淺談高層建筑設(shè)計(jì)及火災(zāi)預(yù)防措施

于春林

(鞍山市公安消防支隊(duì)，遼寧 鞍山 210300)

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人們生活水平的不斷提高，高層建筑在我國城市建筑的建設(shè)中迅猛發(fā)展，數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，規(guī)模和高度不斷提升，高則上百層幾百米、少則十幾層幾十米，使高層建筑逐漸成為日常生活、辦公和消費(fèi)娛樂的重要場(chǎng)所。由于高層建筑具有自身火災(zāi)危險(xiǎn)性高、救援難、人員傷亡大等特點(diǎn)[1]，因此，做好高層建筑的火災(zāi)預(yù)防工作越來越重要。筆者結(jié)合“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)及火災(zāi)預(yù)防措施進(jìn)行分析。

一、高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)

(一)火勢(shì)猛烈，蔓延速度極快

高層建筑裝修豪華，室內(nèi)含有大量的可燃物質(zhì)，如家具、窗簾、地毯、吊頂裝飾等，發(fā)生火災(zāi)時(shí)燃燒猛烈。高層建筑的豎向井道多，如電梯井、樓梯井、通風(fēng)井、管道井、電纜井、垃圾道、排氣道等，這些都是火災(zāi)蔓延的通路，極易形成“煙囪效應(yīng)”；加上這些豎井的抽風(fēng)作用，一旦發(fā)生火災(zāi)火勢(shì)蔓延迅速，樓層越高，抽風(fēng)越強(qiáng)，火勢(shì)越猛。據(jù)測(cè)定，初期火災(zāi)煙氣水平擴(kuò)散速度約為0.31 m·s-1，猛烈燃燒階段水平擴(kuò)散速度為0.5～0.8 m·s-1，而豎向擴(kuò)散速度高達(dá)3～4 m·s-1。

(二)滅火設(shè)備復(fù)雜，火災(zāi)撲救難度大

高層建筑消防設(shè)計(jì)立足于“自救”，其滅火設(shè)備復(fù)雜、自動(dòng)化程度高，只要任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，滅火設(shè)施便不能充分發(fā)揮作用。撲滅初期火災(zāi)至關(guān)重要，但現(xiàn)場(chǎng)人員大多不會(huì)或無力使用滅火設(shè)備，等消防人員全副武裝從駐地趕到現(xiàn)場(chǎng)，登上高樓，不僅體力消耗大，還可能與消控中心和水泵房等聯(lián)系不便、配合困難，加之樓高風(fēng)大、火勢(shì)猛烈，消防隊(duì)員在高熱、濃煙下操作，比一般火場(chǎng)撲救難度大得多。目前，國產(chǎn)登高消防車輛尚不能滿足高層建筑安全疏散和撲救火災(zāi)的需要，不能將人員及時(shí)疏散到室外。

(三)人員集中，自救和疏散困難多

由于高層建筑內(nèi)往往人員眾多，不少公共活動(dòng)場(chǎng)所人員相對(duì)集中，加上樓層多、垂直疏散距離長(zhǎng)，疏散到室外地面、屋頂直升飛機(jī)停機(jī)坪或避難層所需時(shí)間也相應(yīng)要長(zhǎng)，所以發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員自救和疏散難度大，極容易造成重大人員傷亡事故。同時(shí)，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，常因通信聯(lián)絡(luò)失控，往往造成下層發(fā)生火災(zāi)而上層未知其事，尤其是在高層酒店中，人員眾多，人地生疏，更易導(dǎo)致慘重事故。

二、高層建筑消防設(shè)計(jì)體系

與多層建筑火災(zāi)撲救相比，高層建筑火災(zāi)存在撲救難度較高、滅火用水供應(yīng)難度較大、人員疏散困難等問題，增加了火災(zāi)撲救困難程度。另外，高層建筑功能復(fù)雜、火災(zāi)荷載大，也在一定程度上增大了高層建筑火災(zāi)預(yù)防的難度。高層建筑火災(zāi)預(yù)防和火災(zāi)撲救已成為世界性難題，因此，做好高層建筑設(shè)計(jì)并組織嚴(yán)密施工，是做好高層建筑火災(zāi)預(yù)防、把好源頭關(guān)的重要環(huán)節(jié)。

首先，在高層建筑規(guī)劃期間，要考慮城市常年主導(dǎo)風(fēng)向、節(jié)約用地以及熱輻射作用、消防車道、火災(zāi)撲救等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理規(guī)劃高層建筑的平面布局，盡量避免由于先期考慮不足導(dǎo)致建成后存在先天性隱患。目前由于城市征地緊張，往往在實(shí)際布局中出現(xiàn)消防撲救面不足或撲救場(chǎng)地設(shè)計(jì)位置不正確的現(xiàn)象。

其次，在高層建筑設(shè)計(jì)期間，供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著較為重要的作用，但是受到建筑高度、功能性復(fù)雜等因素影響，高層建筑供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常存在著管線復(fù)雜性較強(qiáng)、分區(qū)較多、管線系統(tǒng)受壓加大、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)復(fù)雜性較強(qiáng)以及水泵運(yùn)行期間管線超壓等問題[2]。針對(duì)管線超壓?jiǎn)栴}，設(shè)計(jì)人員通常結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用不同方法，例如，使用多臺(tái)小流量泵并聯(lián)的方法對(duì)大流量泵進(jìn)行替代，使用曲線平緩水泵，在水泵出水管處安裝相應(yīng)的安全設(shè)備等。結(jié)合消防實(shí)戰(zhàn)滅火特點(diǎn)和規(guī)律總結(jié)，這些消防設(shè)施除在自救過程中能發(fā)揮比較積極的作用外，在滅火實(shí)戰(zhàn)中的作用不大。

再次，由于建筑高度和體量的影響，以及可開啟外窗(特別是公共區(qū)域)面積受限，防排煙設(shè)計(jì)在高層建筑中也有著較為重要的地位?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)的煙氣將直接影響人員的生命安全，良好的防排煙設(shè)計(jì)將對(duì)保護(hù)樓內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)安全起到至關(guān)重要的作用。高層民用建筑防排煙系統(tǒng)主要在消防電梯前室、防煙樓梯間、合用前室等設(shè)施中安裝防煙設(shè)施，在無窗以及存在固定窗房間、地下室等安裝相應(yīng)的排煙系統(tǒng)。

另外，自動(dòng)消防系統(tǒng)對(duì)于高層建筑的消防安全具有重要意義。高層建筑自動(dòng)消防系統(tǒng)主要是由聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)以及智能化警報(bào)系統(tǒng)組合而成。智能化警報(bào)系統(tǒng)主要利用各種探測(cè)設(shè)備形成的大規(guī)模警報(bào)系統(tǒng)，第一時(shí)間明確火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)。聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要是由自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、送風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)組合而成。利用聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)撲救初期火災(zāi)，使用送風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)降低火災(zāi)地點(diǎn)的煙霧含量，可提高人員逃生概率。隨著高層建筑使用時(shí)間增加，自動(dòng)消防系統(tǒng)中各種運(yùn)行問題發(fā)生概率也逐漸提升，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)管理與維護(hù)也是現(xiàn)階段高層建筑管理的主要工作之一。

三、高層建筑火災(zāi)預(yù)防措施

(一)使用探測(cè)設(shè)備，增添故障記錄功能

火災(zāi)探測(cè)設(shè)備主要有光感探測(cè)設(shè)備、感溫探測(cè)設(shè)備、感煙探測(cè)設(shè)備以及可燃?xì)怏w探測(cè)設(shè)備等，可較好地對(duì)可燃?xì)怏w泄漏以及火災(zāi)發(fā)生等進(jìn)行探測(cè)，其高效運(yùn)行可早期發(fā)現(xiàn)火情并預(yù)警，因此應(yīng)對(duì)探測(cè)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的檢測(cè)維護(hù)，同時(shí)相關(guān)維修人員應(yīng)充分了解探測(cè)設(shè)備的維修方法[3]。但在高層建筑施工中，一些施工單位對(duì)探測(cè)設(shè)備重要性認(rèn)識(shí)不足，為了降低成本，經(jīng)常使用劣質(zhì)產(chǎn)品，有的使用單位將存在故障的探測(cè)設(shè)備等進(jìn)行人為隔離，導(dǎo)致高層建筑中相關(guān)區(qū)域的探測(cè)設(shè)備在關(guān)鍵時(shí)刻不能發(fā)揮應(yīng)有作用。另外，各種探測(cè)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在自然環(huán)境中裸露，在濕度等因素作用下易引發(fā)誤報(bào)警問題。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)設(shè)備如不能在第一時(shí)間探測(cè)火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)并反饋火災(zāi)信號(hào)，將導(dǎo)致系統(tǒng)不能及時(shí)控制火災(zāi)，進(jìn)而對(duì)用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

使用單位應(yīng)增加自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行故障記錄功能，記錄設(shè)備運(yùn)行故障時(shí)間，工作人員不能對(duì)其進(jìn)行隨意更改。同時(shí)，維護(hù)部門可利用計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將記錄定期傳輸?shù)较啦块T，消防部門對(duì)記錄進(jìn)行充分檢測(cè)與分析就可對(duì)高層建筑進(jìn)行全面監(jiān)管，并對(duì)沒有第一時(shí)間進(jìn)行火災(zāi)隱患整改的機(jī)構(gòu)進(jìn)行督促和相應(yīng)的處罰，進(jìn)一步提高高層建筑火災(zāi)預(yù)防質(zhì)量。

(二)完善制度，強(qiáng)化設(shè)施的維護(hù)管理

一是要保障自動(dòng)消防系統(tǒng)維護(hù)與管理的落實(shí)。以某市為例，該市高層建筑12 520棟，但消防監(jiān)管機(jī)構(gòu)的監(jiān)管能力有限，若只依靠消防管理人員對(duì)高層建筑自動(dòng)消防系統(tǒng)進(jìn)行全面的維護(hù)與管理，則會(huì)因精力不足導(dǎo)致出現(xiàn)火災(zāi)隱患，增大火災(zāi)發(fā)生概率。因此，應(yīng)對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，嚴(yán)格落實(shí)相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)責(zé)任，并加強(qiáng)對(duì)維護(hù)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，全面提升設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行質(zhì)量。

二是要制定完善的記錄登記制度。運(yùn)行記錄、零件更新記錄、維修養(yǎng)護(hù)記錄等，對(duì)高層自動(dòng)消防系統(tǒng)的管理與維護(hù)有著直接的影響與作用。對(duì)相關(guān)記錄進(jìn)行檢測(cè)可及時(shí)確定老化部件的實(shí)際位置，提高維修質(zhì)量，因此維保單位應(yīng)根據(jù)高層建筑特性和實(shí)際維護(hù)情況建立完善的系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)登記[4]。利用完善的維修管理系統(tǒng)，可提高高層建筑自動(dòng)消防系統(tǒng)維修與管理力度，在一定程度上降低其運(yùn)行故障。

三是要提高相關(guān)工作人員的綜合素質(zhì)。相關(guān)工作人員24小時(shí)對(duì)高層自動(dòng)消防系統(tǒng)負(fù)責(zé)，無關(guān)的工作人員不能對(duì)其進(jìn)行觸動(dòng)。維護(hù)人員應(yīng)受過較為嚴(yán)格的訓(xùn)練，并具有相應(yīng)的從業(yè)資格。值班人員應(yīng)充分了解系統(tǒng)的使用原理與操作需求，并掌握自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)警報(bào)范圍與探測(cè)范圍。

(三)完善功能，進(jìn)行科學(xué)合理的防火設(shè)計(jì)

一是設(shè)置防火分隔設(shè)施。要按照規(guī)范要求，采取相應(yīng)措施，合理劃分防火分區(qū)，同時(shí)還應(yīng)注意重點(diǎn)部位的防火分隔。高層建筑中邊營(yíng)業(yè)邊施工的現(xiàn)象普遍存在，要確保其消防安全，必須將施工區(qū)與其他部位隔開，搭建臨時(shí)防火墻則是必不可少的。

二是合理設(shè)計(jì)疏散樓梯。高層建筑疏散樓梯是保障人員疏散安全的重要通道，設(shè)計(jì)原則是疏散樓梯能在火災(zāi)時(shí)防火且不聚集煙氣。因此，一類高層公共建筑和建筑高度大于32 m的二類高層公共建筑，其疏散樓梯應(yīng)采用防煙樓梯間；裙房和建筑高度不大于32 m的二類高層公共建筑應(yīng)采用封閉樓梯間。公共建筑疏散樓梯的數(shù)量應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，且不應(yīng)少于2部，并分散布置，這樣有利于人員多個(gè)方向疏散，避免人流擁擠。當(dāng)分散布置確有困難且從任一疏散門至最近疏散樓梯間入口的距離不大于10 m時(shí)，可采用剪刀樓梯間。

高層住宅建筑的疏散樓梯應(yīng)根據(jù)建筑高度、單元建筑面積、戶門至最近安全出口的距離等合理布置疏散樓梯的數(shù)量及形式。值得注意的是樓梯間是火災(zāi)時(shí)人員在建筑內(nèi)豎向疏散的唯一通道，因此，高層住宅建筑的戶門不應(yīng)直接開向樓梯間的前室。同時(shí)，還應(yīng)該注意由于住宅建筑的特殊性，住宅建筑單元的疏散樓梯分散布置確有困難的可采用剪刀樓梯間，但當(dāng)兩部剪刀樓梯間共用前室時(shí)，進(jìn)入剪刀樓梯間前室的入口應(yīng)該位于不同方位，且入口之間的距離不小于5 m。

三是合理設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)。高層建筑內(nèi)的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室、避難區(qū)域等，都是建筑物著火時(shí)的安全疏散、救援通道。為有效控制火災(zāi)煙氣的流動(dòng)蔓延，降低撲救工作難度，應(yīng)合理設(shè)計(jì)高層建筑的防排煙系統(tǒng)?；馂?zāi)時(shí)，可通過開啟外窗等自然排煙設(shè)施將煙氣排出，亦可采用機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙設(shè)施，使煙氣不致侵入疏散通道或疏散安全區(qū)內(nèi)。高層建筑中的歌舞娛樂放映游藝場(chǎng)所、中庭、經(jīng)常有人停留或可燃物較多的房間均應(yīng)根據(jù)其使用面積及所在位置相應(yīng)設(shè)置自然排煙窗或機(jī)械排煙設(shè)施，地上無窗房間的排煙設(shè)置應(yīng)與地下建筑的排煙要求一致。同時(shí)，在排煙設(shè)計(jì)的過程中，要合理劃分防煙分區(qū)，并根據(jù)相關(guān)要求正確計(jì)算防排煙風(fēng)機(jī)的最小排煙量，以確保煙氣有效及時(shí)排出。

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