浅谈大跨度钢结构建筑火灾特点和扑救战术运用

刘 杰

安徽省淮南市消防救援支队灭火救援指挥部（232001）

1 大跨度钢结构建筑的定义

1.1 大跨度钢结构建筑的定义

大跨度建筑通常是指单层面积大、跨度大、层间高，没有或缺少实体分隔跨度在60 m以上的建筑。

钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。钢结构建筑是以钢材制作为主的建筑结构。钢结构具有重量轻、结构性能好、施工速度快等优点,广泛应用于高层、超高层、大跨度大空间建筑和中小型工业、商业、社区、文教卫生等建筑,大部分低层非居住型建筑。

大跨度钢结构建筑跨度在60 m以上，以钢材为主建成的用于体育馆等大空间场所的建筑，用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑，在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。这些建筑具有空间跨度大、人员聚集多及陈放货物多的特点，是消防安全重点场所。

1.2 大跨度钢结构建筑的结构特点

大跨度建筑有采用桁架、钢架、拱架的,也有采用网架、网壳、悬索结构的，在室内空间中立柱支撑较少,显得宽敞亮堂,通风采光也较好。

1.2.1 网架结构

由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板型网格结构称为网架结构或网架。其通常是采用钢管或型钢材料制作而成。

1.2.2 网壳结构

曲面形网格结构称为网壳结构。网壳结构有单层网壳和双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。

1.2.3 膜结构

膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气压力支承膜面，或利用柔性钢索或刚性支承结构，使膜产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。

2 大跨度钢结构建筑火灾特点及危险

2.1 火势蔓延迅速,易形成立体燃烧

大跨度钢结构建筑厂房一般高度均大于7 m，有的甚至大于20 m，内部空气流通好。钢结构导热速度快，耐火极限低，一旦发生火灾，蔓延途径多，火势蔓延快，燃烧猛烈，在热气流的作用下，很快形成大面积火灾。

2.2 结构跨度大，建筑构件容易坍塌

火灾中，当温度升至350℃、500℃、600℃时，钢结构的强度分别下降1/3、1/2、2/3。在全负荷情况下，钢结构失稳的临界温度为500℃。发生火灾后，在火焰和高温的作用下，大跨度结构的承重主体构件的承载能力快速下降，在厂房本身构件荷载的作用下，承重结构迅速变形，很快失去支撑作用，短时间内就会出现倒塌现象。

2.3 破拆难度大

大跨度钢结构建筑有较强的封闭性，建筑开口部位少，可利用的自然排烟口较少。一般情况下，发生火灾只有采取破拆排烟的扑救方式。但是大跨度钢结构建筑构件大多采用铆焊连接而成，相对比较牢固，所以破拆需要较长的时间。如果破拆失误，可能破坏建筑构件，造成建筑坍塌。

2.4 火灾扑救困难

大跨度钢结构建筑物规模大，建筑结构连体成片。如在大型的电子生产厂房内，生产机器设备密集，厂房内生产使用的原料和成品大多属可燃物，有的还是有毒的化学物品，发生火灾后，火势蔓延快，燃烧猛烈，并产生大量有毒烟雾，实施内攻、延长进攻路线、转移水枪阵地等扑救方式都不方便，导致人员疏散、火灾扑救难度大。

2.5 搜寻营救难度大

大跨度钢结构建筑面积大、跨度大，内部荷载大，结构复杂，发生火灾时，深入内部救援、强攻救生难度较大。建筑物顶部随时都有可能随着时间的推移而坍塌，深入内部实施营救的消防人员稍不注意或指挥失误，随时都有可能被砸伤或被困，造成救援战斗力消减，给营救工作带来极大困难。

3 大跨度钢结构建筑火灾扑救的战术运用

3.1 加强现场火情侦察，全面了解火情，制订科学合理的作战方案

大跨度空间厂房发生火灾，必须在了解火场的基本情况下，制订行之有效的灭火战斗预案，合理安排灭火参战力量。

1）通过询问知情人和实地察看等方法，尽可能利用专用勘查器材，了解大跨度空间厂房内储存物的种类及火灾危险性，着火部位及过火面积，火势蔓延的方向及范围，有没有被困人员及所在位置，有没有好的进攻路线和可利用的地形地物条件，有没有消防设施及其完好情况，有无储水池及其他灭火剂情况。

2）深入内部侦察时，要选派精干人员，加强个人安全，三人一小组，携带安全绳，设置好联络信号。

3）要设立火场安全观察员，对建筑物进行全方位观察，着重观察建筑的梁、柱、屋顶等构件有无扭曲、变形、垮塌等迹象，以便及时发出安全撤离信号。

3.2 科学设置水枪阵地，保障灭火效率

作为灭火阵地的最前沿，水枪阵地的设置直接关系到灭火效率和消防人员的安危。水枪阵地设置原则是利于进攻和顾及安全。

1）水枪阵地应尽可能设在靠近燃烧部位的出入口。优先利用举高车、移动水炮等进行外攻控火。单层时，应在上风或侧上风方向的出入口作为进攻起点。进攻阵地应设在建筑物门窗的外围，切不可冒然进入内部。要坚持上风方向逐个开辟进攻通道，水枪同步到位。

2）要坚持在上风方向设立进攻阵地，上风方向烟雾外溢时不得内攻。上风方向烟雾外溢反映出内部火势处于猛烈燃烧阶段，这时应坚持外攻为先。外攻起到对火场内部控制火势、实施降温、排烟散热的作用，是为了给决战内攻打下基础。

3.3 把握时机，科学合理实施冷却

现场火灾情况明朗，确定无倒塌危险时要实施快攻近战，防止火势扩大。现场情况不明，浓烟滚滚且无法实施内攻时，要首先集中力量对承重构件进行冷却，防止或延缓建筑倒塌，为疏散救人和灭火创造条件。利用大功率水枪、车载炮、云梯车水炮等从外部对承重构件和屋面进行冷却，利用移动摇摆炮、消防机器人等深入厂房内部对建筑结构进行冷却。要尽量使用开花和喷雾水，避免直流水的高压冲击，冷却要均匀，避免构件因为热胀冷缩而加快建筑的坍塌。另外，要保持冷却不间断，即使在火势明朗化或者收残时，也要确保对构件的不间断冷却。

3.4 科学破拆，积极组织排烟散热

主管中队到场后，如果厂房还没有发生倒塌，在出水冷却的同时，指挥员应主动安排人员在厂房技术人员的配合下进行排烟。通常火场中的烟夹含着大量的热和有毒物质，严重阻碍着消防人员的灭火救援行动。这些烟热也是导致火势蔓延、战斗员受伤的重要因素。因此排烟这一环节就成为火场行动的重要一环。根据大跨度大空间建筑特点，排烟主要是采用自然排烟和人工排烟两种方式，尤其是人工破拆最直接有效的，要充分利用大型机械设备对墙面和顶棚进行破拆排烟，但要注意不得随意破拆建筑的承重构件，避免牵一发而动全身，以致发生大面积的倒塌伤亡事故。

3.5 确定重点，内攻近战

在整个灭火战斗过程中，确定火场的主要方面，设置分水阵地，指挥员组织好侦察小组和内攻小组，随时作好战斗准备。严禁盲目射水，尽量减少水渍损失。组织内攻精干小组，严格控制深入内部人员数量。一旦内攻条件成熟，指挥员要及时调整力量，果断实施内攻近战，以强大的射流对火点形成合围之势，同时保持对钢构件的冷却力量。