建筑防火技術(shù)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

宋作俊

（沂源縣消防救援大隊(duì)，山東 淄博 256100）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展與進(jìn)步，推動(dòng)了現(xiàn)代化建設(shè)的整體進(jìn)程。特別是當(dāng)下城市建設(shè)的效率不斷的提升，讓建筑也呈現(xiàn)出全新的發(fā)展態(tài)勢(shì)，出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑物。但是，由于建筑規(guī)模的不斷提升，功能也越來(lái)越復(fù)雜，因此就為火災(zāi)事件留下了一定的安全隱患。在高層建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)中，需要格外的重視起防火設(shè)計(jì)工作。特別是在施工中以及竣工后的維護(hù)工作，也要加強(qiáng)相關(guān)的防火處理，并讓相關(guān)設(shè)計(jì)與施工人員，明確防范火災(zāi)的重要價(jià)值，以此保證建筑項(xiàng)目在投入使用之后，可以起到較高的防火效果。

1 高層建筑火災(zāi)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)

1.1 火災(zāi)撲救難度大

當(dāng)前，隨著我國(guó)建筑事業(yè)不斷地發(fā)展，所使用的各種消防設(shè)施，在可操作性高度上，始終在100m 的標(biāo)準(zhǔn)之下[1]。因此，一旦建筑項(xiàng)目超出了100m 的高度，就會(huì)使高層建筑所發(fā)生的火災(zāi)，無(wú)法得到消防車(chē)的及時(shí)撲救，讓火勢(shì)得不到及時(shí)的控制。例如在過(guò)去的高層建筑的起火案例來(lái)看，很多時(shí)候都是由于消防設(shè)施無(wú)法很好的發(fā)揮出應(yīng)有的作用，以此導(dǎo)致火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延，造成了較為嚴(yán)重的損失。

1.2 人員疏散難度高

在火災(zāi)環(huán)境里，由于受到濃煙的影響，使能見(jiàn)度較低，一旦被人體長(zhǎng)時(shí)間的吸入，就會(huì)導(dǎo)致人員的生命安全受到威脅。同時(shí)，在高層建筑中，其建筑面積較大、樓層也較高，使高層建筑的火勢(shì)發(fā)展極為迅速，這樣就會(huì)在樓梯間也會(huì)出現(xiàn)大量的濃煙，以此讓人員的疏散受到嚴(yán)重的影響[2]。

1.3 火災(zāi)溫度較高

高層建筑的建設(shè)中，其使用的施工材料都是一些高分子材料，因此一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)導(dǎo)致讓整個(gè)建筑物都處于一個(gè)密封的狀態(tài)下，因此物質(zhì)在無(wú)法充分燃燒的情況下，就會(huì)產(chǎn)生一些有毒的氣體，因此人體在吸入之后，導(dǎo)致發(fā)生中毒的情況。另外，在當(dāng)下的建筑材料使用上，很多都是一些保溫隔熱性能的材料。因此，也會(huì)在實(shí)際的燃燒過(guò)程中，不利于人員的疏散[3]。

2 高層建筑防火設(shè)計(jì)面臨的難點(diǎn)以及解決措施

2.1 舉高消防車(chē)與消防直升機(jī)的作用有限

高舉消防車(chē)一旦超出了固定的高度，就會(huì)導(dǎo)致建筑外墻無(wú)法得到救援，以此就讓舉高消防車(chē)的使用受到嚴(yán)重的影響，無(wú)法發(fā)揮滅火的作用[4]。而對(duì)于一些消防直升機(jī)而言，在使用的過(guò)程中，會(huì)受到停放場(chǎng)地方面的影響，使雖然可以對(duì)來(lái)到停機(jī)坪上的一些被困人員進(jìn)行救援，但是對(duì)于建筑物內(nèi)部的被困人員無(wú)法進(jìn)行救援。

因此，就需要在未來(lái)的設(shè)計(jì)中，對(duì)舉高消防車(chē)進(jìn)行優(yōu)化及改進(jìn)，完成高層建筑的滅火處理工作。

2.2 消防滅火設(shè)施裝備不完善

應(yīng)用消防滅火設(shè)施裝配進(jìn)行處理，會(huì)大大延長(zhǎng)救援的實(shí)際時(shí)間，同時(shí)也導(dǎo)致讓火勢(shì)得到進(jìn)一步的蔓延，并不利于火災(zāi)方面的撲救[5]。因此，為了就要積極的進(jìn)行消防滅火設(shè)施的完善和創(chuàng)新，以此可以應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景下的消防設(shè)備使用。

2.3 消防滅火設(shè)計(jì)裝備不完善

當(dāng)前，我國(guó)在固定消防設(shè)施的設(shè)計(jì)上，存在無(wú)法滿(mǎn)足使用的問(wèn)題，同時(shí)由于該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，加上工作人員管理不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)再次出現(xiàn)之后無(wú)法及時(shí)被撲滅。在保證對(duì)其設(shè)備進(jìn)行充分準(zhǔn)備的同時(shí)，還需要在日后工作開(kāi)展中，針對(duì)性地進(jìn)行管理工作指導(dǎo)。

2.4 建筑材料

對(duì)于很多建筑企業(yè)而言，出于經(jīng)濟(jì)利益的考量，使在材料的選擇上，始終都會(huì)影響到建筑工程項(xiàng)目的安全性，無(wú)法從建筑的防火角度進(jìn)行建設(shè)[6]。因此，就需要在未來(lái)的工作中，事先選擇合理的建筑材料，以此保障高層建筑的消防合理性以及安全性。

3 建筑防火技術(shù)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程以及內(nèi)容

3.1 技術(shù)應(yīng)用流程

高層建筑的防火設(shè)計(jì)工作，是一種十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程項(xiàng)目，會(huì)涉及很多的設(shè)計(jì)流程。首先，需要基于建筑物的實(shí)際用途以及功能，對(duì)當(dāng)下的火災(zāi)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。其次，還要符合我國(guó)國(guó)家以及行業(yè)中的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，能夠基于科學(xué)合理的方式，設(shè)計(jì)出消防方案，進(jìn)而提升消防的效果。

對(duì)火災(zāi)荷載進(jìn)行計(jì)算，屬于上述流程中的關(guān)鍵。應(yīng)當(dāng)首先明確物體的熱值，在該基礎(chǔ)上，按照如下公式，對(duì)荷載進(jìn)行計(jì)算：

上述公式中，Q代表荷載，Qp代表熱值。如需要對(duì)單獨(dú)的某一個(gè)房間進(jìn)行計(jì)算，則可以考慮對(duì)火災(zāi)荷載密度進(jìn)行計(jì)算，具體公式如下：

上述公式中，q代表火災(zāi)荷載密度，Q代表荷載，Af代表某一個(gè)房間的面積。在計(jì)算完成后，便可對(duì)最終的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，并確定最終方案。

3.2 技術(shù)應(yīng)用方案

首先，需要明確出設(shè)計(jì)的具體范疇。在設(shè)計(jì)之前，要對(duì)建筑物的性質(zhì)、功能以及特征進(jìn)行全方位的考量，并明確出建筑物的各樓層具體布局，以此設(shè)計(jì)出防火重難點(diǎn)，制定出針對(duì)性的防火設(shè)計(jì)方案，這樣才可以形成科學(xué)合理的設(shè)計(jì)形式。

其次，要進(jìn)行消防安全目標(biāo)的確定。在建筑防火設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)方面，為的是盡可能地減少損失，對(duì)建筑物中的人員與財(cái)產(chǎn)起到保護(hù)作用。在功能目標(biāo)的設(shè)計(jì)方面，是一種基于人身的安全考量，因此在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以第一時(shí)間將人員轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)好的安全區(qū)域，避免火災(zāi)對(duì)人員造成進(jìn)一步威脅。而在績(jī)效目標(biāo)以及指標(biāo)方面，則是要能對(duì)當(dāng)下的功能指標(biāo)進(jìn)行全面的細(xì)化分析，并利用合理的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)、功能目標(biāo)的設(shè)計(jì)[7]。另外，績(jī)效指標(biāo)方面，也是一種對(duì)于當(dāng)下項(xiàng)目消防設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性的評(píng)估與評(píng)價(jià)。最后，還要在設(shè)計(jì)方案制定完成后，及時(shí)對(duì)定下的預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行綜合性的分析與評(píng)估，以此避免出現(xiàn)遺漏問(wèn)題。

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)層消防

首先需要設(shè)計(jì)出防火分區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)層是一種在高層建筑中的主題空間，以此成了當(dāng)下進(jìn)行火災(zāi)消防設(shè)計(jì)的重要組成部分。因此，在對(duì)建筑內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要將室內(nèi)空間由實(shí)體墻進(jìn)行分離。但是由于在建設(shè)實(shí)體墻時(shí)，基本上都是由磚與水泥構(gòu)成，以此就會(huì)存在較少的易燃物，起到一定的防火效果。同時(shí)，在這個(gè)空間進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要區(qū)分一定的防火墻，一旦出現(xiàn)了安全隱患，就可以馬上讓人員轉(zhuǎn)移到核心層。其次，在人員疏散的過(guò)程中，需要在安全性的安全疏散通道移動(dòng)，以此在對(duì)此進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，則要在可允許的范圍內(nèi)，確定出口的具體數(shù)量，并考慮到火災(zāi)出現(xiàn)之后，如何降低傷亡的出現(xiàn)。間門(mén)至最近的外部出口或樓梯間的最大距離，位于兩個(gè)安全出口之間的房間為40m，位于袋形走道兩側(cè)或盡端的房間為20m。

例如在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，大空間辦公室的構(gòu)建中，需要保證疏散口的直線距離在30mm 以上的標(biāo)準(zhǔn)。在防火區(qū)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于高度超過(guò)50m 或重要辦公樓，防火分區(qū)最大面積為1000 m2，在50m 以?xún)?nèi)的普通辦公樓，防火分區(qū)最大面積為1500m2；并需要配備自動(dòng)滅火系統(tǒng)的防火分區(qū)。具體疏散情況見(jiàn)圖1。

圖1 防火疏散情況

3.2.2 避難空間消防

當(dāng)前，在我國(guó)建筑防火的設(shè)計(jì)規(guī)范中，明確出在100m以上的高層建筑，需要委派專(zhuān)門(mén)人員，進(jìn)行人員的疏散，同時(shí)在15 層為一個(gè)單位，設(shè)置出相應(yīng)的避難空間。該空間的設(shè)計(jì)上，需要在防煙樓梯間，設(shè)計(jì)到同層錯(cuò)位以及上下層斷開(kāi)的空間，但是人員并不一定需要在避難層才可以上下。圖2 為避難空間消防設(shè)計(jì)示意圖。

圖2 避難空間消防設(shè)計(jì)示意圖

在圖2 的設(shè)計(jì)中，就是避難空間消防的設(shè)計(jì)嘗試，其中構(gòu)造出了各種創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)構(gòu)建，以此保證提供出良好的空間。

3.2.3 門(mén)窗防火

在建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，門(mén)窗一直都是設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，不僅可以有效的提升室內(nèi)的通風(fēng)以及采光的作用，同時(shí)一旦出現(xiàn)火災(zāi)，也成為逃生的重要途徑。但是我國(guó)當(dāng)下在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，始終缺乏對(duì)于建筑救援窗口的設(shè)計(jì)，因此一些業(yè)主出于安全方面的考量，都會(huì)在門(mén)窗上安裝一些防護(hù)欄，以此這樣的設(shè)計(jì)方式并不符合消防的設(shè)計(jì)需求。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，可以在每側(cè)的固定位置，都設(shè)計(jì)出救援窗口，這樣在火災(zāi)來(lái)臨時(shí)，可以為人們當(dāng)做一個(gè)良好的逃生途徑。為了保證門(mén)窗防火技術(shù)應(yīng)用良好，需要首先對(duì)防火間距進(jìn)行計(jì)算。門(mén)窗防火間距計(jì)算公式如下。

式中：S—防火間距；6—常數(shù)；B1—耐火等級(jí)；B2—其他建筑物耐火等級(jí)。

3.2.4 防火墻

雖然在當(dāng)下的建筑防火的設(shè)計(jì)中，需要不斷地進(jìn)行完善，特別是進(jìn)行防火墻方面的設(shè)計(jì)，以此其設(shè)計(jì)直接影響到人民群眾的安全性，需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。在防火墻的設(shè)計(jì)中，主要是進(jìn)行厚度設(shè)置、材料選用等方面的設(shè)計(jì)，以此讓防火墻材料不僅可以滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也可以具備較高的防火性能[8]。另一方面，還要求防火墻能夠在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，要符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才可以符合相關(guān)規(guī)定，進(jìn)而避免在火災(zāi)出現(xiàn)之后，出現(xiàn)倒塌的問(wèn)題出現(xiàn)，也為內(nèi)部的救援工作創(chuàng)造良好的條件。同時(shí)，還要在內(nèi)部裝修的過(guò)程中，需要避免對(duì)防火墻開(kāi)洞處理，以此造成防火性能的下降。

在避難層的設(shè)計(jì)中，通常情況下基于不同的維護(hù)方式，可以分為不同的幾種類(lèi)型。首先為敞開(kāi)式的避難層。在這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)中，不需要在四周安裝維護(hù)構(gòu)件，這樣的避難層設(shè)計(jì)，雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上較為的簡(jiǎn)單，同時(shí)投資上也較小，有出色的防御能力。但是在使用的過(guò)程中，往往無(wú)法有效的阻擋煙霧的入侵，同時(shí)也無(wú)法提供避雨的效果，因此并不適用于一些寒冷的區(qū)域。也有半敞開(kāi)式的避難層設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)方式需要在四周設(shè)計(jì)出1.2m 以上的防護(hù)墻，同時(shí)上半部設(shè)計(jì)出一定的窗戶(hù)，同時(shí)使用固定的金屬百葉窗。對(duì)于這種窗戶(hù)而言，可以具備著較為良好的通風(fēng)條件，同時(shí)可以進(jìn)行自然的排煙，對(duì)煙氣的入侵有較為良好的阻擋效果。其次還有封閉式的避難層設(shè)計(jì)，在四周的設(shè)計(jì)上，也使用了耐火防護(hù)墻的設(shè)計(jì)，并搭配了相應(yīng)的獨(dú)立排煙系統(tǒng)，在外墻以及隔墻的設(shè)計(jì)中，一般情況下并不需要開(kāi)窗。一旦需要開(kāi)窗，則需要安裝甲級(jí)防火門(mén)窗。對(duì)于這種避難層的設(shè)計(jì)方式，可以有效的避免煙霧的侵害，同時(shí)內(nèi)部環(huán)境溫度得到了有效的保障，并不會(huì)受到氣候方面的嚴(yán)重影響[9]。

例如在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑物內(nèi)的防火墻不宜設(shè)置在轉(zhuǎn)角位置，而是需要在轉(zhuǎn)角附近進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)角兩側(cè)墻上的門(mén)窗洞口處理上，還要保證邊緣的水平距離不應(yīng)小于4m。

3.2.5 消防電梯

在我國(guó)當(dāng)下對(duì)于建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，明確提出在33m 以上的住宅建筑中，要保證高度能夠在32m 以上的二類(lèi)高層建筑，以及一些一類(lèi)高層建筑，都需要設(shè)計(jì)消防電梯。在地下室的設(shè)計(jì)中，需要能夠在10m 以上的深度，并保證總面積可以大于3000m2。在建筑需要配備消防電梯。這種電梯的設(shè)計(jì)，相比較普通電梯而言，有更快的速度，一旦出現(xiàn)火災(zāi)事故，消防員可以以最快的時(shí)間利用消防電梯到達(dá)著火樓層進(jìn)行火災(zāi)撲救。建筑消防電梯中，防火技術(shù)的應(yīng)用方法如圖3 所示。

圖3 消防電梯設(shè)防火技術(shù)

3.2.6 消防設(shè)備

在高層建筑的設(shè)計(jì)中，其報(bào)警系統(tǒng)基本上可以分為自動(dòng)報(bào)警與人工報(bào)警系統(tǒng)這2 種不同的類(lèi)型。人工報(bào)警系統(tǒng)（圖4）是一種在建筑中安裝報(bào)警按鈕以及電話，但是這種報(bào)警系統(tǒng)的及時(shí)性不足。

圖4 人工報(bào)警系統(tǒng)原理圖

而在自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要是集中火災(zāi)報(bào)警器、區(qū)域火災(zāi)報(bào)警器以及探測(cè)器等很多的部件。這種探測(cè)器的使用上，要安裝感煙探測(cè)器以及感溫探測(cè)器這兩種不同的探測(cè)器。其中感煙探測(cè)器在使用的過(guò)程中，可以很好的采集到的煙霧信息，并作出相應(yīng)的預(yù)警信息。而在感溫探測(cè)器的使用中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)出現(xiàn)。同時(shí)，在火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)，消防控制中心是整個(gè)滅火工作的控制與指揮中心?？梢栽谶\(yùn)行的過(guò)程中，針對(duì)高層建筑中的滅火裝置、警報(bào)裝置、排煙風(fēng)機(jī)以及防火門(mén)等進(jìn)行進(jìn)一步的管理，以此可以很好的與外界保持著聯(lián)系。而在消防控制中心的設(shè)計(jì)上，則需要使用質(zhì)量較高的防火門(mén)與防火墻。

3.2.7 油漆工程

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還要重點(diǎn)考慮油漆工程項(xiàng)目的合理性，以此很好的避免一些有毒的油漆放入倉(cāng)庫(kù)中，同時(shí)避免與其他的材料進(jìn)行混合的使用。另外，還需要讓倉(cāng)庫(kù)中保持著較高的通風(fēng)效果。另外，對(duì)于這樣的倉(cāng)庫(kù)而言，還要有良好的室內(nèi)使用規(guī)則。

3.2.8 焊接工程

在實(shí)際的焊接過(guò)程中，其焊接機(jī)的外殼需要接地處理，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)出獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，并將其放置在防雨裝置中，避免受到外界環(huán)境的影響[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑由于自身的特殊性，使在發(fā)生火災(zāi)之后一旦處理不當(dāng)，就會(huì)造成極為嚴(yán)重的損失。因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)中，需要科學(xué)合理地開(kāi)展消防設(shè)計(jì)，以此保證在火災(zāi)出現(xiàn)之后，可以得到有效的控制。最后，在高層建筑的滅火系統(tǒng)中，則是需要在發(fā)生火災(zāi)之后，可以基于自救為工作開(kāi)展的中心，因此就要在必要的位置，都配備數(shù)量充足的滅火裝置，以此讓滅火操作可以實(shí)現(xiàn)良好的處理，在具體的設(shè)計(jì)中，則需要基于建筑的具體性質(zhì)以及氣候?yàn)樵O(shè)計(jì)的考量要素。