- 2015消防科技與工程學術會議論文集
- 中國消防協會學術工作委員會 中國人民武裝警察部隊學院消防工程系
- 3897字
- 2020-04-29 14:57:08
探討火災時使用電梯疏散的可行性
王珂 王東奎
(河南省消防總隊濮陽支隊防火處,河南 濮陽)
摘要:“火災時禁止使用電梯”已成為國內外通行的做法。本文從國內外火災案例、規范規定和工程實踐等角度,并選擇了相應的建筑、不同的疏散人員進行了疏散實驗,對高層建筑內樓梯、電梯的疏散作用進行了對比分析、對電梯的不可靠性因素及安全保障措施進行了探討,認為對電梯采取機械防煙、防水、斷電停靠等一系列安全保障措施后,將其作為一種安全疏散設施是可行的。
關鍵詞:高層建筑;安全疏散;消防電梯
1 引言
電梯作為高層建筑中最常用、最便捷的垂直疏散設施,在沒有發生火災等緊急情況時,往往是人們上下樓的首選,人們寧肯多等待幾分鐘的時間,也會放棄步行走樓梯上下樓的方式,對大多數人而言,“等電梯”已成為人們在高層建筑內活動的一種日常行為習慣,形成了固定的思維模式。但在火災情況下,人們卻被告知不能使用電梯疏散,理由是沒有安全保障。在哪些方面沒有保障呢?消防電梯可供消防隊員滅火時使用,說明消防電梯在火災時是能保證正常運行的,如果增加一些安全保障措施后,電梯能否作為一種疏散工具呢?
2 我國的規范和做法
高層建筑中垂直方向上固有的疏散設施有樓梯和電梯兩種,從消防安全角度對樓梯和電梯進行比較就會發現,樓梯因為容納人員多且可以保持不間斷的人流,理所當然成為安全疏散必然選擇。電梯又可分為普通電梯和消防電梯,火災情況下普通客貨電梯不能作為安全疏散措施,消防電梯只供消防隊員操作使用,對安全疏散所起作用有限。基于此,我國現行規范對普通電梯在消防安全方面并沒做出特殊的規定,規定消防電梯在火情預警的前提下返回首層,供消防人員進入著火樓層專用。
我國現行規范《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014,以下簡稱《建規》)第7.3節對消防電梯作了較為明確的規定,包括消防電梯的數量、位置、荷重、行駛速度等。并允許“消防電梯可與客梯或工作電梯兼用,但應符合消防電梯的要求。”《建規》第7.3條對于消防電梯的規定共有8項,為研究方便,簡列如下:設在不同分區內,應設置前室(共4款規定,見第7.3.5.1~第7.3.5.4),載重量不小于800kg,與其他電梯井分開設置,速度,不燃材料裝修,電線防水,電話聯絡,擋水排水等。從上述規定可以看出,除前室外,消防電梯和普通電梯并無差別。工程實踐中,大部分消防電梯和普通電梯的區別僅多了兩項:消防電源、消防回首層按鈕。就此而言,消防電梯與普通電梯在安全可靠性上的差別并不明顯,從已有的火災來看,也很少有普通電梯不能使用,消防電梯還能夠獨立、正常運行并發揮作用的成功案例,即火災情況下普通電梯和消防電梯正常運行和停止的時間基本上是同步的。
3 電梯疏散研究進展情況
據了解,“火災時禁止使用電梯”幾乎是當前國內外的通行做法,但也有少數國家的科研人員對遇火使用電梯的可行性進行了研究,取得一些成效。如澳大利亞規定:可以在報警至消防人員到達的這段時間里,允許建筑管理部門使用電梯疏散人群。美國在“9·11”事件中,因疏散困難導致人員傷亡慘重,便對電梯疏散進行了大量研究,并寫入了美國消防協會NFPA標準。加拿大多倫多市修建的行政辦公大樓,容納17000人,電梯安裝了火災時使用電梯運行和人員疏散的程序裝置。對電梯疏散有研究并形成相關規定的國家還有新西蘭、日本等。
4 使用電梯疏散的成功案例
有些國家對火災時的撲救及人員疏散情況的記錄較為翔實,有一定的借鑒意義,我國很少有機構或人員搜集整理這方面的案例和材料。以下幾個案例能夠說明電梯在高層建筑發生火災時所起的作用。
巴西圣保羅焦馬大樓于1974年2月1日發生重大火災時,在大樓電梯管理員的指導下,電梯操作人員用電梯迅速從樓上疏散人員,四部電梯幾上幾下,先后運下300名職員撤離大樓。
1974年南非比勒陀利亞市的一座地上28層、地下3層的行政辦公樓發生火災。當時起火后,由于濃密的煙霧,利用樓梯進行人員疏散已極為困難,所以就由消防隊員控制設在建筑物中心部位的8部帶有備用電源的電梯,將樓內的大部分人員疏散出來。
2001年“9·11”事件中,南、北兩棟塔樓各有近5000~7000的人員。根據《今日美國》的報道,兩架飛機先后撞擊世貿中心的時間間隙為16min,而就在這16min內,南塔樓的幾千名雇員中有三分之二(3300~4600人)是通過樓內數目眾多的電梯被緊急疏散的。從78層到底層,電梯只用了45s。這是一個令人吃驚、非常成功的記錄。而當第二架飛機撞上南塔樓時,除了19個人外(他們是通過一個撞擊后仍然完好的樓梯間而逃生的),其他所有位于第78層以上的人都厄運難逃。
根據官方錄像帶稱,在南塔樓有10名已經受傷的雇員進入了電梯,但電梯在下降途中受阻。一名消防隊員在他們中間,并用無線電報告了受困的情形,并且試圖打開電梯,但最終因失敗而罹難。北塔樓內有一部特快電梯內容納了19個人,因電梯受阻全部罹難。
5 電梯、樓梯疏散的優劣對比
樓梯疏散的優勢:容納人員數量多;不間斷人流疏散;固定設施,不需人員操作,簡便易行;影響安全的因素較少,安全要求容易得到保障;投資少,無運行成本。
樓梯疏散的缺陷:消耗體力;容易造成人員擁堵;不便于便于老弱病殘等行動障礙人員的疏散;疏散人員和消防人員在樓梯內交叉,且行動方向相反,互相影響。
電梯疏散的優勢:節約體力;疏散速度快;便于老弱病殘等行動障礙人員的疏散。
電梯疏散的缺陷:容納人員數量少;疏散人流間斷;保障措施多,不可靠因素多,安全要求不易達標;投資大,有運行成本;發生機電故障后疏散人員被困在電梯轎箱之內而無法脫險。
可以看出,樓梯和電梯的優勢、劣勢是相對而言的,且二者具有較強的互補性。
6 電梯和樓梯的疏散時間對比性研究
筆者在某公司物業人員的配合下,分別進行了電梯和樓梯的疏散試驗。
6.1 不同人數、不同樓層疏散時間對比分析
試驗方法:分別將20人、60人、120人集中在第13層、26層、39層樓道內,人員年齡18~60歲,身體狀況良好。乘坐電梯人員的計量時間(t)為:全部疏散人員先行在疏散樓層電梯入口處集中,使用兩部電梯進行疏散,每班次電梯乘10人。電梯停在一層,樓層疏散人員按下電梯按鈕時開始計時,中間樓層不停靠,至全部人員從電梯出來計時結束。細分為四段時間,則:t=t1+t2+t3+t4[其中,電梯從一層至疏散樓層時間(t1)+人員進入電梯時間(t2)+電梯下行至一層時間(t3)+全部人員走出電梯時間(t4)]。走樓梯人員的疏散時間(T)為:全部疏散人員先行在樓梯入口處集中,依口令開始計時,至全部人員從樓梯出來計時結束,樓梯間燈光等各項設施良好。試驗結果如表1所示。
表1 不同人數、不同樓層疏散時間對比表

根據現場實驗情況及對表1結果進行分析,得出如下結論。
(1)人員數量越少,電梯的作用越明顯;樓層越高,電梯作用越明顯。
(2)在使用電梯運送同樣人員的情況下,隨著樓層的升高,疏散時間差異并不明顯。
(3)走樓梯進行疏散時,隨著樓層的升高,疏散時間差異越來越大。
(4)電梯的疏散時間,和疏散人員的數量呈正比例關系,即主要取決于人員的多少,和樓層高度的關系并不緊密。
(5)樓梯的疏散時間,和樓層的高度(層數)呈加速正比例關系,即主要取決于樓層的高低,和人員數量的關系并不緊密。
6.2 不同年齡、不同樓層人員疏散時間對比分析
試驗方法:從某公司物業人員中選擇了3個不同年齡的對照組進行測算分析,每個對照組均為10人,其年齡段分別為:18~25歲(青年組),40~50歲(中年組),53~63歲(大齡組),前兩組人員身體健康狀況良好,第三組人員中有意選取了2名平時行動稍有遲緩的人員,并要求其他組員提供幫助,共同下樓。測算得其疏散時間如表2所示。
表2 不同年齡、不同樓層人員疏散時間對比表

根據現場實驗情況及對表2結果進行分析,得出如下結論。
(1)不同的年齡段和樓層的高低,對電梯的疏散時間影響并不明顯。其差異主要的方面在于人員進入電梯時間(t2)、出電梯時間(t4)。為使研究更為精確和接近實際,筆者還對三組人員進、出電梯時間分別進行了三次測算,在三組人員均未進行人為引導的情況下,得出的結果為:進入電梯時間10~16s,出電梯時間為8~15s,在有組織的情況下,青年組最快,但其差異只有幾秒鐘的時間。
(2)樓梯對于不同年齡段的人員,疏散時間存在明顯差異,隨著年齡的增大、樓層的升高,其差異逐漸增大。
(3)使用樓梯疏散時間(T)和使用電梯疏散時間(t)的比值,即T/t的值隨著年齡的增大、樓層的升高,其值增大,最小的比值為青年組、13層,其比值為1.95,最大比值為大齡組、39層,其比值為12.2倍。說明電梯的疏散優勢,隨著疏散人群年齡的增大(或活動能力減弱)、樓層的升高,愈加明顯。
7 結論
綜上所述,可以得出如下結論,對今后的電梯研究和規范修訂具有的借鑒意義。
從疏散的角度看,考慮和要求運用電梯進行人員疏散符合人們的行為心理學,眾多人員期待在高層建筑內能安裝一種“消防安全疏散電梯”,火災時使用電梯疏散。從一些高層設計的實施方案和高層建筑的火災實例來看,運用電梯進行人員疏散是現實可行的。
從前文電梯和樓梯兩者的分析比較可知,高度不超過10~20層的建筑物,從樓梯疏散是安全的,而較高的樓房,由于疏散時形成高密度人流,火災情況下人們在樓內的疏散時間長,因而是不安全的;在電梯能使用的時候,就要利用電梯進行人員疏散。所以筆者建議理想的疏散模式應該是:電梯和樓梯共同使用,較高樓層人員使用電梯,較低樓層使用樓梯;身體好的人使用樓梯,不能獨自行動的病人、殘疾人和帶小孩的母親等使用電梯。
在現行規范的基礎上進一步提高電梯運行的可靠性。應提供政策支持和技術支撐,加強對火災情況下安全使用電梯的研究、推廣和應用,必須制訂一系列的措施并付諸實施。
參考文獻
[1] GB 50016—2014.
[2] 吳明.遇火使用電梯逃生存在可能.人民公安報消防周刊,2011,1(24).