高樓逃生裝配研討

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隨著我國城市建設的飛速發展，高層和超高層建筑越來越多，高層建筑火災也呈上升趨勢。從近期的高層建筑火災案例可以看出我國消防應急救援能力嚴重不足，難以滿足消防現實斗爭的需要。上海“l1•15”特別重大火災事故的發生給消防工作者提出了許多需要切實解決的問題，高層建筑發生火災時的應急疏散逃生是其中的關鍵問題。在建筑中配備多種形式的逃生救援設備，保證受困人員能夠有效自救和互救，快速疏散到安全區域，是必須達到的首要目標。筆者總結了目前國內外逃生設備及相關標準的研究及應用現狀，剖析各種逃生設備的優缺點，并對新型逃生設備的研制提出建議。

1國外研究現狀

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，該裝置結構簡單，但占用過多室外空間，影響建筑物美觀，一旦房間內著火，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，室外環境為其維護和保養帶來很大困難。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載器、載人艙和齒軌3部分組成的救生系統，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250人／h。這種設備逃生效率較高且適于高層建筑內緊急疏散，但安裝復雜，有些只能在有電的情況下才能運行，斷電則無法啟用。以色列發明了一種逃生裝備，該裝備用防火布做四面墻體，用玻璃纖維和樹脂做成復合底板，形成一個5層的折疊逃生艙，每層可容納3O人。動力來源于兩臺安裝在避難層或頂層的柴油發動機，逃生艙逐層下降打開，當消防設備研：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。該技術已獲得美國消防協會認證，主要針對百米以上超高層建筑。該裝置疏散效率高，運行平穩，但造價昂貴，保養維護復雜。西班牙研究人員發明了一種安裝在樓梯間的逃生裝置，見圖1所示。該設備為單人輸運裝置，沿建筑物頂棚安裝導軌，該裝置以可控的滑行運動將人員安全地運送到緊急出口。該裝置裝卸方便，使用者還可使用手剎來控制滑行速度，避免使用時出現碰撞事故。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階段，有些技術尚不成熟，如在手剎制動方面還有待改進。圖1樓梯間逃生滑軌示意圖

2國內發展現狀

我國消防應急救援裝備能力與高層建筑的快速發展嚴重失衡，目前的裝備品種單一，作業能力遠遠落后于高層建筑的發展。目前我國的救生逃生設備主要有：

(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，但機動靈活，如：緩降器、逃生軟梯等，見圖2所示。火災發生時，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GB21976．1—2OO8(建筑火災逃生避難器材第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生緩沖效果的高空救生設備，見圖3所示。它具有充氣時間短，緩沖效果顯著，操作方便等特點。由于其采用阻燃的高強纖維材料制成，因此，具有阻燃、耐磨、耐老化、折疊方便、使用壽命長等特點。圖3救生氣銎需要注意的是，火災發生時要慎用救生氣墊。因為在火場鋪設氣墊等于變相鼓勵受困人員跳樓，這會衍生三個很嚴重的問題：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生碰撞；三是根據測試，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。2006年8月29日，公安部批準了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。標準規定了消防救生氣墊的型號、技術要求、試驗方法、使用貯存、日常檢查和檢54驗規則。由于消防救生氣墊產品的特殊性，標準明確規定其僅可在消防部隊緊急救援且無其他任何可替代方法時使用，救援高度不得超過16m。氣墊每三個月應取出充氣檢查一次，用50的沙袋從12iTI的高度進行三次投放試驗，El常檢查中嚴禁由人員進行試跳。

(3)多人逃生箱式緩降裝置。該裝置采用兩個箱體疏散逃生人員，見圖4所示。每個箱體內最多可運送6人，兩個箱體上下往復運行，逃生效率最高為300人／h。目前，該裝置在醫院及其他辦公場所均有應用。圖4多人逃生箱式緩降裝置該裝置采用空氣阻尼技術，可在無電的情況下使用，其缺點是安裝位置固定，不能自由移動，且只能從頂層直接下降到一層，中間不能停靠疏散。雖經生產廠家改進，但仍存在若干問題：一是疏散梯的分層停靠問題，通過技術改進，采用蓄電池可實現指定樓層停靠，但受蓄電池容量限制，停靠作業時間有限，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留配合的問題，需要規范協助，才能完成合適的通道設置；二是安裝地點固定，缺乏靈活性的問題，考慮通過在樓頂安裝導軌的方式，移動或旋轉該設備，改變設備的位置，便于在建筑物的多個方位實現安全疏散，以適應火場的具體情況需要，其難點在于結構復雜、布局狹窄和承重問題，導軌安裝比較困難，需要建筑結構和規范的配合。

(4)移動式逃生裝置。移動救生裝置具有靈活機動、簡單便捷的特點，該種裝置可自由移動，便于安裝在不同位置，在著火點不確定的情況下，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，無需電力支持，可上下往復輸送逃生人員，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。考慮人員心理因素和該設備自身的特點，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。由于該產品價格較高，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部緩慢滑降的逃生用具，滑道采用摩擦限速原理，達到緩降的目的。目前，限速方式可分為3類：一是采用粗的橡膠環進行分段限速；二是采用布置緊密的細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行全程緊密包裹限速。圖5移動式逃生裝置第一類柔性滑道結構上可分為3層：在內外兩層布管之問有一個防護減速層，該層由支撐帶、粗的橡膠環和圓鐵環組成，其中鐵環按照一定的間隔設置，保證逃生者在布管內不會因為風大而撞上墻壁及周圍突出物并且保證逃生管下部不打結；橡膠環呈喇叭口型，上大下小，每兩個鐵環中間設置一個，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的作用；四條支撐帶可承受1200kg，以保證多人同時逃生使用。內層布管經過抗靜電處理，為導滑層。外層為防火層，由阻燃纖維材質或玻璃纖維制成，滑道圖詳見圖6所示，這種滑道的缺點是橡膠容易老化，彈性受環境溫度影響大。朝_圖6橡膠環式柔性滑遭第二類柔性滑道結構上可分為兩層，由防火套、阻尼套組成。阻尼套為內層，由密實的布料縫制成布管，在布管外壁套人許多直徑為6～8mm的細的橡膠繩圈并加以固定，圈的直徑遠小于布管，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。逃生者可通過調整自身軀體姿勢來控制下滑速度，安全下落，脫離險境。外層為防護層，具有阻燃性。這種滑道的缺點是橡膠容易老化，彈性受環境溫度影響大，下降過程中可能與墻壁及周圍突出物產生碰撞。消防科學與技術2012年1月第3l卷第1期第三類柔性滑道由完全獨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。內層為承重層，由高分子航空材料制成，柔軟結實，能夠承受5OkN的拉力，可以承受多位逃生者的自質量和下降沖擊力。逃生人員進入滑道后，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。這種滑道的缺點是下降過程中可能與墻壁及周圍突出物產生碰撞物，也可能劃傷滑道的內襯，下滑過程中逃生者的身體尤其是四肢容易被擦傷。

(6)鏈式逃生器。軟軌鏈式火災逃生器是一種輕型群體逃生器，根據不同需求可配備多種型號，該產品主要由承載鏈和多個減速器組成，承載鏈安裝快捷、承載能力大、具有較強的耐火耐高溫能力；減速器具有下降速度穩定、可靠性高等優點；每套裝置可供多人同時逃生。標準型鏈式逃生器能供3～5人同時逃生，加強型能供6～8人同時逃生。承載鏈可根據火場的特殊情況采用常規及非常規兩類方式固定。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，即可實現逃生，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。鏈式逃生器配有直徑大于14mm的回收繩供逃生者抓握，提供二重保障。同時，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給其他樓層逃生者。圖8鏈式逃生器與其他緩降器相比，軟軌鏈式逃生器承載能力大、同時逃生人數多，下降速率穩定，不同人員的自質量對其下降速度影響小，短時間內逃生人數多，不同樓層的使用者都可使用同一條承載鏈逃生；抗惡劣環境的能力強，在出現高溫、污水浸泡等狀況時，依然可以正常使用；雖然該逃生器結構設計新穎，能夠解決低層建筑物內人員的逃生問題，但不適用于較高樓層的建筑。軟軌鏈條預裝在建筑物頂部，正常狀態下鏈條可以被收起，發生火災時鏈條可以和火災報警系統聯動自動放下，不會影響建筑外型美觀。從技術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行疏散時，還可能會發生沖突。

(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，一個安裝點可采用連接式安裝多個救生梯。可達l00、l50、200m任意高度。救生梯不需要電源驅動，靠逃生者的重力驅動，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。當逃生者踏上腳踏板時，其自重可使救生梯勻速運轉，救生梯啟動自質量為35kg。救生梯設有限速剎車控制系統，并且針對殘疾人的輪車和老、幼人員上下梯安裝了剎車機構，見圖9所示。救生梯需要在每層樓窗口或安全出口處設有逃生通道，便于被困人員及時搭乘逃生。救生梯平時關閉梯門，防止盜竊及兒童攀爬發生危險，當發生意外或者火災時，打開梯門。每隔3m設有一個腳踏板并在其兩側設有護欄，防止逃生人員墜落。需要注意的是：救生梯的安裝和維護費用相對較高；安裝位置需要建筑結構和規范的配合；要防止火災時形成煙囪效應和水的危害；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技術發展趨勢及亟待解決的問題

通觀各種救援設備，總體上可分為兩種：一種是用于公用建筑的大型逃生設備，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備，如逃生軟梯、緩降器等。根據其使用場所、使用高度和適宜人群，將其進行劃分，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比較成熟并已有使用案例的設備卻不多，而高層建筑火災蔓延速度快，容易形成煙囪效應，火災有毒煙氣容易快速蔓延到樓梯問等疏散通道，嚴重影響到人們的疏散速度和生命安全，一旦發生火災容易釀成群死群傷的災難。因此盡快開發出一系列新型、安全、高效的逃生裝置是目前高層逃生領域中亟待解決的問題。《建筑火災逃生避難器材第1部分：配備指南》中僅規定了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用在60m以上的建筑中，但是因為沒有相關標準對其進行規范，從而影響了其實用和推廣。另外關于箱式緩降裝置安裝地點固定缺乏靈活性的問題，可通過在樓頂安裝導軌的方式，移動或旋轉該設備來解決，預埋導軌也可大大降低設備本身的自重，這也需要相關規范和建筑結構的配合。目前與逃生裝置相關的標準有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，這些標準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備的標準尚未出臺。對于各類高層建筑如何設置應急逃生裝置更是缺乏技術規范的指導和約束。考慮到高層建筑自身的特點，應急逃生裝置的選擇和設置需考慮諸多因素，如逃生器材的逃生效率、載荷范圍、下降速度、人員心理、維護保養、配備數量等。因此，及早制定出一套專門針對高層逃生設備的配備標準是一項迫切任務。