从美国从美国 9.119.11 事件谈事件谈 XXCBDXXCBD 超高层建筑群等超高层建筑群等 防灾安全问题防灾安全问题摘要：建不建高层、超高层建筑的争论，在国际上已延续半个多世纪；在 XX 也已争论了二、三十年，但高层、超高层建筑并未因争论而减少，却越来越多。9.11 事件恐怕也不会迅速冷却高层、超高层建筑热，XX、上海都在准备要建世界最高建筑。本文作者曾是我国高层民用建筑设计防火规范编制组的成员，对高层、超高层建筑的消防问题深有感触。作为一名消防工作者，需要面对现实。如何保障高层、超高层建筑的安全，依然是个值得进一步研究的课题。为此，作者对首都将要建设的 CBD 超高层建筑群和重要标志性建筑，结合 9.11 事件提出了加强防灾救灾的若干建议，特别是钢结构防火与安全检测的意见；同时，对首都现代化建设中城市基础设施防灾方面的许多新问题也提出了建设性意见。这对城市规范设计、防火减灾和安全管理等都有参考价值，值得引起有关部门的注意。震惊世界的 911 恐怖事件，使闻名于世的美国纽约曼哈顿地区高达 110 层的世界贸易中心等 7 栋建筑轰然倒塌，在那工作的数千名各国人员和参加救灾的纽约 300 多名消防队员和警察一起遇难。当前，美国有关部门正在调查曾经是世界最高的标志性建筑为什么不堪一击？目前，美国和一些国际军政要员都在研究与实施反恐怖这一 21 世纪的新课题；而工程技术界正在研究分析或讨论世贸中心轰然坍塌这个对超高层建筑安全具有重大影响的新问题。本文围绕这一惊天大案，从消防防火角度等谈谈本市中央商务区超高层建筑群及其他重要标志性建筑等的防灾问题。一、钢结构不耐火是纽约世界贸易中心坍塌的重要原因纽约世界贸易中心筹建于 20 世纪 60 年代，建成于 20世纪 70 年代。世贸中心建设时由六栋建筑组成，共 93 万平方米。其中：两栋姐妹楼为主楼，各有 110 层、高4115 m，面积各为 446 万平方米，每栋主楼有 99 部电梯；该中心落成后，有世界 800 多个贸易公司约 5 万人进入办公，有 100 多个商店及供 2 万人同时用餐的许多餐厅，还有一个火车站、二个地铁站。纽约世界贸易中心的建成，代表厂那个时代世界科技与建筑材料、建筑结构和建筑设备发展的新水平，是著名的日裔美国建筑师雅马萨奇等的得意之作。据介绍，世贸中心设计时考虑了“飓风”和波音 707 等当时最大飞机的撞击，但没有想到会被波音767、757 飞机撞击及大量航空燃料的烧击，致使世贸中心南北两主楼在恐怖分子飞机撞击后一个多小时相继坍塌。据报道，整个救灾清理工作要延续到 XX 年，灾后修复重建需要花费几百亿美元。国内外一系列城市灾害表明，对房屋建筑而言，最严重的灾害就是火灾、地震、飓风、台风以及战争等自然与人为的灾害。现代科技对抵御飓风、台风、地震的能力日益增强世贸中心的建筑结构为筒中筒钢结构，较好地解决了抗风、抗震等问题。但从 911 事件看，火灾问题尚未真正解决。在平时或非常时期，火灾仍是城市诸灾害中危害频度最大、死伤人员最多的灾害之一。许多火灾案例说明，建筑火灾人员伤亡以烟害为主；而 9.11 恐怖事件表明，钢结构不耐火，是世贸中心坍塌、人员大量伤亡的重要原因。美国防火规范对建筑物的抗火能力的分级为 3 小时、2 小时两级，对承重墙和支承多层的柱、主梁等承重构件规定其耐火极限为 4 小时；日本的防火规范要求低些，其相应构件的耐火极限为 23 小时；我国的高层民用建筑设计防火规范规定高层民用建筑结构的耐火极限，大致与美、日相似，但略低于美国的规定，如一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐火极限为3 小时和 2 小时，没有 1 小时的规定。从 911 事件看，虽然美国有 4 小时的规定，但世贸中心被飞机撞击引发火灾后，仅一个多小时大楼就坍塌了。为什么世贸中心化火能力如此之差！我们分析，以下若干因素可能起了重要作用：一是飞机巨大的撞击力，使钢结构表面的防火保护层发生松动、开裂以致脱落，使钢结构有直接被火烧的可能；二是世贸中心建成已近三十年，原有钢结构的防火保护材料的防火性能可能己经大大减弱；三是大量航空燃料进人大楼流到那里烧到那里；四是在飞机巨大的撞击下，楼内的供配电、消防设备等等可能失灵，难以自动灭火、控制火势蔓延，无法降温和阻止钢结构变形。在上述种种因素的综合作用下，火灾的高温使钢结构强度迅速下降、变形扩大，无法支持一百多层建筑自身的重量而迅速下塌。总之，火灾直接烧烤钢结构和防火保护层被破坏或失效，高温使钢结构软化，强度丧失，难以支持建筑物的巨大重量，应是世贸中心轰然坍塌的根本原因。这也是我们在进行现代化城市建设中特别是在高层、超高层钢结构建筑中应该认真对待的问题；同时，也是我国建筑设计防人规范领域有关钢结构防火处理方面值得借鉴的突出的典型案例，应该深入研究。二、加强 XXCBD 超高层建筑区域等的防灾规划设计前些时候，报刊等有关媒体报道了 XX 中央商务区的规划，其规模约 4 平方公平方公里。居国内之首，世界少有。但有关 XXCBD 区域或中关村科技园区、奥运村等防灾方而的规范设计、安全对策等，尚未见报道。结合美国 911事件，提出几点建议：1研究与提高我国高层、超高层建筑钢结构的耐火能力大家都知道，钢结构具有强度大、重量轻、力学性能尤其是抗风、抗震好等优点，因而高层、超高层建筑和一些有特殊要求的工业与民川建筑采用钢结构的不少；但从防火角度看，钢结构虽然是不燃烧体，但很不耐火、这就是钢结构的最大弱点，这一结论已被无数火灾案例和科学试验所证明，无防火保护的钢结构在火灾的作用下约一刻钟左右就会烧损或破坏。因此，国内外都要求对高层、超高层建筑以及受高温作用的钢结构的建筑物都要求进行防火处理。目前，国内外通常是采取对钢结构表面喷或涂刷防火材料或包裹耐火材料等办法保护钢结构不被火焰直接烧烤而提高其抗火能力。但现今的防火喷、涂材料，大多用化学粘结剂使喷、涂材料粘结于钢材表面，随着时间的延伸其防火性能会逐渐下降以致失效，加上振动、冲击等影响，加速涂料与结构分离或出现裂缝等，这样钢结构就有被火直接烧烤的可能或因涂料自身耐火件性能的降低而影响钢结构建筑的耐火极限以致倒塌。仅京津地区就有多起钢结构火灾的典型案例，如：1975 年，天津体育馆因维修通风管道，电气焊引燃风道保温材料而发生大火，致使体育馆上在失火约一刻钟时就全部倒塌；三年前，XX 玉泉营环岛家具城因电气设备发生火灾，由于建设时施工单位听从业主的错误意见，擅自将钢结构防火喷涂的耐火极限从规定的 1 小时降为 0.5 小时，且喷涂质量又不好，致使家具城在失火后不到半小时就全部烧塌，造成特大火灾损失，80 年代末，XX 国贸中心在施可工时中，因电气焊引发火灾，火灾持续了二个多小时，幸亏国贸中心的钢结构已进行了防火处理，且喷涂质量较好，钢结构未受大的影响，得以继续施工。国内外钢结构建筑火灾正反两方面的经验表明，钢结构防火喷涂的质量、时效、涂层粘结力、使用中是否有松动、开裂或是否受到大的冲击、震动等等关系甚大；同时，建筑物内可燃、易燃液体流淌、可燃气体扩散燃烧等等，也都会直接影响到钢构件的防火安全，应该引起有关部门的重视。为此，有关部门应加强研究，进一步采取可靠的安全措施，保障钢结构建筑物的消防安全。从目前的情况看。特别要研究耐火性能好、时效长、粘结力高的新的钢结构防火材料；研制耐高温价廉物美的金属、非金属钢结构复合防火材料及轻质、高强、耐火的混凝土等新材料，进一步提高地结构的耐火能力，应是我国建筑界、工程界和消防界的新课题。从建筑设计防火规范角度，结合美国 911 事件是否应对高层、超高层钢结构建筑物的防火构造、耐火极限等等提出进一步要求，改善与提高钢结构的耐火能力，适当提高重要钢结构建筑的耐火等级或重要钢结构构件的耐火极限。2 钢结构建筑物应定期进行耐火检测目前，XX 采用防火保护的钢结构建筑物约有数百栋、近千万平方米。在设计与施工中一般只按照防火规范有关耐火等级的要求喷规定厚度的防火涂料，但这此建筑物到底能耐火多少年，或使用多少年应当进行耐火检查或科学测试，目前国家、地方或行业管理部门均无具体规定。从美国 911 事件，从保障钢结构建筑物的长远安全看，应该做出必要的规定。如：1）按照不同的性质，不同耐火等级，确定经过防火处理的钢结构建筑物定期耐火检查、测试的年限；2）为方便耐火检查、测试，应在设计、施工时，对关键构件、节点创造进行耐火检查、测试的条件，并应设置明显的标志；3）对难以进行检查、测试的重要隐蔽部位，宜采取做试件的办法，并应将试件放置在与建筑相同的场所，方便定期进行外观检查与科学测试。为钢结构建筑物的定期维修年限与耐火的真实能力积累科学数据。3提高高层、超高层建筑和地下建筑的防灾抗灾能力当前，城市建筑的发展是向高空和地下两极发展，高层建筑、地下建筑越来越多；又由于高层建筑、地下建筑自身的种种特殊性，容易引发火灾等重大灾害事故，因此要求我们在规划建设 CBD 区域或其他区域的高层建筑、地下建筑时，要考虑好消防防灾和灭火救灾等有关防灾、救灾技术措施与对策，从根本上提高高层建筑和地下建筑的安全度，增强其防灾抗灾能力。除前面涉及的钢结构耐火问题外，特别要处理好以下有关事项：l）高层建筑、地下建筑的安全疏散设施必须可靠及长期有效才能确保高楼大厦、地下建筑平时和火灾等非常时期人员的安全疏散。防烟楼梯、疏散走道应保持通畅，疏散照明、指示标志、火灾报警、灭火设施、防烟排烟等等应长期有效；装修设计、装修施工不应破坏原设计的安全格局及报警、灭火设施，必须从安全防灾出发，使用不燃、无毒的装修材料，严格控制可燃、有毒、发烟量大的材料。进行耐火、阻燃处理时，要选用时效长的材料；要提倡在一栋建筑物内采用机械防烟与自然防烟相结合的防烟楼梯，真正提高防烟楼梯的安全度；对超高层建筑，一定要做好避难层和屋顶停机坪等避难救灾设施；要从严掌握玻璃幕墙的设置，必要时一定要严密防火措施，如每层外墙应设窗槛墙或相应的阻止火势蔓延的其它有效设施，幕墙安装必须牢固，预防或减少因火灾、大风、地震等引发次生灾害。2）合理安排、处理建筑物所需的热源、冷源、电源、气源等相关设施的安全防灾问题。当建设工程不可能利用城市或区域集中采暖、供热设施，需要自行解决，不论采用燃油、燃气锅炉、直燃机采暖、供热、制冷或利用燃油、燃气自备发电等，都应合理布置这些设施，即要有符合防火安全要求的场所。除电制冷外，这些场所应尽量与主体建筑分开布置；必须布置在主体建筑时，应考虑燃油、燃气场所自身安全及相应安全设施的可靠性，特别要避免没有自然通风、采光或没有建筑防爆泄压条件的场所安排燃气设施、暗厨房等。对盛装油品等可燃液体设施的场所，要有自动灭火和防止液体流淌扩大蔓延的措施；对燃气场所，要有建筑防爆泄压、自动报警、事故排风、电气防爆以及快速切断气源装置；对建筑物内外输送可燃气体、可燃液体的管道要安全布置，避开人员集中部位和容易引发火灾等灾害事故的场所，要增设防护套管、防震伸缩、补偿等设施；对储存可燃液体、可燃气体的地上金属储罐、容器等，要有自动灭火冷却、降温、防变形倒塌等措施；在平时或事故时，重要消防用电设备要保障正常供电，做到末端自投。同时，消防用电设备的电气线路应与非消防用电线路分开布置，为火灾时及时切断非消防用电设备电源和防止扩大火灾蔓延、减少损失以及为消防扑救与安全救灾创造必要条件。3）CBD 区域、重要公共建筑、城市标志性建筑和居住区建筑周围等，要有通畅的消防救灾道路和一定的防火安全距离。消防救灾道路应成环状，距被保护对象宜为 56m，消防救灾道路的路面和路下各种沟、管的盖板要有承受大型消防车等救灾车辆装备的能力，一般不应小于 30 吨。特别要注意高层主体或裙房建筑周围向外扩展的地下室顶板和商务区、居住区高架花园顶板的承载能力也应适应大型救灾车辆装备通行和工作的需要，否则，必将严重影响高层建筑的灭火、救人等各种救援的需要。上述区域和城市重要建筑等与有碍其安全、容易引起火灾、爆炸、中毒等大面积灾害的设施