驅(qū)動(dòng)，靠逃生者的重力驅(qū)動(dòng)，以0．10和0．60m／S的速率勻速下降，腳踏板從50m高度降至地面只需98S。當(dāng)逃生者踏上腳踏板時(shí)，其自重可使救生梯勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，救生梯啟動(dòng)自質(zhì)量為35kg。救生梯設(shè)有限速剎車控制系統(tǒng)，并且針對殘疾人的輪車和老、幼人員上下梯安裝了剎車機(jī)構(gòu)，見圖9所示。救生梯需要在每層樓窗口或安全出口處設(shè)有逃生通道，便于被困人員及時(shí)搭乘逃生。救生梯平時(shí)關(guān)閉梯門，防止盜竊及兒童攀爬發(fā)生危險(xiǎn)，當(dāng)發(fā)生意外或者火災(zāi)時(shí)，打開梯門。每隔3m設(shè)有一個(gè)腳踏板并在其兩側(cè)設(shè)有護(hù)欄，防止逃生人員墜落。需要注意的是：救生梯的安裝和維護(hù)費(fèi)用相對較高；安裝位置需要建筑結(jié)構(gòu)和規(guī)范的配合；要防止火災(zāi)時(shí)形成煙囪效應(yīng)和水的危害；如果安裝在建筑物外會影響建筑物外觀。56圖9高樓救生梯示意圖

3技術(shù)發(fā)展趨勢及亟待解決的問題

通觀各種救援設(shè)備，總體上可分為兩種：一種是用于公用建筑的大型逃生設(shè)備，如多人逃生樓頂緩降裝置、柔性滑道等；另一種是家用的小型逃生設(shè)備，如逃生軟梯、緩降器等。根據(jù)其使用場所、使用高度和適宜人群，將其進(jìn)行劃分，見表1。從表1可以看出，雖然目前逃生器材種類繁多，但真正能用于高層或超高層建筑集體逃生且技術(shù)比較成熟并已有使用案例的設(shè)備卻不多，而高層建筑火災(zāi)蔓延速度快，容易形成煙囪效應(yīng)，火災(zāi)有毒煙氣容易快速蔓延到樓梯問等疏散通道，嚴(yán)重影響到人們的疏散速度和生命安全，一旦發(fā)生火災(zāi)容易釀成群死群傷的災(zāi)難。因此盡快開發(fā)出一系列新型、安全、高效的逃生裝置是目前高層逃生領(lǐng)域中亟待解決的問題?！督ㄖ馂?zāi)逃生避難器材第1部分：配備指南》中僅規(guī)定了60iTI以下的逃生裝置的使用要求，因此雖然有一些逃生裝置如柔性滑道等可以應(yīng)用在60m以上的建筑中，但是因?yàn)闆]有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行規(guī)范，從而影響了其實(shí)用和推廣。另外關(guān)于箱式緩降裝置安裝地點(diǎn)固定缺乏靈活性的問題，可通過在樓頂安裝導(dǎo)軌的方式，移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)該設(shè)備來解決，預(yù)埋導(dǎo)軌也可大大降低設(shè)備本身的自重，這也需要相關(guān)規(guī)范和建筑結(jié)構(gòu)的配合。目前與逃生裝置相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有GA413—2003《救生緩降器》、GB21976．1—2008、GA494(消防用防墜落裝備》、GA631—2006(消防救生氣墊》等，這些標(biāo)準(zhǔn)僅對特定小型緩降裝置或救生裝置提出了要求，針對大型集體逃生設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺。對于各類高層建筑如何設(shè)置應(yīng)急逃生裝置更是缺乏技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)和約束?？紤]到高層建筑自身的特點(diǎn)，應(yīng)急逃生裝置的選擇和設(shè)置需考慮諸多因素，如逃生器材的逃生效率、載荷范圍、下降速度、人員心理、維護(hù)保養(yǎng)、配備數(shù)量等。因此，及早制定出一套專門針對高層逃生設(shè)備的配備標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)迫切任務(wù)。