高層建筑消防防火排煙的設計對策

馮維

摘要：高層建筑在發(fā)生火災時，其消防防火排煙設計直接影響建筑物內(nèi)的人身財產(chǎn)安全和消防救援工作的有序開展，因此要提升對防火排煙設計的重視程度，不斷提升防火排煙設計的合理性。文章首先分析了高層建筑消防安全事故特點以及防火排煙設計標準，然后重點探討了高層建筑消防防火排煙設計中存在的不足以及相應的對策。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防;排煙;設計對策

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑數(shù)量越來越多，目前其已經(jīng)成為主要的建筑形式。相比矮層建筑高層建筑可以有效提升土地利用效率，節(jié)省更多的土地資源，但是高層建筑一旦發(fā)生火災，將會在很大程度上增加消防救援難度，這就要求在高層建筑設計施工中一定要做好防火排煙設計，以此避免火災事故的發(fā)生，為人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供保障。目前關(guān)于高層建筑消防防火排煙的設計已經(jīng)成為人們關(guān)注的重點問題。

1? 高層建筑消防安全事故特點分析

相比普通矮層建筑，高層建筑如果發(fā)生火災，將會顯著增加消防救援難度，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是高層建筑火災更容易快速蔓延，由于高層建筑的長軸方向與火焰燃燒的方向保持一致，均是上下方向，所以在高層建筑發(fā)生火災后，在上下方向火勢蔓延速度較快，部分情況下還可能形成立體火災，顯著增加火勢嚴重程度，容易造成更大的損傷，增加了救援難度[1]。二是高層建筑發(fā)生火災后人員疏散難度較大，建筑物中人員疏散的主要方向是從上向下進行疏散，由于高層建筑物垂直距離較長，很大程度上增加了人員從上到下疏散的時間，同時受到火勢上下方向快速蔓延的影響，又進一步增加了人員疏散的難度，不利于人員快速逃離火災現(xiàn)場，給人民群眾的生命安全造成威脅。

2? 高層建筑消防防火排煙的設計標準分析

2.1? 及時性標準

在高層建筑消防防火排煙的設計中及時性標準主要是指通過對排煙通道進行科學合理的設計，在火災發(fā)生后能夠快速降低建筑物內(nèi)的濃煙溫度，避免溫度過高導致建筑物鋼筋軟化，有助于保障建筑物的穩(wěn)固性，為受困群眾的疏散爭取寶貴的時間。同時該標準要求在火災發(fā)生后，排煙通道能夠及時將燃燒過程中產(chǎn)生的濃煙排出建筑物，避免濃煙在建筑物內(nèi)大范圍流動，容易導致受困人員因缺氧死亡[2]。在高層建筑消防防火排煙的設計過程中，為了能夠達到及時性標準要求，整體來說應該盡量減少排煙通道的轉(zhuǎn)角數(shù)量，降低排煙通道對煙霧排除的阻力。

2.2? 封閉性標準

隨著高層建筑的不斷發(fā)展，我國對于高層建筑物的施工建設標準也提出了更高的要求。為了能夠更好保障建筑物內(nèi)部人民群眾的生命財產(chǎn)安全，我國相關(guān)法律規(guī)定高層建筑物內(nèi)必須設計有消防通道，在火災發(fā)生后，建筑物內(nèi)部人員可以及時通過消防通道進行撤離，同時也有助于消防人員通過消防通道進行緊急救援。這就要求在對消防通道進行設計時為了保障消防通道的有效性，基于封閉性原則，對消防通道的建筑材料以及圍護結(jié)構(gòu)均采用防火耐火材料，從而在發(fā)生火災后可以有效避免火勢蔓延至消防通道內(nèi)，更好地疏散建筑物內(nèi)的被困人員。

2.3? 溫控性標準

為了能夠有效控制火勢，降低人員傷亡，在高層建筑消防防火排煙的設計中對最終排放的煙霧溫度也具有較高的要求，主要體現(xiàn)在排煙過程中要有良好的降溫措施。通過在排煙通道中設置相應的降溫設備來降低煙霧溫度，保障受困人員以及消防救援人員的安全，同時有助于遏制火勢快速蔓延，為消防滅火工作創(chuàng)造條件。

3? 高層建筑消防防火排煙設計中存在的不足

3.1? 消防設施配置不足

高層建筑發(fā)生火災后往往會造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，由于整體來說高層建筑發(fā)生火災的概率較低，很多高層建筑施工設計單位以及后續(xù)的維護單位存在僥幸心理，為了能夠有效節(jié)約消防方面的資金投入，在高層建筑消防防火排煙設計中并沒有嚴格按照相關(guān)要求和規(guī)定配置相應的消防設施，降低了高層建筑自身的消防能力[3]。此外部分高層建筑在消防排煙設計中雖然配置了相應的消防設施，但是在后期的維護保養(yǎng)過程中工作不到位，導致很多消防設施工作性能得不到有效保障，甚至嚴重損壞，在火災發(fā)生時也難以發(fā)揮有效的消防救援作用。目前在很多高層建筑中存在消防設施體系癱瘓、消防設備生銹以及因故障而停用等情況。

3.2? 裝飾材料方面存在問題

目前在高層建筑裝修過程中，不管是對設計者還是房主來說，整體消防安全意識薄弱，在選擇裝修材料的過程中主要考慮到美觀性和舒適性，并沒有充分考慮裝飾材料的阻燃性。同時在裝飾材料生產(chǎn)過程中，阻燃性材料特別是質(zhì)量較好的阻燃性材料在價格方面會顯著高于非阻燃性材料，這進一步增加了建筑物在裝修過程中選擇非阻燃性材料的可能性，由此造成一些裝飾材料可能存在較大的安全隱患，部分裝飾材料容易發(fā)生火災，而發(fā)生火災后火勢會快速蔓延，為高層建筑消防防火排煙的設計帶來了巨大的挑戰(zhàn)。建筑物使用時間較長、建筑物內(nèi)部線路老化等問題，增加了高層建筑物的消防安全隱患。

3.3? 內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計不合理

隨著人們對建筑物功能的追求，高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復雜，功能性設計越來越多，結(jié)構(gòu)復雜增加了建筑物人員疏散的難度，功能性設計往往涉及一些電路、高功率電器以及易燃材料，增加了安全隱患[4]。因此在高層建筑內(nèi)部設計的過程中，如果存在結(jié)構(gòu)方面的不合理，會顯著增加火災發(fā)生的可能性，并且不利于煙霧的排出以及人員疏散。

4? 高層建筑消防防火排煙的設計對策

4.1? 合理規(guī)劃高層建筑空間

高層建筑內(nèi)部空間的合理規(guī)劃直接影響高層建筑消防防火排煙設計的科學性和合理性，這就要求在進行高層建筑空間規(guī)劃時應該充分考慮建筑物的整體設計結(jié)構(gòu)，考慮煙霧的合理排放渠道，為煙霧排放創(chuàng)造良好的條件。具體來說，包括三個方面：一是要保障建筑內(nèi)部空間與排煙通道之間的連接效果，在發(fā)生火災時能夠顯著提升排煙效率，促使煙霧能夠在短時間內(nèi)盡量排出，避免進入建筑物其他內(nèi)部空間，造成不必要的人員傷亡和經(jīng)濟損失。二是保障建筑物整體排煙通道設計與室內(nèi)空間連接的科學性和合理性，包括區(qū)域空間排煙裝備的安裝以及不同區(qū)域之間的銜接等，確保高層建筑防火排煙設計能夠達到各項要求[5]。三是在高層建筑規(guī)劃設計階段應該科學進行生活區(qū)以及辦公區(qū)等不同功能區(qū)位的合理劃分，既能充分利用建筑物內(nèi)部空間，同時又能夠確保消防安全。這就要求在建筑物空間規(guī)劃過程中全面考慮安全管理體系以及功能等多種因素。

4.2? 合理設計排煙通道

在高層建筑防火排煙的設計中，排煙通道是最為核心的內(nèi)容。高層建筑層數(shù)較多，而火災發(fā)生在不同樓層對于整體的人員疏散以及消防救援工作具有不同的影響。考慮火災發(fā)生在各個樓層，為有效保障人員疏散效果，可以在相關(guān)區(qū)域?qū)ｉT設置人員疏散通道，并將連接區(qū)域作為排煙通道。比如在高層建筑消防防火排煙的設計中可以將維護系統(tǒng)與建筑物框筒結(jié)構(gòu)連接在一起，實現(xiàn)對內(nèi)部資源的充分利用，保障排煙通道設計的合理性。同時在高層建筑消防防火排煙的設計中，還應該全面考慮框筒結(jié)構(gòu)以及高低壓電井等，起到更好的排煙效果。目前有研究表明，在高層建筑消防防火排煙的設計中將高低壓電井以及電梯井與發(fā)生火災的樓層直接進行對接，可以顯著提升消防排煙效果，有助于避免發(fā)生煙霧聚集，降低煙霧濃度，保障建筑物內(nèi)人員安全。在高層建筑消防防火排煙的設計中需要注意的是，為了保障煙霧排出的順暢性，要盡量避免在排煙通道中出現(xiàn)大轉(zhuǎn)角的情況。

4.3? 合理規(guī)劃消防給水體系

在對高層建筑消防給水體系規(guī)劃設計過程中，主要考慮兩個方面：一是國家標準規(guī)范對高層建筑消防給水的相關(guān)要求;二是高層建筑的自身情況。只有對這兩個方面進行有效結(jié)合，才能起到更好的消防給水效果。在對消防栓進行設計時，應該充分考慮水柱長度，保障水柱長度的合理性。對于建筑物高度小于100m的，要求水柱長度不能低于10m，對于建筑物高度大于等于100m的，要求水柱長度不能低于13m。由于消防電梯在高層建筑發(fā)生火災時具有非常重要的作用，因此在高層建筑防火排煙的設計中還應該對消防電梯進行充分考慮，并將消防給水體系與消防電梯設計有效結(jié)合起來。一方面消防電梯要嚴格達到相關(guān)標準要求，另一方面消防電梯內(nèi)必須要配置合理的給水措施，為消防滅火工作的開展創(chuàng)造良好的條件，有效降低火災所導致的不良影響。在消防給水體系設計時應該在消防電梯井底配置相應的排水設施，有助于消防電梯的高效運行以及消防救援工作的順利開展。

4.4? 科學進行防火排煙系統(tǒng)設計

目前在高層建筑防火排煙的設計中最為常見的防火排煙設計為自然排煙和機械排煙兩種類型。在高層建筑防火排煙具體設計時應該基于建筑物具體情況選擇合理的防火排煙設備。發(fā)生火災時，人員逃離難度較大，在很多情況下都是人員在建筑物內(nèi)等待外界救援。如果高層建筑物防火排煙設計不合理，那么可能導致人員在等待救援過程中發(fā)生窒息死亡。因此在高層建筑消防防火排煙的設計時應該盡量提升建筑物的防火排煙效果，在必要情況下可以將自然排煙和機械排煙有機結(jié)合起來，提升排煙效率。對于地下車庫等較為封閉的區(qū)域進行防火排煙設計時，可以借助送風系統(tǒng)以及機械排風系統(tǒng)來提升排煙效果。同時在高層建筑消防防火排煙的設計時還應該對排煙口進行合理布置，保障排煙口位置不受環(huán)境因素的影響，對排煙起到促進作用。通常來說，對于高層建筑排煙口多置于頂棚位置，有助于煙霧向上蔓延，快速排出。此外，還應該注意如下幾個方面：一是排煙口的大小，為了提升高層建筑的排煙效果，排煙口面積通常不能低于0.04m2;二是排煙口的高度，排煙口不能過低，如果過低會影響排煙效率;三是排煙口的數(shù)量，排煙口數(shù)量不能過少，但是也沒必要太多，應該根據(jù)建筑物合理規(guī)劃;四是合理控制排煙口的風速，有研究表明排煙口的風速控制在5～9m/s范圍最為理想。

4.5? 合理進行防火單元設計

防火單元設計主要是指對高層建筑物內(nèi)部防火區(qū)域進行合理規(guī)劃，將其細分為多個不同的單元，一方面要保障單元劃分的合理性，另一方面要在各個單元中配置獨立的消防設施，有助于不同單元之間相互隔離，同時又能發(fā)揮獨立消防救援作用。在這種情況下，如果發(fā)生火災既可以實現(xiàn)對火勢的有效隔離，又可以在不同單元之間獨立滅火，有助于控制火勢，避免造成人員傷亡。高層建筑防火區(qū)域通?？梢苑譃樗絽^(qū)域和垂直區(qū)域兩大部分，水平區(qū)域主要是基于防火卷簾以及防火門等實現(xiàn)不同區(qū)域的隔離，垂直區(qū)域主要是基于墻壁以及樓板等實現(xiàn)不同區(qū)域的隔離。通過消防單元的劃分，不管是對高層建筑還是對內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的建筑均有良好的防火效果，有效降低滅火難度，幫助建筑物內(nèi)人員快速撤離。

4.6? 選擇合理的設備以及材料

在高層建筑消防防火排煙的設計中選擇合理的設備以及材料有助于從根本上提升防火排煙水平。具體來說，高層建筑在設備材料選擇過程中應該注意兩個方面：一是必須要滿足國家對于高層建筑施工設計中關(guān)于防火排煙的相關(guān)規(guī)定要求，二是要保障購買的設備材料具有良好的質(zhì)量和性能，從而在消防救援中能夠充分發(fā)揮作用。在機械排煙系統(tǒng)設備進行選擇時，一定要保障相應的設備具有完整的功能，并且具有合格證書。高層建筑在發(fā)生火災之后，其內(nèi)部環(huán)境會發(fā)生明顯的變化，包括溫度以及壓力等，這就要求相關(guān)的設備設施在高溫條件也必須保持良好的運行狀態(tài)，從而在消防救援中充分發(fā)揮作用。此外，在設備以及材料的選擇過程中還應該充分考慮排煙風機以及管道連接材料的質(zhì)量必須有耐高溫煙氣的性能。為了避免不合格材料進入施工場地，在材料設備采購過程中一定要嚴格把關(guān)，并且保障部分材料具有良好的阻燃性，有助于延緩火勢發(fā)展，為消防救援爭取更多的時間。

4.7? 合理配置配套設備

一是進行樓梯送風系統(tǒng)設計。樓梯送風系統(tǒng)在高層建筑消防防火排煙的設計中具有重要作用，有助于提升消防排煙效果。在對送風系統(tǒng)取風口進行設置時要進行具體問題具體分析，基于建筑物實際情況保障取風口設置的合理性。為了有效提升煙霧探測器效率，可以將煙霧探測器置于取風口位置。二是防火門安裝。在樓梯適當位置安裝相應的防火門，并且保障防火門具有良好的開放性，平時消防門處于開放狀態(tài)，能夠滿足人員的流通需求;在發(fā)生火災時關(guān)閉消防門，實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的隔離，有助于保障人員安全。三是指示裝備、通信設備以及自動噴淋裝置等，對于這些裝置的合理設計可以更好保障人員的生命安全，因此在高層建筑消防防火排煙的設計中應該加強對這些配置設備的重視程度，并不斷優(yōu)化完善設計方案，從而在高層建筑發(fā)生火災時能夠更好發(fā)揮這些設備的作用。

5? 結(jié)語

綜上所述，高層建筑越來越多，高層建筑的消防安全也越來越受人們的關(guān)注。高層建筑一旦發(fā)生火災，往往容易造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損傷，因此對于高層建筑一定要做好消防防火排煙設計，針對當前高層建筑物施工設計中普遍存在的問題，從多個方面各個維度提升消防防火排煙設計的科學性和合理性，有效避免火災的發(fā)生，為人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供有效保障。

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Strategies on designing the fire protection and smoke management systems in high-rise buildings

Feng Wei

Fengtai District Fire Rescue Brigade， Beijing

Abstract：The fire protection and smoke management systems serve as an important part in the high-rise building fires to protect people's life and property security from dangers， as well as saving times for fire fighters to carry out extinguishing actions. Therefore， it is essential to pay more attention to fire prevention and smoke extraction systems， and improve their rationality. This paper， on the basis of the relevant design standards， makes an analysis on the accident features of high-rise building fires， and shed a light on the existing defects in current design of these systems， thus to provide countermeasures to solve these problems.

Keywords：high-rise buildings;fire protection;smoke extraction