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高楼防火,难在何处?

2022-11-17何国胜

南风窗 2022年21期
关键词:高楼大厦保温材料

何国胜

9月16日,长沙一把大火,将曾经的长沙最高楼—电信大厦烧得面目全非。

火在当日下午13时45分左右燃起,短时间内,火势沿着外墙向上蔓延至218米,也即该大厦的顶楼。火势从汹涌燃烧到减弱、明火熄灭,约半小时左右。所幸的是,由于疏散及时,这场大火中,没有出现人员伤亡。

根据湖南省应急管理厅的初步判断,火最初是从五楼燃起,之后向上蔓延,起火原因正在调查中。

火灾发生后,长沙电信大厦被指存在消防隐患。大火发生前10天,湖南电信发布信息,称他们在8月11日开始的就荷花园大院第二长途电信枢纽楼(即着火主楼)消防维修项目公开招标失败,原因是有效投标不足三个且明显缺乏竞争。

早前的招标书写道:“目前荷花园大厦消防设备存在超期运行、部分设备设置不符合现行国家标准规范,火灾报警系统、防排烟系统仍存在较大的安全隐患。”

根据公开信息,长沙电信大厦即荷花园大院第二长途电信枢纽楼,2003年建成,曾以218米的高度成为长沙首座突破200米的高楼。在2014年高235米的北辰中信银行大厦建成前,它一直是长沙最高楼。就算现在,其也是长沙地标性建筑之一。

这把大火,不仅将长沙电信大厦烧得面目全非,也再次将高层建筑防火难题“烧进”了人们的视野之中。

高楼大国

我国的民用建筑按使用功能可以分为居住建筑和公共建筑。

根据现行的民用建筑设计国家标准,建筑高度大于27米的住宅建筑和建筑高度大于24米的非单层公共建筑,且高度不大于100米的,就属于高层民用建筑。建筑高度大于100米的,都属超高层建筑。

世界高层建筑与都市人居学会(CTBUH)官网数据显示,中国已是世界上超高层建筑最多的国家。2021年的数据统计中,中国拥有150米以上的高层建筑2581座,其中200米以上的有861座,300米以上的超高层建筑99座,此三项指标均居世界第一。

在全球已建成的Top100高楼中,中国占据过半数量,正在建设的全球Top100高楼中,中国更是有78座之多。

这些高楼大多集中在一线城市,其中以深圳最为典型。根据CTBUH在2021年的统计,深圳市150米以上的建筑达297座,据全球城市榜第二。

2017年,导致71人遇难的伦敦西部“格兰菲尔塔”高层公寓火灾引起了中国国内对高层建筑的反思。公安部消防局在当时明确指出,“不少地方把高楼大厦作为城市建设、经济发展的形象和标志,片面追求数量、规模和形象,致使越建越多、越建越高,由此产生的城市公共消防安全风险急剧攀升”。同时,官方从伦敦火灾次月开始,开展了5个月的高层建筑消防安全综合治理。

火灾,的确是摩天大楼越来越多后不得不面对的一个难题。

应急管理部消防救援局数据显示:2021年全年共接报高层建筑火灾4057起、造成168人死亡,死亡人数比上年增加了22.6%,且主要集中于居住场所,其中,发生高层住宅火灾3438起、死亡155人,分占高层建筑火灾的84.7%和92.3%。

这些冰冷的数据背后,是一个个沉重的灾难。

若时间再往前推,几场触目惊心的高楼大火仍历历在目。

2009年2月9日,央视新址在建159米的北配楼着火,整栋楼烧成通天火柱,导致一名消防员牺牲。

2010年11月15日,上海胶州路进行节能改造的教师公寓(高28层)发生火灾,58人遇难。

2011年2月3日,当时东北第一高的五星级酒店沈阳皇朝万鑫酒店(152米B座)突发火灾,由于太高无法施救,整座大楼基本烧光,只剩下主体框架。

纵观这几起典型高层建筑火灾,一个共同点是,它们都是因为火源点燃了建筑外墙保温材料,剧烈燃烧,从而导致火势难以控制。而这正是高层建筑火灾中一直就有的争议—外保温材料争议。

2021年3月9日,石家庄标志性建筑众鑫大厦起火,火从大厦底层一直烧到111.6米的顶层,造成直接财产损失三千多万元。

縱观这几起典型高层建筑火灾,一个共同点是,它们都是因为火源点燃了建筑外墙保温材料,剧烈燃烧,从而导致火势难以控制。而这正是高层建筑火灾中一直就有的争议—外保温材料争议。

保温材料,高楼火灾祸首?

“高层建筑火灾,大部分都是因为外墙保温材料。”一位资深消防员告诉南风窗记者,高层建筑火灾大多都是外墙燃烧,而外墙能烧起来的多是外保温材料。

所谓外保温材料,好似建筑的“棉衣”,是在建筑主体墙材外面放置一层保温材料,起到隔热保温的作用。

中国建筑科学研究院防火研究所研究员季广其告诉南风窗记者,保温材料分为无机保温材料和有机保温材料。在高楼火灾中,易燃的保温材料基本都是有机保温材料。

“有机保温材料相当于石油产品,最传统的有模塑苯乙烯塑料泡沫(EPS),再后来是挤塑苯乙烯塑料泡沫(EPS)和硬质聚氨酯泡沫塑料(PU)。”季广其说。

无机保温材料主要有玻璃棉、矿物棉、无机保温砂浆等。相比于有机保温材料,其良好的耐热和防火性,一直是各方呼吁用其全面替代有机保温材料的理由。

国家应急管理部制定的《建筑材料及制品燃烧性能分级》,将建筑材料及制品的燃烧性能等级分为不燃(A级)、难燃(B1级)、可燃(B2级)和易燃(B3级)四级。目前,阻燃效果最好的有机保温材料也只能达到B1级,A级的保温材料基本都是无机保温材料。

尽管防火性能优,但在成本、保温效果和制造工艺等方面,无机保温材料却不如有机保温材料。这也是很长时间以来,大多数建筑常采用有机保温材料而非无机保温材料的原因。

而在2009年、2010年、2011年三场跟外保温材料有关的大火后,相关部门开始对有机外保温材料的应用问题进行反思和采取措施。

据财新报道,2009年央视大火后,当年9月,公安部会同住建部出台暂行规定,要求高度大于100米的建筑,保温材料的燃烧性能应为A级;高度大于24米、小于100米的建筑,保温材料的燃烧性能应不低于B2級,但需设置防火隔离带。

这对当时以有机保温材料为主导的保温材料市场来说,不可谓不严厉。而之后的上海和沈阳两场大火,“烧”来了比上述规定更严厉的由公安部消防局单独下发通知。

该通知规定,所有建筑外保温必须使用防火等级达到A级的材料,也即无机保温材料。这“一刀切”式的要求,让建筑界叫苦连连。之后,因无机保温材料技术不成熟、产品性能不理想以及施工工艺不成熟,出现了一些负面效果,如墙体渗水、保温层出现裂缝等,公安部消防局取消了实施不到2年的“通知”,仍依据之前的“规定”执行。

2015年5月1日,历经几年讨论修改的《建筑设计防火规范》(下称“建规”)正式实施,并延续至今。

若严格按“建规”要求执行,100米以上的超高层建筑将很难再出现保温层燃烧的火灾,因为其采用的都是A级不燃烧的材料,即无机保温材料。同时,100米以下的住宅和公共类高层建筑因为采用难燃的B1级保温材料,出现保温层燃烧的火灾也将相应减少。

季广其就指出,目前高层建筑或超高层建筑中,仍存在保温材料易燃危险的,多是那些建设时间较久的老楼,也即在“建规”出台前的建筑。长沙电信大厦就属此类建筑,其建于2003年。

但季广其表示,“无机保温材料的导热系数比有机保温材料大,随着国家建筑节能要求提高,比如接近零能耗,而且在‘双碳目标下(碳中和、碳达峰),如果不用有机保温材料的话,可能根本就实现不了‘双碳目标”。

强势的火情和弱势的救援

对于高层建筑着火后,舆论总把视线聚焦于外墙保温材料的做法,季广其并不太认同。他表示,自从“建规”出台后,高层建筑的外保温材料问题在很大程度上已得到改善。只是因为之前那几次涉及外保温材料的大火过于触目惊心,使得人们有了一种“刻板印象”。

对于长沙电信大厦火灾,季广其也有自己的判断。“我觉得长沙这个火跟保温材料没什么关系,这把火反而再次证明了(电信大厦)这种幕墙的构造是容易着火的,它外立面装饰的这层东西要着了的话,就形成剧烈的立体燃烧了。”季广其向南风窗记者解释,长沙电信火灾的迅速蔓延跟其幕墙结构有关。

由此,季广其认为,通过长沙这次火灾,相关部门应该排查一下跟长沙电信大厦有类似幕墙构造的建筑。

“幕墙是外墙装饰的一种构造,装饰层后面是一个空腔。如果外立面的材料着火,里边还有空腔的话,就相当于有这种烟囱效应,就跟拔火罐似的。”季广其说。由此,季广其认为,通过长沙这次火灾,相关部门应该排查一下跟长沙电信大厦有类似幕墙构造的建筑。

实际上,除了外保温材料的风险外,高层和超高层建筑本身和其结构的确也是加剧火灾的重要因素。按照应急管理部消防救援局的说法,高层建筑存在的电梯井、管道井、玻璃幕墙缝隙,都极易形成烟囱效应。火灾发生后,烟气通过上述部位,以3-4m/s的速度竖向蔓延,可以将整个建筑物迅速引燃。

另一方面,“火借风势”造成高层建筑火灾难以控制。据测定,在建筑物30m高处风速8.7m/s;60m高处风速12.3m/s;90m高处风速 15m/s,由于越向上风速越快,火灾发生后往往会出现风助火势、火借风威,越烧越旺的态势。

跟火情的强势蔓延相比,高层建筑的火灾救援显得相对弱势。首先,人员转移就存在较大难度。高层建筑发生火灾后,火势在短时间内会迅速变大,波及整栋楼。“几分钟内想把全部人员疏散出来不现实”,一位资深消防队员告诉南风窗记者,如果发生火灾的高楼平时没有相应的消防演练,人员疏散难度很大。

此前,相关部门曾在高420米的上海金茂大厦做过一个试验:请一群身强力壮的消防队员从85层楼逃生。结果,最快跑出大厦的专业队员花了35分钟。

另外,由于高层建筑高度过高,消防救援绝大多数依赖建筑内部的消防设施。“我们水枪能够到的高度大概5层楼左右,在高层火灾中,我们一般用高层救援车,最高的是101米。”上述消防队员说,这种救援车辆对施展空间、登高面、地面硬度等也有一定要求,不是在任意地方都能运行。

依赖建筑内部的消防设施使得消防救援力量有些被动。其前提是火并未烧到建筑内部或建筑内部火势并不大,否则便无法进入内部,更不用说使用内部设施。

上述消防员告诉南风窗记者,“如果建筑消防电梯不能用,我们带着装备爬楼梯上去,体力难免不支,也影响救援。”因而,对于高层消防安全,各方都认为预防远远重于救援。

季广其认为,对于高层建筑火灾,最理想的防火办法就是严格执行上述“建规”要求,并不断细化,做好每一环把关。“作为一个建筑,它是一种系统性构造,任何一个环节出现问题,都有可能留下隐患,但如果环环都出问题,最后就是灾难。”

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