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2023年8月5日,赣州一个厂房发生火灾,消防员的灭火中突遇墙体倒塌,导致2名消防员牺牲、15人受伤。那么这起火灾中,建筑为何倒塌,类似的危险如何应对,本文对此进行了探讨,供大家参考。

【“一句话作战智慧”原文】

大跨度厂房火灾扑救防塌,除注意建筑的屋顶、梁、柱等构件外,厂房内的桥式或梁式起重机等大型设备,倒塌时可推倒建筑外墙,划定倒塌安全区时也应考虑这个因素。

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【专业解读】

2023 年8月5日,江西赣州经济技术开发区某环保设备有限公司厂房发生火灾,扑救过程中,厂房东北侧长约175米的围护墙体向外倒塌,造成2名消防员死亡,15名消防员受伤,2辆消防车受损严重[2.18-1]。“轻型钢结构建筑”和“桥式起重机”与着火建筑倒塌有什么关系?给预防着火建筑倒塌伤害提出了“新课题”。

(1)轻型钢结构建筑为什么更容易倒塌?

双手各拿1米长的细铁丝和1米长的钢筋,同时放在火上烧,细铁丝吸收热量的能力不如钢筋,很快就能感到烫手。同样的道理,粗壮的工字钢梁比用材更少的桁架钢梁,能吸收的热量更多,暴露在火中也更不容易变形。

①轻型建筑。倒塌的建筑是“三跨门式钢架轻型房屋钢结构”。自重较轻、用料更省、拆安方便等优势,使现代建筑呈现出向轻型发展的趋势。在这些轻型建筑中,桁架结构备受推崇。跨度较大的工业和商业建筑,桁架屋顶或用桁架作为楼板托梁较为普遍。与工字钢、H型钢、槽钢等“粗壮”的钢梁相比,桁架钢梁有更大的表面积、更多的连接小构件,在火灾中吸收热量的能力有限,更容易发生变形,发生结构倒塌。

②门式钢架。是一种由冷弯薄壁钢材制成的框架结构,通过连接板连接,结构较为轻便,能够提供大跨度的支撑,同时具备较高的承载能力,适用于桥梁、起重机、大型机械设备等场所,常用于轻型厂房、仓库、超市、展览馆、机场候车厅等建筑中。要注意其与门式刚架的区别,门式刚架之间通过横梁和柱体连接成整体,结构更为稳定。门式刚架为向内倒塌设计[2.18-2],屋顶正下方是防范重点。

③桁架结构。了解建筑是否采用“用钢料较少、连接件较多”的轻型桁架结构,询问知情人是一个重要手段。“屋架有没有很多三角形?”如果答案是肯定的,应进一步确认着火建筑中是否存在桁架支撑结构。弓弦桁架结构暴露在火灾中容易垮塌,将承重墙向外推,从侧面看,就像一张弓。有时,弓弦桁架的弓形会被女儿墙遮挡,需从高处或其下部才能辨识。当火势已蔓延到桁架结构时,内攻小组必须撤到倒塌区外,采用防御灭火策略。

(2)厂房内的大型起重设备是不是裸钢?

火场温度高于400℃后,钢材的强度开始急剧下降直至其强度基本丧失。温度上升至约650℃时,钢梁的跨中变形显著增加[2.18-3]。经检测鉴定,该厂房主体钢结构表面无防火保护涂层,不符合设计要求,导致火灾状态下,钢架迅速受热膨胀对外围护墙产生作用力,加上外围护墙内外侧不均匀,受热弯曲变形,导致墙体向外倾斜。厂房内的桥式吊车的主要材料是钢,目前的规范没有对其防火性能做出要求,当其暴露在火灾中,可呈现出裸钢受热变形及倒塌的特性。案例中,桥式起重机及其承重轨道受热变形,坠地过程中产生向外水平推力,也可能是造成围护墙倒塌的一个重要因素。侦察询情时,询问厂房内是否有吊车等大型起重设备,在划定倒塌区时重点考虑,应成为工业建筑火灾扑救的一条经验教训。

(3)为何未与主体钢架有效连接的围护墙更易塌?

①类似女儿墙的倒塌风险。在这起事故中,倒塌的围护墙未与主体钢架进行有效连接,墙体的高厚比、构造柱典型柱距,及墙基础梁混凝土抗压强度、构造柱和过窗梁的钢筋搭接锚固等均不符合规范要求,导致外围护墙自身平面外稳定承载能力远低于所受重力荷载,无法保持稳定。我们都知道,独立建造、缺乏连接的女儿墙,以及悬臂梁支撑的入口顶篷(Marquee)、雨篷(Canopy)和檐口(Cornice),是预防着火建筑倒塌伤害最需要关注的四个建筑构件。钢结构建筑的围护墙,从构造形式上看,与女儿墙有诸多相似之处。

②事前规划。在事前预规划方面,通过“六熟悉”了解辖区内工业建筑等大跨度建筑的结构类型,尤其要掌握轻型钢建筑,存在桁架结构支撑系统的建筑,存在围护墙的钢结构建筑等易在火灾中倒塌的危险建筑,在灭火救援作战预案中做好标注。实际上,美国一些地方的消防部门,这项工作由大队长落实。这些部门要求,大队长每月至少对辖区的危险建筑开展一次调查,并在预案中标注这些容易造成倒塌伤亡的危险构件,例如“吊顶遮挡桁架屋顶”,建筑正面有女儿墙,东西两侧外墙有锚板固定,第三次整体装修等等。

(4)倒塌区怎么划定才安全?

①限制。混凝土圈梁及砌体墙倒塌,砸中或埋压了17名消防员和2辆消防车(18吨高层供水消防车、32米举高喷射消防车)。倒塌的墙体高12.7米,按墙体1.5倍计算倒塌区,距墙脚19米范围内为倒塌区,但现场作为作业面的车道宽约12米,不满足划定倒塌区的要求。而且,东北侧车道上还堆放了聚丙烯、钢架、成品塑料桶等物品等,扑救作业面受到极大的限制。

②应对。倒塌发生在起火约20分钟后,从倒塌发生前的视频看,厂房内的火势猛烈,火势已突破屋顶,出现了两个防御攻击的重要指标。外围相对安全的作战阵地有两处,一处是两堵垂直墙外的“角落安全区”,距离火势最大的部位较远,超出常规水枪和水炮的射程范围,需使用举高车,如大跨度高喷车。第二处是东北侧车道旁的空地,可将移动水炮阵地后撤到简易板房、集装箱和货物堆垛之间,也可满足装载大流量水炮消防车的停靠要求。

(“一句话作战智慧”解读作战指挥篇第2.28条)

校对:Andy、许指导

【参考文献】

[2.18-1] 江西省应急管理厅.赣州经开区江西中南环保设备有限公司“8·5”一般火灾事故调查报告 [ R/OL].(2024-03- 26).http://yjglt.jiangxi.gov.cn/art/2024/3/26/art_38306_4825110.html.

[2.18-2] Grimwood P.欧洲消防员 2[M].UK:D&M Heritage Press,2017:58.

[2.18-3]应急管理部消防救援局.火灾调查与处理·高级篇[M].北京:新华出版社.2021:438.

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