高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)研究

文/大地建筑事務(wù)所（國(guó)際） 吳明哲 李 典

近年來，我國(guó)高層建筑火災(zāi)頻發(fā)，建筑消防尚存大量不足，災(zāi)害后易造成巨大社會(huì)危害。消防安全設(shè)計(jì)需根據(jù)高層建筑實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)消防安全疏散問題的研究，做好應(yīng)急預(yù)案，火災(zāi)發(fā)生后第一時(shí)間做出反應(yīng)，幫助群眾快速逃離。

1 高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)

1.1 火勢(shì)蔓延快

高層建筑不同于一般建筑，內(nèi)部管道數(shù)量較多，火災(zāi)發(fā)生后，短時(shí)間內(nèi)火勢(shì)迅速蔓延易造成極大危害，即“煙囪效應(yīng)”。高層建筑因有管道井、電梯間和樓梯間等多個(gè)垂直井道，火災(zāi)發(fā)生后會(huì)形成立體火勢(shì)，導(dǎo)致建筑內(nèi)部大面積燃燒，造成極大危害。

1.2 人員密集

高層建筑多為寫字樓、住宅或大型商場(chǎng)，人員密集且因其垂直長(zhǎng)度較長(zhǎng)，人流疏散難度大，一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑內(nèi)人員因內(nèi)心恐慌，短時(shí)間內(nèi)很難完成安全疏散。

1.3 裝備不足，消防能力有限

我國(guó)高層建筑消防安全疏散能力有限，目前常用的消防救援云梯實(shí)際高度100m，但從實(shí)際情況看，難以滿足現(xiàn)代高層建筑的救援要求。高層建筑樓頂可鋪設(shè)停機(jī)坪并利用直升機(jī)輔助完成相應(yīng)救援工作，但火勢(shì)較猛時(shí)，直升機(jī)難以靠近高層建筑，增大了人員逃生難度。

2 消防安全疏散設(shè)計(jì)的主要問題

2.1 思想問題

消防安全疏散是建筑防火設(shè)計(jì)中最主要的問題，關(guān)系到群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，故高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)需加強(qiáng)對(duì)人流的組織，傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容重視程度不夠，造成許多安全隱患，無法滿足現(xiàn)代城市建設(shè)需要：①大部分高層建筑均位于城市繁華地段，建筑投資成本較高，建設(shè)單位為降低成本，聯(lián)合設(shè)計(jì)人員暗箱操作來應(yīng)付消防審批單位的檢查；②個(gè)別施工單位為降低成本，擴(kuò)大建筑使用面積，減少建筑安全疏散通道與出口，壓縮樓梯間、走廊等位置的面積，導(dǎo)致安全疏散通道無法滿足人流疏散需要，發(fā)生火災(zāi)后無法及時(shí)疏散群眾。

2.2 設(shè)計(jì)問題

在建筑消防電梯設(shè)計(jì)方面，多數(shù)開發(fā)商擅自將消防電梯改為普通電梯，在消防前室設(shè)置各種豎井，且將前室口設(shè)置于走道排煙口附近，導(dǎo)致排煙氣流與疏散方向相對(duì)；在建筑樓梯間設(shè)計(jì)方面，為擴(kuò)大可利用的建筑空間，開發(fā)商大多盡量壓縮建筑樓梯間的面積，增加其他設(shè)備面積，無法為防煙消防安全疏散提供足夠面積，故建設(shè)單位也多忽略防煙排煙和自然通風(fēng)設(shè)計(jì)。

3 設(shè)計(jì)原則

近年來，我國(guó)高層建筑快速發(fā)展，高層建筑設(shè)計(jì)若無完備的消防安全疏散設(shè)計(jì)會(huì)造成嚴(yán)重社會(huì)危害，無法被審批通過，故消防安全疏散設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，設(shè)計(jì)過程需遵循各類原則，減少錯(cuò)誤操作，具體原則如下。

1）應(yīng)深入調(diào)研安全疏散內(nèi)容，一些高層建筑設(shè)計(jì)表面看安全程度較高，但實(shí)際火災(zāi)時(shí)，因缺乏專業(yè)指導(dǎo)，安全通道擁堵，災(zāi)后易引發(fā)不同程度的安全事故，故需采取相應(yīng)解決措施。

2）消防救援需通過嚴(yán)格的消防安全技術(shù)管理規(guī)范來控制，最大程度滿足規(guī)范要求，保證建筑內(nèi)人員可快速疏散至安全區(qū)域。

3）高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)模擬火災(zāi)發(fā)生后的消防安全疏散方案，提升安全防火意識(shí)，通過消防模擬修正設(shè)計(jì)。

4 消防安全疏散設(shè)計(jì)的有效措施

4.1 科學(xué)設(shè)計(jì)防火分區(qū)

火災(zāi)發(fā)生后，危害群眾生命的因素有溫度、一氧化碳濃度、煙氣等，這些因素均能在可利用的安全疏散時(shí)間內(nèi)排除，故需盡量延長(zhǎng)可利用的安全疏散時(shí)間，使其與人體耐受度相適應(yīng)，從而保證安全疏散的有效性。建筑應(yīng)合理設(shè)置防火分區(qū)和滅火系統(tǒng)。

1）防火分區(qū) 指在建筑設(shè)計(jì)中利用防火墻、防火門窗將建筑劃分成不同區(qū)域（見圖1），通過分區(qū)控制火勢(shì)蔓延，減少煙氣產(chǎn)生，延長(zhǎng)可利用的安全疏散時(shí)間。防火分區(qū)設(shè)計(jì)需注意以下問題：玻璃幕墻內(nèi)可設(shè)置實(shí)體群墻，墻高大于0.8m，耐火極限大于2h；建設(shè)1個(gè)貫穿中庭的防火分區(qū)；建筑中設(shè)置防煙樓梯間，用防火卷簾隔開，電梯耐火極限需大于2h。

圖1 防火分區(qū)示意

2）滅火系統(tǒng) 火災(zāi)初期，滅火系統(tǒng)保證能正常運(yùn)行，控制火勢(shì)蔓延、煙氣和一氧化碳；根據(jù)建筑實(shí)際情況設(shè)計(jì)滅火系統(tǒng)，原因在于災(zāi)后會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，干擾空間環(huán)境判斷，也對(duì)人的身體造成嚴(yán)重危害；采用自動(dòng)滅火和排煙裝置，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，若火勢(shì)較小可撲滅火情、阻止火勢(shì)蔓延并疏散建筑內(nèi)的煙氣；設(shè)置消防控制系統(tǒng)，在樓梯間適當(dāng)加大風(fēng)力，科學(xué)控制排煙及照明系統(tǒng)。

4.2 合理設(shè)計(jì)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

群眾反應(yīng)時(shí)間指火災(zāi)預(yù)警發(fā)出后從建筑內(nèi)疏散到全部撤離至安全區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間。人員疏散時(shí)間越短，逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的成功幾率越大，故建筑物內(nèi)要設(shè)置科學(xué)靈敏的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)建筑物的功能和特點(diǎn)，選擇適合的報(bào)警裝置。大多數(shù)高層建筑都采用感溫、感煙探測(cè)器，及時(shí)為人員發(fā)送報(bào)警信號(hào)，延長(zhǎng)安全疏散時(shí)間。

合理設(shè)置安全消防廣播系統(tǒng)，在火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到建筑火災(zāi)發(fā)生后，通過消防廣播系統(tǒng)向建筑內(nèi)人員傳遞警報(bào)信號(hào)，引導(dǎo)人員避開火源，迅速撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，故需保證建筑內(nèi)各角落人員都能聽到廣播警報(bào)信號(hào)。根據(jù)高層建筑自身特點(diǎn)，需合理設(shè)置火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，縮短人員的反應(yīng)時(shí)間并增加疏散時(shí)間。火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)可利用光感、光溫感及煙感等功能進(jìn)行設(shè)置。

4.3 安全疏散距離設(shè)計(jì)

高層建筑中的安全疏散距離極為重要，建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)范已明確了安全疏散距離設(shè)計(jì)的參考數(shù)值，但實(shí)際把握仍有一定難度，安全疏散距離設(shè)計(jì)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。

1）安全出口設(shè)計(jì)時(shí)，采用平開門作為安全門，門開啟時(shí)，不能對(duì)人員撤離造成不良影響，不能將門檻設(shè)置于空間狹小、人員密集的區(qū)域。

2）加強(qiáng)安全距離設(shè)置，確保火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員迅速撤離。

3）在嚴(yán)密計(jì)算基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)樓梯，適當(dāng)控制樓梯寬度和數(shù)量，科學(xué)布置疏散樓梯，根據(jù)不同安全出口容納的人員數(shù)量和相應(yīng)的安全距離科學(xué)確定樓梯數(shù)量及位置。

4.4 消防登高面和避難層設(shè)計(jì)

我國(guó)消防部門采用消防作業(yè)中的云梯高度標(biāo)準(zhǔn)已難以滿足現(xiàn)代高層建筑需求，故高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好消防登高面設(shè)置和避難層設(shè)計(jì)。消防登高面應(yīng)結(jié)合消防建筑高度及消防工作實(shí)踐合理性進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理選擇消防登高場(chǎng)地，盡量降低建設(shè)難度。因高層建筑距地高度較遠(yuǎn)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)無法利用電梯疏散。

實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，考慮到安全因素，設(shè)置避難層不僅可最大程度減少逃離距離，還可降低投資成本。從我國(guó)高層建筑設(shè)計(jì)實(shí)際情況看，避難層主要分為與設(shè)備層結(jié)合設(shè)計(jì)和專門設(shè)計(jì)2種方式，前者占地面積小且能提供避難功能，但設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，后者可在火災(zāi)發(fā)生時(shí)提供專業(yè)避難設(shè)施。應(yīng)根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況確定設(shè)計(jì)方式，若建筑總高度超過100m，須嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)避難層，多選擇12～15層區(qū)域設(shè)計(jì)首個(gè)避難層，依次規(guī)律設(shè)置其他避難層，通常采用全敞開、半敞開及封閉式的設(shè)計(jì)方式：全敞開避難層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)需全部敞開，故多存在于建筑頂層；半敞開避難層周邊的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需留約1m的防護(hù)墻，頂端通氣窗可自然通風(fēng)，確保人員在等待救援過程中不受煙氣危害；封閉式避難層設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于防火墻，保證墻體的高耐火性，此外，照明設(shè)備、暖通和排煙等系統(tǒng)也是避難層不可或缺的設(shè)計(jì)要素。

4.5 應(yīng)急照明和指示標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)

應(yīng)急照明和指示標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)極為重要，需保證人員在逃生疏散過程中的正常照明，疏散指示標(biāo)識(shí)需有連續(xù)性，安全逃生出口的指示方向也應(yīng)堅(jiān)持就近設(shè)計(jì)原則，盡可能摒棄雙向疏散標(biāo)識(shí)，避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)，因標(biāo)志不明確延誤逃生時(shí)機(jī)。沿疏散走道設(shè)置的燈光疏散指示標(biāo)識(shí)，需保證間距在20m內(nèi)，帶形區(qū)域的燈光疏散標(biāo)識(shí)需保證間距在10m內(nèi)。在人員較多的重要場(chǎng)所內(nèi)，需設(shè)置不間斷發(fā)光的逃生標(biāo)識(shí)，為疏散提供最大便利。

5 結(jié)語

高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)是一項(xiàng)關(guān)乎人民生命財(cái)產(chǎn)安全的工作，要充分考慮高層建筑的實(shí)際情況，確保消防設(shè)計(jì)科學(xué)合理，消防設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)消防規(guī)范要求，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供可靠保障。