高層建筑防火設計要點探析

李蘇吉

【摘要】隨著最近幾年高層建筑頻發(fā)火災，使得高層建筑的安全防火設計受到越來越多業(yè)內(nèi)人士的關注。本文首先說明了高層建筑的火災隱患及防火原則，然后分析了高層建筑的防火設計難題，最后詳細闡述了高層建筑防火設計的要點。

【關鍵詞】高層建筑；防火設計；防火分區(qū)；安全疏散；給排水

一、高層建筑的火災隱患特點及防火原則

高層建筑在其消防功能方面往往被忽視，主要反映在高層建筑建設、設計、施工單位對《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）的學習、遵循和落實上存在不足。這種不足與快速發(fā)展的城市建設速度形成了尖銳矛盾，直接造成了先天性火災隱患的產(chǎn)生。

高層建筑防火主要應考慮三個原則：一是從設計上保證建筑物內(nèi)的火災隱患降到最低點；二是最快地知曉和最及時地依靠固定的消防設施消除火災火警；三是保證建筑結構具有規(guī)定的耐火強度以利于建筑內(nèi)的居住者在相應的時間內(nèi)有效地安全撤離?；谝陨?，可將建筑防火設計分為主動防火系統(tǒng)和被動防火系統(tǒng)兩大部分。

二、高層建筑的防火技術難題

（一）玻璃幕墻存在火災隱患

玻璃幕墻在使用過程中一旦出現(xiàn)火災，其本身不會出現(xiàn)燃燒的情況，但是，在煙囪效應的影響下會出現(xiàn)火勢蔓延的情況，在人員疏散方面經(jīng)常會出現(xiàn)沒有完全撤離就出現(xiàn)了玻璃幕墻掉落的情況，導致外側人員的安全受到威脅。因此，玻璃幕墻在使用過程中進行改進非常必要，同時，采取何種方式的消防安全技術也是要考慮的問題。

（二）復雜裝修容易導致火災

在高層建筑中經(jīng)常會出現(xiàn)豪華裝修的情況，這樣在裝修過程中在室內(nèi)就會出現(xiàn)很多的可燃性材料，建筑內(nèi)部也常常會出現(xiàn)很多的物品隨意擺放的問題，出現(xiàn)大量的電線和電纜，導致一旦出現(xiàn)小的火星都會引發(fā)一場大火的情況。

（三）消防管理存在問題

高層建筑在消防管理方面面臨著很多的問題，高層建筑中存在著很多的消防設施，通常有火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、自動防排煙系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)都是一些技術比較先進的系統(tǒng)，高層建筑中的很多消防管理人員都是沿用的以前的保安人員，其在工作中不能對對這些系統(tǒng)進行很好的利用，這樣就導致火災發(fā)生時沒法及時進行處理。

三、高層建筑防火設計要點

（一）鋼筋混凝土結構的耐火穩(wěn)定性設計

火災中高溫作用后，混凝土構件的強度決定于鋼筋與混凝土之間的摩擦力、鋼筋表面與水泥之間的膠結力、混凝土和鋼筋接觸面的機械咬合力，所以鋼筋混

凝土構件的防火設計首先考慮混凝土強度，方法如下：

首先，通過活性細粉如硅灰、耐熱粉煤灰和減水劑、泵送劑的使用，在保證強度等級的情況下盡可能減少單位水泥用量；

其次，盡可能選用高溫下體積較穩(wěn)定的骨料；

再次，適當增加保護層厚度，延長構件的耐火極限，緩解因鋼筋膨脹系數(shù)大于混凝土而引起的構件破壞。

（二）防火分區(qū)的控制

防火分區(qū)包括水平和豎向兩種。水平防火分區(qū)是當住宅建筑樓層面積超過一定規(guī)模時，應用防火墻、防火門及防火卷簾等將各樓層在水平方向分隔為兩個或幾個防火分區(qū)，緊靠防火墻防火墻兩側的門窗洞口之間最近邊緣的水平距離不應小于2米，當小于2米時，應采用固定的乙級防火門窗。《高規(guī)》要求 19 層及 19 層以上住宅每個防火分區(qū)控制在 1000 平方米以內(nèi)；10層至18層住宅每個防火分區(qū)在1500平方米以內(nèi)。豎向防火分區(qū)的概念是指上、下層間分別以耐火極限不低于1.5 小時或 1 小時的樓板等構件進行防火分隔。

一般說來，豎向防火分區(qū)為每層一個分區(qū)，或二至三個樓層一個分區(qū)。對單元或住宅而言，由于上、下層間的鋼筋混凝土樓板完全可以起到阻滯火勢向上蔓延的作用，因此豎向防火分區(qū)的重點是對建筑內(nèi)部的垃圾道、設備管井、空調管道及樓、電梯間實行防火阻隔，還要特別注意的是上下樓層的窗檻墻高度的控制大于 1.2 米，最大限度地降低火勢蔓延速度，控制火災燃燒面積。

（三）設必要的安全的疏散通道和避難層

消防安全的重中之重是人身安全，所以安全疏散設計就成為建筑防火設計中最根本、最關鍵的技術，安全疏散設計的目標就是要保證建筑內(nèi)人員疏散完畢的時間必須小于火災發(fā)展到危險狀態(tài)的時間。安全疏散設計的重點是安全出口、疏散出口、安全疏散通道的數(shù)量、寬度、位置和疏散距離，每個防火分區(qū)必須設置兩個安全出口；疏散路線必須滿足室內(nèi)最遠點到房門，房門到最近樓梯間的行走距離限值；疏散出口應分散設置，選用合適的疏散樓梯形式，地上與地下不共用

樓梯間，疏散方向應盡量為雙向疏散；疏散寬度足夠。設計中設置防煙樓梯間和封閉樓梯間，應急照明和疏散指示標志等為人員疏散提供條件。

（四）做好給排水消防設計

1、自動噴水滅火系統(tǒng)

（1）走道噴頭

為了及時對走道進行滅火，設計人員應按照相關規(guī)定將走道噴頭的數(shù)量設定在八個或八個以下。同時，為了保證走道噴頭與走道支線水管相匹配，設計人員應將走道噴頭與配水管或其支管接連。此外，在布置管線的設計上，設計人員還應考慮到暖氣管道和電力設備的線路等實際問題。

（2）配水管入口的減壓設備

設計人員在針對高層建筑的自動噴水滅火系統(tǒng)的配水管入口進行減壓設計時，應考慮到兩個方面的問題。首先，要充分考慮到高層建筑的高度和水力在運行過程中所產(chǎn)生的損失。其次，設計人員及時針對水泵的揚程情況進行相應的計算，以能夠準確的掌握配水管入口處的壓力，以設計出相應的減壓方案。

（3）試水裝置

試水裝置存在于自動噴水滅火系統(tǒng)的末端。設計人員要依據(jù)試水出水口的相關流量系數(shù)和相關要求設置出相匹配的試水裝置。然后，設計人員在根據(jù)相應的試水裝置，設計出間接排放的排水管，以防止漏水情況的發(fā)生。

（4）信號閥

信號閥的位置應該設置在報警閥的出口處，以保證高層建筑中的人員能夠及時的看到信號閥或聽到報警閥。同時，相關人員要保證信號閥不會給排水消防提供錯誤指示。

（5）增壓泵

增壓泵能夠對高層建筑給排水消防提供足夠的排水壓力，以保證水源的正常排出。相關人員在設置增壓泵時應對增壓泵的排水量進行要求，使其能夠滿足對一股水柱的增壓。與此同時，相關人員還可以通過添加增壓設施或者將水箱的位置抬高等辦法嚴格控制增壓泵的揚程。

2、消火栓

設計人員要依據(jù)高層建筑物的所需用水量和建筑物的自身情況在高層建筑的相應位置安放相應數(shù)量的消火栓。同時，在建筑物每一層的消火栓都要保證有能夠達到室內(nèi)任何位置的水柱。此外，相關人員還要對消火栓配備相應的減壓裝置，以避免消火栓壓力太大或者損壞的情況發(fā)生。

（五）防排煙設計方面

高層建筑火災死亡人數(shù)中 60% 以上均死于煙氣，因此，防排煙設計是建筑防火中必不可少的環(huán)節(jié)。防排煙方式分為兩類，一是自然方式，即通過外窗、陽臺、凹廊及至豎井將煙排出。二是機械方式，它又分為防煙和機械排煙兩種，自然方式因易受風向、地區(qū)影響而效果難以保證，因此，國家規(guī)定居住建筑超過 100 米時不應采用自然方式排煙。在居住建筑中設置天井，使位于內(nèi)部的防煙樓梯間、消防電梯前室等向其開窗自然排煙，是非常有效的方式，同時，豎井亦可用于地下層的樓梯間，對平時采光、通風及火災時排煙均很有利，對機械方式而言，其防煙主要用于防煙樓梯間及合用前室等部位，機械排煙則主要用于一些封閉空間、中庭、地下室及疏散走道等。

參考文獻

[1]GB50045-95高層民用建筑設計防火規(guī)范（2005年版）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]丁承.高層建筑防火設計淺析[J].價值工程，2011.21.