大跨度建筑火灾中安全员的救援能力研究

◎ 朱亚军岳清春

大跨度建筑火灾中安全员的救援能力研究

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大跨度建筑发生火灾后，在救援现场较为复杂的情况下，现场安全员的素质和设置是有效防控火灾的基本条件。本文基于消防工作的实战经验，根据大跨度建筑火灾特点，系统分析了现场安全员的素质要求，并就现场救援的设置问题提出相关建议。这对火灾救援工作不仅具有重要的理论，也具有一定的实践价值。

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1.引言

大跨度建筑作为现代建筑结构形式，正被广泛的应用于大型体育馆、礼堂、工厂、仓库、商市场、展览馆等建筑中。因其跨度大（一般在60米以上）、结构形式复杂，并且多以钢为主要材料。较之钢筋混凝土、砌体结构，发生火灾时更易发生失稳坍塌，进而造成严重后果。《公安消防部队执勤战斗条令》、《公安消防部队作战训练安全要则》中均明确提出了此类火灾扑救应设立安全员，负责现场的安全监督工作。然而，由于缺少相关的专业知识和模拟训练，现场安全员的设置往往流于形式，尤其是对大跨度建筑结构的坍塌缺少正确的评估和判断方法，预防应对措施不当，不能真正发挥作用，给有效扑救火灾埋下隐患。本文结合大跨度建筑火灾特点，对以上问题作出具体的分析。

2.大跨度建筑火灾特点和坍塌规律

大跨度建筑是指建筑面积超过上万平方米、楼层数大于三层且内部结构复杂的建筑物。随着我国经济社会的快速发展，大跨度建筑的数量和规模将在不断上升，其火灾特点和坍塌规律体现在以下方面：

一是大跨度建筑火灾发展与普通室内火灾发展规律一致，基本可以分为初起、发展、猛烈、下降熄灭4个阶段。同时，由于建筑空间大，顶部聚集烟气多，吸收和储存热量大，在发生轰燃和回火时，瞬间爆发出的烟火能量大，易对灭火装备、人员和建筑构件造成严重损伤。

二是大跨度建筑发生火灾时，钢结构的破坏温度为600-700℃，而钢筋混凝土结构火灾稳定性强于钢结构。各类建筑在火势未受抑制情况下的坍塌时限可估计如下：无固定消防设施的简易钢结构建筑15min；涂有防火涂料（涂层）的钢结构建筑1h；混凝土密肋梁（板）结构1.5h；钢筋混凝土梁、柱2h。

三是在大跨度建筑火灾中，整个顶棚或楼板均受火势威胁的情况下，主梁或网架、网壳结构的跨中和边缘分别因弯矩及剪力作用而成为薄弱点，通常是发生坍塌的起始部位。

四是不论是钢结构还是钢筋混凝土结构，在通常情况下，其破坏均为柔性破坏，即在破坏发生时，构件在承载能力不变的情况下形变显著加大，表现为变形明显、保护层脱落、有较大的异响等，这种变化持续十几秒或数十秒钟后建筑构件破坏；而火灾时，由于高温作用，材质的承载能力逐渐下降，所以形变和异响在破坏发生前期就表现出来，且非常容易被烟雾和现场声响掩盖，而构件真正发生破坏的时限很短，往往是瞬间垮塌。

五是大跨度建筑坍塌时，相对于建筑跨度及高度，结构的变形值很小，根据实验数据，跨度100m，矢高6.7m的网壳结构，发生火灾破坏时，最大竖向位移仅为5.239mm。

3.现场安全员的能力要求

根据以上对大跨度建筑火灾特点及坍塌规律分析，现场安全员必须具备以下基本能力：

3.1 全面掌握建筑坍塌的判断方法

首先，火灾高温使大跨度建筑结构破坏由徐变转为瞬变，且顶部结构相对位移不明显，易被现场环境掩盖，因此现场观测应以墙、柱不断发展的贯穿性裂缝为主要对象和结构失稳依据。其次，根据大跨度建筑火灾发展规律，其发生轰燃时建筑顶部烟气温度在600℃左右，此温度与钢结构失稳破坏温度一致，且大跨度建筑因烟气多，储存热量大，在发生轰燃时，瞬间爆发出的能量相对更大，也是造成建筑瞬间倒塌的重要因素，因此将轰燃先兆作为大跨度建筑火灾坍塌的判定依据在灭火救援实战中更具实用性。最后，大跨度结构垮塌的可能性存在于火灾扑救的全过程，尤其在明火扑灭、局部阴燃，甚至清理现场的战斗后期，可能构件的水平承载能力已达极限或基本丧失，此时，因构件冷却不均匀或稍有碰撞及水平受力（如使用水枪炮冲击或破拆工具破拆）就会造成构件破坏，例如2010年山东一塑料生产厂房火灾中，现场明火全部扑灭清理火场时，建筑外墙突然倒塌，造成一名战士死亡。

3.2 快速确定建筑坍塌的危险区域

根据英国大跨度厂库房建筑火灾坍塌研究的相关资料，并参照灭火救援实战数据，大跨度建筑火灾坍塌危险区域在水平方向应不小于建筑外墙高度的1.5倍距离，这也是实战中内攻警戒线的设置边界，安全员及战斗准备人员、后勤保障力量、疏散的人员及物资均应在此区域以外。此外，大型建筑内一般配置中央空调，空间较为封闭。火灾发生后，火势迅速沿着玻璃幕墙、竖向管井向上蔓延，伴随“热烟囱效应”形成立体危险区域。例如央视大楼、新疆德汇等火灾，从初起至全面立体燃烧，其危险区域扩散难以想象。

3.3 有效选择逃离火灾的救援路线

“火场如战场”，不可预见性的危险因子很多。据初步统计，在大跨度建筑火灾救援中，造成人员伤亡的主要原因有: 倒塌、迷路、触电、轰燃等。要针对这些原因，主动采取有效选择救援路线。紧急撤离路线应临近承重墙、避开梁、板中心及边缘，根据水带线路等进行预设，并考虑可能倒塌的货柜、架台等的影响。方向设置应统一有序，建议采取时针参照的方式，以起火点为中心，正北为12点及0点方向。

4.现场安全员的设置策略

4.1 人员选取

《公安消防部队执勤战斗条令》第六十八条规定：“现场安全员应当按照参战力量和现场情况确定，一般由战训参谋、中队指挥员、战斗班长、专业技术人员或者由总指挥员指定专人担任。”鉴于大跨度建筑火灾的复杂性和坍塌事故的突发性，要求安全员有足够的专业素质和威信，能够在发现险情的第一时间果断发布撤离命令。因此，大跨度建筑火灾中的安全员，尤其是担当观察哨的安全员应当由总指挥员指定临战经验丰富、威信较高的指挥长、灭火救援专业高工等担任。

4.2 能力要求

大跨度建筑火灾中的安全员应掌握建筑火灾发展的一般规律，不同结构失稳破坏的温度和大概时间，易发生坍塌的部位和破坏特点，空气呼吸器等消防员防护装备的使用时间，现场通信信道，紧急撤离路线、命令发布方法等，并具备良好的协同意识和组织指挥能力。

4.3 具体职能

首先，对危险区段、部位进行实时监测，确定安全防护等级，落实作战行动的安全保障，检查参战人员安全防护器材和措施；其次，记录掌握进入危险区的作业人员数量和时间及防护能力，保持不间断的联系，了解现场安全状况和参战人员的体力、健康情况，准确判断突发险情，及时向指挥员提出紧急撤离和人员替换的建议；最后，协助指挥员确定紧急撤离路线，并通知进入危险区的所有人员。下达或根据指挥员下达的紧急撤离命令，利用长鸣警报、连续急闪强光、通信扩音器材等方式及时、准确地发出信号，并及时清点核查人员。

作者单位：
1.山东济南市公安消防支队
2.中国人民武装警察部队学院部队管理系

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国家社科基金重点项目《中国特色公共危机应急救援力量管理体系研究》（项目批准号：12AGL014）阶段性成果。