高楼逃生装配研讨

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随着我国城市建设的飞速发展，高层和超高层建筑越来越多，高层建筑火灾也呈上升趋势。从近期的高层建筑火灾案例可以看出我国消防应急救援能力严重不足，难以满足消防现实斗争的需要。上海“l1•15”特别重大火灾事故的发生给消防工作者提出了许多需要切实解决的问题，高层建筑发生火灾时的应急疏散逃生是其中的关键问题。在建筑中配备多种形式的逃生救援设备，保证受困人员能够有效自救和互救，快速疏散到安全区域，是必须达到的首要目标。笔者总结了目前国内外逃生设备及相关标准的研究及应用现状，剖析各种逃生设备的优缺点，并对新型逃生设备的研制提出建议。

1国外研究现状

日本研制出一种不锈钢螺旋型室外楼梯，人员可通过楼梯滑下，该装置结构简单，但占用过多室外空间，影响建筑物美观，一旦房间内着火，该装置不能防烟防热，无法保证逃生人员的安全，且因长久置于室外，室外环境为其维护和保养带来很大困难。由于上述局限，该装置仅适于较低的楼层，不适于高层建筑的逃生。德国研制出一种由运载器、载人舱和齿轨3部分组成的救生系统，齿轨安装在高层建筑的外墙上，对一幢35层的楼房来说，救援能力可达250人／h。这种设备逃生效率较高且适于高层建筑内紧急疏散，但安装复杂，有些只能在有电的情况下才能运行，断电则无法启用。以色列发明了一种逃生装备，该装备用防火布做四面墙体，用玻璃纤维和树脂做成复合底板，形成一个5层的折叠逃生舱，每层可容纳3O人。动力来源于两台安装在避难层或顶层的柴油发动机，逃生舱逐层下降打开，当消防设备研：究5层折叠逃生舱都打开后逃生舱缓缓降落地面，逃生者一层一层地离开。该技术已获得美国消防协会认证，主要针对百米以上超高层建筑。该装置疏散效率高，运行平稳，但造价昂贵，保养维护复杂。西班牙研究人员发明了一种安装在楼梯间的逃生装置，见图1所示。该设备为单人输运装置，沿建筑物顶棚安装导轨，该装置以可控的滑行运动将人员安全地运送到紧急出口。该装置装卸方便，使用者还可使用手刹来控制滑行速度，避免使用时出现碰撞事故。但是该装置会破坏楼梯间的外观；对滑轨精度的要求很高，增加了安装施工难度；一旦烟气窜入楼梯间，该装置将无法使用；目前该装置尚处研发阶段，有些技术尚不成熟，如在手刹制动方面还有待改进。图1楼梯间逃生滑轨示意图

2国内发展现状

我国消防应急救援装备能力与高层建筑的快速发展严重失衡，目前的装备品种单一，作业能力远远落后于高层建筑的发展。目前我国的救生逃生设备主要有：

(1)单人或家用的小型逃生器。一般家用逃生器材体积较小，通常一次只能供一人使用，但机动灵活，如：缓降器、逃生软梯等，见图2所示。火灾发生时，将这些小型的逃生器材挂在窗台或阳台上，被困人员即可通过软梯或缓降器逃生，但考虑到安全问题，根据GB21976．1—2OO8(建筑火灾逃生避难器材第1部分：配备指南》的要求，缓降器只可在低于30rl的楼层使用，逃生软梯使用高度不高于15m，逃生绳仅能用于6m以下的楼层。缓降逃生绳软梯图2小型逃生器材

(2)救生气垫。救生气垫是一种利用充气产生缓冲效果的高空救生设备，见图3所示。它具有充气时间短，缓冲效果显著，操作方便等特点。由于其采用阻燃的高强纤维材料制成，因此，具有阻燃、耐磨、耐老化、折叠方便、使用寿命长等特点。图3救生气銎需要注意的是，火灾发生时要慎用救生气垫。因为在火场铺设气垫等于变相鼓励受困人员跳楼，这会衍生三个很严重的问题：一是受困人员可能在气垫尚未完成充气前就向下跳而造成伤亡；二是受困人员看到气垫后争先向下跳，先跳的人来不及离开气垫，后跳的人已跳下来发生碰撞；三是根据测试，距地面15～20m是气垫逃生的极限(约六层楼以下)，而火场设气垫后，无法要求只有六楼以下的人才可以跳。此外，充气完成后的气垫太轻，容易飘动。2006年8月29日，公安部批准了GA631—2006(消防救生气垫》，消防救生气垫分为普通型消防救生气垫和气柱型消防救生气垫。标准规定了消防救生气垫的型号、技术要求、试验方法、使用贮存、日常检查和检54验规则。由于消防救生气垫产品的特殊性，标准明确规定其仅可在消防部队紧急救援且无其他任何可替代方法时使用，救援高度不得超过16m。气垫每三个月应取出充气检查一次，用50的沙袋从12iTI的高度进行三次投放试验，El常检查中严禁由人员进行试跳。

(3)多人逃生箱式缓降装置。该装置采用两个箱体疏散逃生人员，见图4所示。每个箱体内最多可运送6人，两个箱体上下往复运行，逃生效率最高为300人／h。目前，该装置在医院及其他办公场所均有应用。图4多人逃生箱式缓降装置该装置采用空气阻尼技术，可在无电的情况下使用，其缺点是安装位置固定，不能自由移动，且只能从顶层直接下降到一层，中间不能停靠疏散。虽经生产厂家改进，但仍存在若干问题：一是疏散梯的分层停靠问题，通过技术改进，采用蓄电池可实现指定楼层停靠，但受蓄电池容量限制，停靠作业时间有限，目前只能维持15～30min。而更大的困难涉及到建筑物上门窗洞口预留配合的问题，需要规范协助，才能完成合适的通道设置；二是安装地点固定，缺乏灵活性的问题，考虑通过在楼顶安装导轨的方式，移动或旋转该设备，改变设备的位置，便于在建筑物的多个方位实现安全疏散，以适应火场的具体情况需要，其难点在于结构复杂、布局狭窄和承重问题，导轨安装比较困难，需要建筑结构和规范的配合。

(4)移动式逃生装置。移动救生装置具有灵活机动、简单便捷的特点，该种装置可自由移动，便于安装在不同位置，在着火点不确定的情况下，对安全疏散逃生较为有利，见图5所示。该装置采用空气阻尼技术，无需电力支持，可上下往复输送逃生人员，但一次下降只能疏散1～2人，疏散效率较低，不适于人员较多场所的集体逃生。考虑人员心理因素和该设备自身的特点，该装置不适于安装在30m以上的楼层，通常用于人员密度不是很大的公共场所的辅助逃生。由于该产品价格较高，因此并不适于普通家庭。

(5)柔性救生滑道。柔性救生滑道是一种能使多人顺序地从高处在其内部缓慢滑降的逃生用具，滑道采用摩擦限速原理，达到缓降的目的。目前，限速方式可分为3类：一是采用粗的橡胶环进行分段限速；二是采用布置紧密的细的橡胶绳圈全程限速；三是采用高分子弹性纤维制成的弹性良好的布套进行全程紧密包裹限速。图5移动式逃生装置第一类柔性滑道结构上可分为3层：在内外两层布管之问有一个防护减速层，该层由支撑带、粗的橡胶环和圆铁环组成，其中铁环按照一定的间隔设置，保证逃生者在布管内不会因为风大而撞上墙壁及周围突出物并且保证逃生管下部不打结；橡胶环呈喇叭口型，上大下小，每两个铁环中间设置一个，既保证人员顺利通过，又能起到将下降速度控制安全范围内的作用；四条支撑带可承受1200kg，以保证多人同时逃生使用。内层布管经过抗静电处理，为导滑层。外层为防火层，由阻燃纤维材质或玻璃纤维制成，滑道图详见图6所示，这种滑道的缺点是橡胶容易老化，弹性受环境温度影响大。朝_图6橡胶环式柔性滑遭第二类柔性滑道结构上可分为两层，由防火套、阻尼套组成。阻尼套为内层，由密实的布料缝制成布管，在布管外壁套人许多直径为6～8mm的细的橡胶绳圈并加以固定，圈的直径远小于布管，从上到下，间隔紧密，形成一条弹性良好的布套，起到对人体的包裹作用。逃生者可通过调整自身躯体姿势来控制下滑速度，安全下落，脱离险境。外层为防护层，具有阻燃性。这种滑道的缺点是橡胶容易老化，弹性受环境温度影响大，下降过程中可能与墙壁及周围突出物产生碰撞。消防科学与技术2012年1月第3l卷第1期第三类柔性滑道由完全独立的三层套叠在一起，见图7所示。外层为防火层，由不燃材料玻璃纤维制成，用于保护滑道和逃生人员，可以抵抗800℃的高温、隔绝热量、过滤浓烟。中问层为阻尼层，由高分子弹性纤维制成，弹性良好，对人体紧密包裹，减缓逃生人员的下降速度。内层为承重层，由高分子航空材料制成，柔软结实，能够承受5OkN的拉力，可以承受多位逃生者的自质量和下降冲击力。逃生人员进入滑道后，滑道会紧紧包裹住逃生人员的身体，逃生人员在下滑的过程中通过调整身体姿势来增加或减少与滑道的摩擦力，从而控制下滑速率，可将下滑速率控制在3m／s以内。这种滑道的缺点是下降过程中可能与墙壁及周围突出物产生碰撞物，也可能划伤滑道的内衬，下滑过程中逃生者的身体尤其是四肢容易被擦伤。

(6)链式逃生器。软轨链式火灾逃生器是一种轻型群体逃生器，根据不同需求可配备多种型号，该产品主要由承载链和多个减速器组成，承载链安装快捷、承载能力大、具有较强的耐火耐高温能力；减速器具有下降速度稳定、可靠性高等优点；每套装置可供多人同时逃生。标准型链式逃生器能供3～5人同时逃生，加强型能供6～8人同时逃生。承载链可根据火场的特殊情况采用常规及非常规两类方式固定。减速器可集中或分散存s放在各楼层。使用时需将减速器挂在逃生者穿戴的安全带上、再与由楼上放下的承载链啮合，即可实现逃生，见图8所示。减速器将以0．8～1．0m／s的速率将逃生者送至地面，全过程无需操控，老、弱、病、残、妇、幼均可使用。链式逃生器配有直径大于14mm的回收绳供逃生者抓握，提供二重保障。同时，该绳也用于将下滑至地面的减速器回收至楼上再次使用，还可用于将集中的减速器分发给其他楼层逃生者。图8链式逃生器与其他缓降器相比，软轨链式逃生器承载能力大、同时逃生人数多，下降速率稳定，不同人员的自质量对其下降速度影响小，短时间内逃生人数多，不同楼层的使用者都可使用同一条承载链逃生；抗恶劣环境的能力强，在出现高温、污水浸泡等状况时，依然可以正常使用；虽然该逃生器结构设计新颖，能够解决低层建筑物内人员的逃生问题，但不适用于较高楼层的建筑。软轨链条预装在建筑物顶部，正常状态下链条可以被收起，发生火灾时链条可以和火灾报警系统联动自动放下，不会影响建筑外型美观。从技术原理和减速方式上讲，该装置仍属于缓降器的一种，使用者不但需要掌握一定的技巧，还要克服恐惧心理，而且也难以满足高层建筑众多逃生者的疏散需求。另外，不同楼层的逃生人员借用同一链条进行疏散时，还可能会发生冲突。

(7)高楼救生梯。高楼救生梯的工作高度为50m，如果建筑物高度超过45m时，一个安装点可采用连接式安装多个救生梯。可达l00、l50、200m任意高度。救生梯不需要电源驱动，靠逃生者的重力驱动，以0．10和0．60m／S的速率匀速下降，脚踏板从50m高度降至地面只需98S。当逃生者踏上脚踏板时，其自重可使救生梯匀速运转，救生梯启动自质量为35kg。救生梯设有限速刹车控制系统，并且针对残疾人的轮车和老、幼人员上下梯安装了刹车机构，见图9所示。救生梯需要在每层楼窗口或安全出口处设有逃生通道，便于被困人员及时搭乘逃生。救生梯平时关闭梯门，防止盗窃及儿童攀爬发生危险，当发生意外或者火灾时，打开梯门。每隔3m设有一个脚踏板并在其两侧设有护栏，防止逃生人员坠落。需要注意的是：救生梯的安装和维护费用相对较高；安装位置需要建筑结构和规范的配合；要防止火灾时形成烟囱效应和水的危害；如果安装在建筑物外会影响建筑物外观。56图9高楼救生梯示意图

3技术发展趋势及亟待解决的问题

通观各种救援设备，总体上可分为两种：一种是用于公用建筑的大型逃生设备，如多人逃生楼顶缓降装置、柔性滑道等；另一种是家用的小型逃生设备，如逃生软梯、缓降器等。根据其使用场所、使用高度和适宜人群，将其进行划分，见表1。从表1可以看出，虽然目前逃生器材种类繁多，但真正能用于高层或超高层建筑集体逃生且技术比较成熟并已有使用案例的设备却不多，而高层建筑火灾蔓延速度快，容易形成烟囱效应，火灾有毒烟气容易快速蔓延到楼梯问等疏散通道，严重影响到人们的疏散速度和生命安全，一旦发生火灾容易酿成群死群伤的灾难。因此尽快开发出一系列新型、安全、高效的逃生装置是目前高层逃生领域中亟待解决的问题。《建筑火灾逃生避难器材第1部分：配备指南》中仅规定了60iTI以下的逃生装置的使用要求，因此虽然有一些逃生装置如柔性滑道等可以应用在60m以上的建筑中，但是因为没有相关标准对其进行规范，从而影响了其实用和推广。另外关于箱式缓降装置安装地点固定缺乏灵活性的问题，可通过在楼顶安装导轨的方式，移动或旋转该设备来解决，预埋导轨也可大大降低设备本身的自重，这也需要相关规范和建筑结构的配合。目前与逃生装置相关的标准有GA413—2003《救生缓降器》、GB21976．1—2008、GA494(消防用防坠落装备》、GA631—2006(消防救生气垫》等，这些标准仅对特定小型缓降装置或救生装置提出了要求，针对大型集体逃生设备的标准尚未出台。对于各类高层建筑如何设置应急逃生装置更是缺乏技术规范的指导和约束。考虑到高层建筑自身的特点，应急逃生装置的选择和设置需考虑诸多因素，如逃生器材的逃生效率、载荷范围、下降速度、人员心理、维护保养、配备数量等。因此，及早制定出一套专门针对高层逃生设备的配备标准是一项迫切任务。