淺談超高層建筑如何利用玻璃幕墻實(shí)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(zhù)超高層建筑的興起，隨之而來(lái)的消防逃生也成了一個(gè)重要課題，當高層火災發(fā)生時(shí)，如何讓處在高層中居住、辦公人員迅速逃離火災現場(chǎng)，是所有從事建筑相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員都需要共同思考的問(wèn)題。本文通過(guò)建筑外幕墻來(lái)實(shí)現逃生，或許可作為將來(lái)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(guān)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(yǔ)
一旦超高層建筑火災，如果初期處理不當，隨時(shí)都會(huì )葬身于火海，更多的時(shí)候，火勢還沒(méi)有竄至上層，濃煙已經(jīng)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(wú)法第一時(shí)間找到逃生通道，像沒(méi)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(shí)會(huì )系統得考慮建筑防火、排煙、疏散等問(wèn)題，例如消防通道的寬度、常閉防火門(mén)的耐火極限、避難層的設置、自動(dòng)/手動(dòng)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(zhù)建筑的高度越來(lái)越高，建筑中業(yè)主的年齡層分布不同、心理素質(zhì)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(fā)的人員傷亡事故時(shí)有發(fā)生。
筆者通過(guò)分析火災中人類(lèi)心理學(xué)的一些特征，來(lái)嘗試解答為何高層火災發(fā)生時(shí)仍有部分人員最終喪命火場(chǎng)
二、火災發(fā)生時(shí)人的行為特性
即使如今消防演練已經(jīng)成為常態(tài)化，但當火情發(fā)生在眼前時(shí)，與生俱來(lái)的恐懼依然能使大部分人短時(shí)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(wú)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(huì )耽誤寶貴的逃生時(shí)間。也有部分人是為了在火災中搶救個(gè)人財產(chǎn)或者公共財產(chǎn)，導致逃生時(shí)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(fā)生火災時(shí)只顧向上層逃命，從而在火場(chǎng)中越陷越深，而人的從眾習性會(huì )導致一個(gè)人向上跑引發(fā)一群人跟隨，隨大流引發(fā)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(fā)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(jīng)鋪設好充氣墊，也無(wú)法有效緩沖墜落時(shí)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(fā)的一系列不理智行為（慌亂、從眾、走極端）是人在火場(chǎng)中常見(jiàn)的特性。
三、如何通過(guò)幕墻實(shí)現快速逃生
基于以上人類(lèi)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(guò)率、最短逃生距離、避難空間等，但依然無(wú)法徹底解決人在逃生時(shí)的恐懼和慌亂，這是人的本能——在精神奔潰時(shí)人可能做出各種意想不到的過(guò)激行為。
為了避免以上行為，借助建筑玻璃幕墻，筆者研發(fā)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(fā)揮最佳的逃生作用。
其工作原理為：在發(fā)生火災時(shí)在發(fā)現火情嚴重時(shí)，挑選火勢相對較弱的方位，迅速戴上安全頭盔及專(zhuān)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(kāi)啟扇打開(kāi)，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(zhù)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(shí)將安全頭盔前端的卡件插入幕墻裝飾外力柱，形成三個(gè)垂直且卡死的固定點(diǎn)后雙腳將專(zhuān)用的速降隔熱鞋側面與立柱內凹處產(chǎn)生摩擦力，此時(shí)松開(kāi)雙手降速隔熱手套的鎖死裝置，人體在重力作用下實(shí)現下降（圖一）。
（圖一）
1、安全頭盔
安全頭盔外觀(guān)與普通頭盔類(lèi)似，不同之處是在頭盔的前端有一個(gè)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(shí)，扣件前端的按鈕與凹槽型材壁接觸后，其彈簧能被觸發(fā)而向兩側彈開(kāi)，從而可將頭盔直接卡在型材內，只能上下活動(dòng)，而無(wú)法向其他路徑移動(dòng)，保障了人在垂直墜落時(shí)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(lái)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(diǎn)，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(guò)外側內壁的鋸齒狀型材面增加摩擦力，在手套壓緊時(shí)可發(fā)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(guò)火災區域時(shí)則可松開(kāi)鋸齒位置，從而提升下降速度，快速通過(guò)。
（圖三）
3、降速隔熱手套
手套采用石棉材料，不易燃燒，同時(shí)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(shí)既能實(shí)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(guò)指尖控制伸縮，在其外張狀態(tài)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(guò)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(jìn)行升級，如增加助力裝置，可進(jìn)一步減少體能消耗。
（圖四）
4、緩沖隔熱鞋
緩沖鞋除了通過(guò)其自身屬性能達到隔熱作用外，還能通過(guò)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(shí)現緊急制動(dòng)，同時(shí)鞋底采用三層緩沖設計，在快速下降落地時(shí)能發(fā)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(yōu)勢
從建筑幕墻的角度，我認為通過(guò)玻璃幕墻實(shí)現逃生的方式至少具備以下幾點(diǎn)快速逃生優(yōu)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(diǎn)；
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(gè)辦公空間都有，業(yè)主可以迅速選擇就近的幕墻開(kāi)啟位置實(shí)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(shí)一些歇斯底里的喊叫、奔跑會(huì )消耗大量體力，雖然求生的本能可以使人超常發(fā)揮，但在大量消耗體力的情況下逃生后期也會(huì )力不從心，本方案可以最少的體力消耗來(lái)實(shí)現快速逃生；
4、快速通過(guò)火災區域，通過(guò)本逃生系統的降速工具，可以有效控制下降速度，在經(jīng)過(guò)火情嚴重區域時(shí)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(shí)由于是室外逃生，只要快速經(jīng)過(guò)火災發(fā)生層，相當于經(jīng)過(guò)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(wèn)題
1、視覺(jué)上及心理上帶來(lái)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(shí)，往往會(huì )引發(fā)人們的恐慌，一般會(huì )表現為短時(shí)間的手足無(wú)措和尖叫，安全頭盔雖然能降低一部分的即視感，但依然無(wú)法完全克服人們對于所處的高空位置所帶來(lái)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(fā)生變形，輕則降低逃生效率，重則直接將人員卡死在某個(gè)高空點(diǎn)或者滑脫。
型材變形的原因一般會(huì )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(shí)自身發(fā)生變形，或者以上兩種因素同時(shí)發(fā)生，因此型材的選擇極為關(guān)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(kāi)啟扇的阻礙
常規幕墻開(kāi)啟扇一般兩側與幕墻裝飾立柱相接，則其中開(kāi)啟狀態(tài)下便阻礙了人員自由降落，甚至會(huì )將人員卡死在某個(gè)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(shí)，開(kāi)啟扇應 單獨處理，與立柱既不發(fā)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(chǎn)生的成本，另一方面是開(kāi)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(wú)價(jià)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(shí)不可冒險嘗試，應挑選火勢相對較弱的部位進(jìn)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(huán)境中經(jīng)過(guò)多次演練后，達到一定的合格標準后方可發(fā)放逃生用具，這類(lèi)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(yǔ)
本文僅提供一種思路，有更多細節需要進(jìn)一步完善，也需要大量的實(shí)驗去證實(shí)其可靠性，僅作為一種超高層建筑逃生的思路供同行專(zhuān)家思考，在未經(jīng)過(guò)完善之前請勿投入市場(chǎng)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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