透視:從科學角度還原“央視大火”真實過程(組圖)

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對於這起由大火引發的公眾事件,身處事發核心地帶能觀察到的境況,其實不同於電視畫麵與眾多口水所描述的那個世界。

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圖1:2月9日元宵夜在TVCC大樓附近的行人們,在一個意外的時間和一個意外的地方注意到了這場意外火災。 攝影/曉藝

重返2009年2月9日央視新址電視文化中心(TVCC)大火現場,我們試圖從科學的角度還原火情發展的真實過程。對於這起由大火引發的公眾事件,身處事發核心地帶能觀察到的境況,其實不同於電視畫麵與眾多口水所描述的那個世界。

深一腳,淺一腳,沒有燈。當李引擎踏入這棟標高159.68米的建築時,前一晚的可怖場景,仍不斷閃回於他的思緒中。

“是不是整個結構都歪了?”巨大的懸疑催促他穿行工地,將落滿一地的銀色晶體踩在腳底。一抬頭,覆蓋大樓的鈦鋅麵板已從視線中消失,空餘下支撐麵板的網架裸露在春日寒風中,近看已有幾個網架杆件局部有些變形。

“由主結構支撐的外部附加幕牆層受損嚴重,基本燒光。但支撐麵層材料的網架體係並沒有垮塌”,肉眼檢視結果令李暫時寬心。更重要的發現是,絕大部分網架仍包裹著防火材料——它們與大火搏鬥後得以幸存。

作為少數親臨火場進行火情評估的專家之一,中國建築科學院建築防火研究所所長李引擎,於大火撲滅不到12小時就進入大樓。他熟絡這座異形建築的防火狀況,因為早前通過的TVCC消防性能化評估,即由他所在的防火所完成。站立在樓內,李引擎很快意識到這起由大火引發的公眾事件,身處事發核心地帶能觀察到的境況,其實不同於電視畫麵與口水所描述的那個世界。“主結構部分有小的局部受損,總體是無大礙的。由外幕牆燃燒進來的火導致部分相鄰房間有過火痕跡,但總體燒損並不嚴重”,李引擎向記者透露,在首層CCTV5演播大廳內,他甚至看到有些沙發座椅保存完好,連外包裝都還留在那裏。

他說,大多數火場都會飄散出刺鼻氣味,但TVCC樓內卻感覺不甚明顯,因為“主要是外部燃燒”,而且一場火災,從燒到滅的4個小時,和在一個點燃燒 4 小時,並非同一概念。

“這個公式是無效的”

濃煙升起於月圓之夜。北京城近五分之一的消防車當晚8點27分後陸續衝出夜色,向東三環紅光映天的方向集結,其中包括望京中隊的大家夥,擁有90米級登高平台的博浪濤消防車(BRONTO)——這剛好達到鳥巢的建築高度。依照消防部門的計劃,此級別雲梯車僅限於高層滅火與營救被困人員時出動。考慮到研發成本與安全性等問題,全球研發屈臂53米以上高度消防車的廠家並不多見,這一高度已被認為適用於大多數火場消防。不過在這個黑夜,由於無法對TVCC百米以上的大火實施有效壓製,甚至連90米級的博浪濤都無法成為主角。知情人還向記者表示,通常情況下,雲梯車也隻能升到限定值的 80%。

火情慘烈,以至於在最前線的地方,一輛30米級的尼桑森田消防車停在距大樓僅3米開外,不斷下墜的爆炸物殘骸,將車體砸得坑坑窪窪。參與TVCC施工設計的北京城建集團副總工程師金星向記者坦承,央視配樓的扭曲設計的確對消防滅火有影響,無法讓雲梯貼合或平行於外牆。

一位不具名的紅廟消防中隊人士透露,作為主戰中隊,當晚他們傾巢而動,一共出車8次。3個月前剛從百子灣中隊調來的指導員張建勇帶領4名消防兵,作為第一波力量於8點40分左右衝上大樓進行火情偵查。電台陸續傳回的消息稱,13層以上消防栓出水困難,大樓內濃煙彌漫。

作為一幢時髦建築,TVCC大樓擁有一處巨大的中庭。據所獲資料顯示,TVCC主樓中庭南北跨度約39米,東西為25米左右,上部位於建築標高129.750米至137.750米,計8米高的桁架上。

記者試圖依據日本《建築物綜合防火設計》提供的計算方法,以期還原張建勇被濃煙圍困時,中庭煙氣層的臨界高度。該公式是 z = 1.6+0.1(H h) ,其中z表示煙層距離疏散地麵的臨界高度;H表示空間頂棚距離火源位置的高度;h表示疏散通道距離火源位置的高度。高度計量單位為米。

但李引擎並不認同完成這項推論的可行性,理由是TVCC大火十分特殊,“大樓裏的煙霧從樓外強迫進去,是無規律的;對於這場從上往下,自外向內燃燒的大火,這個公式是無效的,因為物理邊界條件完全不對,傳統的火災是自下而上,從裏向外擴張。”

張建勇隨後與外界失去聯絡,據本刊消息來源引述,電台裏傳來的最後一句話是:“煙把樓梯道封住了,我們下不去了。”其後走出火場的其他士兵雖然身無大礙,但渾身無力,他們報告說,張建勇還困在14層。此時濃煙正從敞開的窗戶灌入大樓,爾後自並未密閉的空間重新湧向樓外的深色夜空中。烈火肆起時,一時煙霧遮蔽圓月。

這無疑是1949年以來北京消防史上最長的一晚。“燒得多大,都不怕,別困住人”,一位參與當晚救火的消防員說。

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圖2:全球媒體驚訝於TVCC北配樓燃燒速度之快(資料圖)

3小時耐火極限

TVCC大樓周邊居民很快被疏散。事發當晚,本刊記者於9時許抵達TVCC大樓北側不足百米的一處工地。隔朝陽路相望,警燈閃爍,園林部門的運水車成隊停在路旁。“砰”,禮花依然不時照耀天空,空曠的聲響讓大樓身前的呼家樓新苑兩棟居民樓裏的感應燈,整齊劃一地亮起,滅掉,又亮起來。

如果相同的火災不幸在類似的小開間居民樓中發生,或許火情不會如此傷人。李引擎回憶,在經濟不發達的20世紀80年代,樓房開間普遍不大,商店具有幾百平米空間就已是相當寬綽。當時的防火手段主要靠砌防火牆,一旦火災發生,火情會被控製在極小的範圍不至蔓延全樓。直至今日這一思路依然得到傳承,隻是在樓層開間越來越大的當下,磚砌的防火牆被代之以其他材料。

李引擎介紹說,防火規範總體上按照麵積劃分防火分區。有的樓層麵積很大,比如有上萬平米的敞開空間,如果不做防火分區,則會在一次火災中全部受損。於是就啟用諸如防火牆模式的設施——防火卷簾等實施區域分割。這些卷簾平時大都隱藏在吊頂空間內。卷簾的垂直下方被禁止放置任何物品,以防止下降時被阻斷。

一旦著火,火災探測器會首先將信號傳到中控室,再由中控室自動操縱卷簾下放,隔開各防火分區。防火卷簾旁邊會有一個平開的逃生小門,以供疏散。

目前防火卷簾材料以鋼製與纖維製為主。為彌補鋼的導熱性,鋼製卷簾在中間加入隔熱材料,而纖維製卷簾兩層之間則通過空氣隔熱。除了要求卷簾在限定時間內不燒壞坍塌,背火麵溫度還應不超過140℃——這是一個安全溫度,它能保證在1000℃高溫實驗中,背火麵如有可燃物不會出現自燃。火災中如有被困人員,隻要不貼近卷簾,亦能確定不會被灼傷。

而且此種狀態要保持3小時,被稱為3小時耐火極限。這個數值的曆史沿革也源自磚砌防火牆時代,當時國家規定將3小時作為其耐火標準,難料日後防火牆這一概念,很快被技術革新不斷異化為其他材料,但這一標準則被堅持沿用至今。不過由於承重牆、樓板等建材的耐火時間標準又不盡一致,實際上殊難保證一個合乎耐火標準的防火分區四周的所有分隔構件均達到 3 個小時的耐火極限。

“還有一種防火方法是使用水幕,不過實際工程中很少采用”,李引擎說,這是一種相當於瀑布式的防火分隔方法,它通過密集的水幕噴頭,釋放出的水流衝擊力對火勢實施遮斷。之所以難以普及,是因為當強大水幕開始阻截分割工作時水量驚人。李曾經遇到某地一處建築工程準備安裝水幕進行大麵積分隔,但當地自來水部門聞後直言,如此大的水量,水源廠很難保證。此外,這種防火分隔方法也有顯而易見的後遺症—— 火災完後變水災。

自20世紀90年代開始,防火卷簾被要求在北京市新建大型建築中使用,已有十多年的曆史,TVCC工程同樣概莫能外。知情人向本刊記者表示,從其接觸到的央視新樓設計的整個過程,感覺防火要求是偏嚴的。因為這個建築的特殊性,參與者不敢掉以輕心,在拿不準的時候,一定是偏嚴的,很多細部是經過反複討論。李引擎透露的更鮮為人知的細節是,在設計期間就已專門考慮為該建築群設立了專職消防站,處於研討期間時,還討論過為消防直升機修建停機坪。對該工程的消防防火設計,如履薄冰之姿可見一斑。

李引擎特別強調的是,TVCC是一個在建建築發生的火災,而不是一個已投入使用正常管理的建築發生的火災,這兩者之間有著本質上的區別。在建建築裏麵需要規範使用的消防設施還不能正常使用,還沒有形成一個完全穩定有效的自保係統。人們通過災難需要總結探索一些新的問題,避免類似問題再發生是必要的。但特別要注意的是必須理性和科學,不能無限製、無邊際地外推結論。本來是這個事,但是卻說到那個點上,本來具有很偶然性和特殊性的東西,非要得出普遍性的結論,一定會有失誤。

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圖3:經曆過大火之後的TVCC北配樓外立麵(資料圖)

鈦鋅板的下落

張建勇被救出火場。一小時後,他躺在朝陽醫院的病床上再沒醒來。戰友們在為張整理遺物時,看到燒熔的可燃物從頭盔上不斷滴落,因為這些銀色晶體的凝結,他的頭盔增重了10多公斤。窗外的天空,仍在持續爆炸,耀眼的火光從樓體迸發出來,閃亮片刻過後熄滅,悄然急速下墜,在街燈與警燈的照射下落向地麵,開出銀白色小花。

這些小花是鈦鋅板的傑作。TVCC幕牆最外層即是鈦鋅板(約2毫米),均采用德國產萊茵鋅板材加工。此外,依次向裏分別為三元乙丙橡膠防水卷材(約2毫米,其中鈦鋅板與防水卷材之間存在一個約20-40毫米的間隔,即為空氣層)、擠塑聚苯板 ( 約75毫米) 、無紡布防潮層以及瓦楞鋼板。

大火起因依然是一道迷。有媒體報道指,是最初落在屋頂上的焰火燒穿了頂麵的鋁板。但鈦鋅板本身並不燃燒,擊穿鈦鋅版的直接後果,應該僅限於將鈦鋅板融化。

對於大火燃起的原始狀態,李引擎的分析是,極有可能禮花彈打到樓頂某一處,恰好正值施工期間,屋頂上堆放有可燃材料。禮花彈引燃可燃材料,一路延燒至由防水卷材等組成的保溫層,溫度達到400-500℃後,位於樓頂附近牆體立麵的鈦鋅板開始融化。

大風始於青萍之末。伴隨著金屬融化過程中的亮光,第一滴鈦鋅板熔渣開始滴落,它將最初的落腳點選在下方不到50毫米的保溫層。經過短時間的滲透與媾和,獲取更大熱量後,它又迫不及待裹挾著被引燃的保溫層材料一路向下滑動,又憑藉樓麵外層是一個沒有隔斷的連續結構,所到之處,高溫持續從保溫層接力而出,鈦鋅板被反複烘烤,第二滴熔渣不久也冒了出來,然後是第三滴。

存在於鈦鋅板與保溫層之間的空氣層,也事實形成了作用形同小煙囪的空氣管道,一股豎向氣流的吹襲,使熔渣滑動愈來愈快,以至於飛出大樓,拋開燃燒主體直奔大地而去。緊跟著,越來越多火花在引燃保溫層後飛向空中,蝴蝶之翅最終扇起滂沱大雨,TVCC頃刻間熊熊燃燒。西、南、東側外牆裝修材料過火,其中鈦鋅板幕牆外皮5.5553萬平方米的麵積,大部分被付之一炬。

經過3個多小時,大火一直燃燒到23時58分才得到有效控製。與此同時,網絡上各路傳說早已四起,從馬尼拉到舊金山,人們驚歎於TVCC燃燒速度之快。數天後,國內某媒體引述專家采訪認為,TVCC的外牆建材中沒有添加阻燃劑,係火勢迅猛一大原因。本刊記者所采訪的建材專家稱,目前市麵上的保溫材料都已添加阻燃劑,央視的建材是建委所推薦,料無問題。

在李引擎的表述中,阻燃劑不是獨立存在的,它是作用於可燃材料之中的,而且阻燃隻是對材料處理的一個過程而不會根本改變材料的燃燒特性。一種材料經過阻燃處理後,它隻能讓燃燒速度相對減慢,做到當出現小的疏忽時,火苗不會馬上起來,為滅火和逃生提供一定的有效時間。民間對阻燃概念有誤解,認為隻要阻燃就不會燃燒,實際上隻是相對不易點燃。阻燃就通過嘔煙的代價來延緩燃燒速度。而阻燃劑釋放煙霧所產生的毒副作用,有時會比燃燒材料本身還厲害。而遇到真正的大火,阻燃與未阻燃過的同一種材料已無大的區別了。

就材料本身,像常用於保溫層的擠塑板,聚氨酯目前在建築中大量使用,在它們自身的可燃特性無法改變的時候,現在需要尋找一個平衡點,在建築具有保溫防水功能的前提下,同時考慮防火性能。

尾聲

事發當晚12點半,除了高層一處閃動的火團,樓的顏色已經從刺眼的紅,變成黯淡的灰。強光燈打在它冒煙的牆麵上,兩條網架貼著大樓兩側通向頂層,攙扶著這棟159米高的建築。記者看到,稍低點的樓層裏,一道四處照射的手電燈光在大樓內若隱若現,像是在尋找迷失的方向。

空氣混濁,看客組成的人牆站滿了街道的這一側,他們身後巨大的地基坑裏,轟鳴的打樁機還在工作,兩個工人站在機器旁邊,仿佛前方不足100米的地方正發生的故事與己無關。

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