高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)探討

郭玲玲

摘要：在當(dāng)前的城市建設(shè)過程中，高層建筑已經(jīng)成為了城市建設(shè)的主要建筑形式，為了滿足當(dāng)前高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及功能性方面的要求，高層建筑的內(nèi)部設(shè)計(jì)也呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特征，這給高層建筑物的消防工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)，文章立足于實(shí)際，結(jié)合高層建筑物設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，對當(dāng)前我國高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)的相關(guān)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了探討與分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防;防火排煙;設(shè)計(jì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，高層建筑物作為緩解土地與人口之間矛盾的新型建筑形式受到了廣泛的接受與認(rèn)可。但是高層建筑物的內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，其消防安全工作面臨著嚴(yán)峻的形勢[1]?？v觀近些年的火災(zāi)事故來看，尤其是高層建筑物所引發(fā)的火災(zāi)事故來看，由于高層建筑物內(nèi)部消防防火排煙設(shè)計(jì)不到位而導(dǎo)致的火災(zāi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，面對這樣的情況，我國的各級監(jiān)管機(jī)構(gòu)也針對高層建筑物的消防防火排煙設(shè)計(jì)的監(jiān)管力度逐漸地加大，并且在全國的范圍內(nèi)開始推廣與普及高層建筑物的消防防火排煙技術(shù)，因此，對高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與探討對于提高我國高層建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、推動城市化建設(shè)的質(zhì)量有著非常深遠(yuǎn)的發(fā)展意義。

1? 高層建筑物火災(zāi)事故的主要特點(diǎn)分析

在當(dāng)前的高層建筑設(shè)計(jì)中，高層建筑的功能性得到了顯著地提升，滿足了不同人群的不同需求，但是在這樣的建設(shè)情況下，高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會更加地復(fù)雜，尤其是為了節(jié)省大量的建筑面積，高層建筑物內(nèi)部往往會存在著數(shù)量眾多的樓梯間、管道間以及各類的排風(fēng)煙囪等設(shè)施[2]，若高層建筑物內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)，那么火災(zāi)所產(chǎn)生的濃煙就會迅速在高層建筑物內(nèi)部蔓延開來，而且高層建筑物與一般低層建筑物相比，高層建筑物的通風(fēng)情況并不是很好，所以若內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)事故，那么就會使得火災(zāi)的發(fā)展勢頭相對比較猛烈。根據(jù)我國目前火災(zāi)事故的統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果來看，大多數(shù)火災(zāi)事故所導(dǎo)致的人員傷亡并不是因?yàn)榛鸬臒齻斐傻?，而是由于火?zāi)蔓延過程中所產(chǎn)生濃厚的煙霧以及灰塵的窒息而造成的人員傷亡，而且高層建筑物內(nèi)部若發(fā)生了火災(zāi)現(xiàn)象，其電梯也無法正常使用，所以給人們的逃生帶來了更大的不良影響，高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面。

第一，高層建筑物內(nèi)部的火災(zāi)事故發(fā)展十分迅速，在短短的幾分鐘內(nèi)就可以造成很大的傷亡[3]，從目前的高層建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來看，大多數(shù)高層建筑物的通道和內(nèi)部房間位置設(shè)計(jì)都比較確定，那么火勢就可以沿著建筑物內(nèi)部的通道進(jìn)行肆意地蔓延，這樣會使得煙氣的傳播速度非?？?，而這些通道同時(shí)又是人們逃生必須經(jīng)過的道路，所以高層建筑物內(nèi)的逃生相對比較困難。

第二，高層建筑物內(nèi)部人員疏散工作的難度非常大，而且消防人員救援工作也相對比較困難。高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，各個(gè)內(nèi)部空間也相對比較獨(dú)立，具體人員所處的位置很難精確定位，但是由于高層建筑物的這種封閉性導(dǎo)致煙霧的蔓延速度十分快，所以高層建筑物內(nèi)部的各個(gè)房間內(nèi)都非常容易進(jìn)入大量的煙霧，這也就為消防人員的消防救援工作帶來了極大的困難[4]。此外，從高層建筑物建筑材料的組成部分來看，現(xiàn)代化的建筑材料大多數(shù)都是易燃的，其中還會存在著一些易燃易爆的化學(xué)物質(zhì)，如果這些物質(zhì)燃燒起來將會給建筑物帶來極大的危害，也將會對內(nèi)部人群的疏散工作產(chǎn)生消極的影響。

第三，高層建筑物火災(zāi)極易發(fā)展成為立體化的火災(zāi)。在目前的高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，豎井、玻璃幕墻都是高層建筑物常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果建筑物內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)，那么火勢就會隨著這些空間結(jié)構(gòu)向上連通發(fā)展，進(jìn)而使得火災(zāi)成為了一種立體蔓延的趨勢，這樣進(jìn)一步加速了火災(zāi)現(xiàn)象在高層建筑物內(nèi)部的傳播。此外，在高層建筑物的內(nèi)部，火災(zāi)的發(fā)生可以自主地發(fā)展成為熱風(fēng)壓現(xiàn)象，從而使得內(nèi)部火勢難以得到有效地控制。

2? 我國高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)中存在的突出問題分析

高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性很大，而其特點(diǎn)在于樓層較高，火勢蔓延速度快。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對建筑物進(jìn)行合理科學(xué)劃分和分區(qū)。根據(jù)實(shí)際情況來分析、研究建筑物中存在的主要問題，具體存在以下幾點(diǎn)。

2.1? 建筑物內(nèi)部消防設(shè)施不完善

在目前的高層建筑物內(nèi)部，由于建筑功能較多，人員復(fù)雜，高層建筑物在內(nèi)部管理工作中存在著不完善的地方，而且一些管理人員在思想認(rèn)識方面對火災(zāi)的預(yù)防工作認(rèn)識不到位，甚至認(rèn)為高層建筑物內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)具有一定的偶然性，所以對于高層建筑物內(nèi)部的消防設(shè)施的維護(hù)以及日常的防火工作執(zhí)行的并不是很到位[5]，甚至出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏洞現(xiàn)象，這就導(dǎo)致在發(fā)生突發(fā)性的火災(zāi)事故時(shí)，高層建筑物內(nèi)部的消防設(shè)施并不能夠起到應(yīng)用的作用，加劇了火勢的蔓延趨勢。

2.2? 高層建筑物內(nèi)部的建筑材料使用存在問題

高層建筑物的設(shè)計(jì)除了要滿足內(nèi)部使用的要求之外，還需要滿足現(xiàn)代人對建筑美觀性的要求，所以，在建設(shè)的過程中，在一些建筑材料的選擇方面，設(shè)計(jì)方為了實(shí)現(xiàn)美觀性的要求往往對質(zhì)量問題的把握并不是很嚴(yán)格，該問題集中體現(xiàn)在電力線路的設(shè)計(jì)方面，由于高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整體的電路設(shè)計(jì)工作也相對比較繁重，而且高層建筑物電力系統(tǒng)在使用的過程中很容易出現(xiàn)故障的老化現(xiàn)象，增加了火災(zāi)發(fā)生的概率[6]。

2.3? 建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題

在當(dāng)前的建筑領(lǐng)域中，超高層建筑物已經(jīng)出現(xiàn)在人們的生活之中，在超高層建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，如果建筑物內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)的現(xiàn)象，那么大量的濃煙將會長期地滯留在建筑物的內(nèi)部，同時(shí)這些煙氣也會積壓在人群密度較大的場所之中，從而為火災(zāi)的救援工作帶來極大的困難。此外，目前的高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往為混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的耐火性能相對較差，若建筑物內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)現(xiàn)象，那么建筑物的鋼結(jié)構(gòu)的承載力就會隨著內(nèi)部溫度的上升而降低，在這種情況下，鋼筋結(jié)構(gòu)很難承受建筑物總體荷載的壓力，輕則會引發(fā)高層建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形，重則會導(dǎo)致高層建筑物出現(xiàn)坍塌的情況。

2.4? 排煙窗和送風(fēng)口的設(shè)計(jì)不完善

在目前高層建筑物內(nèi)部排煙窗的設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也存在著不合理的情況，難以與建筑物的實(shí)際應(yīng)用效果相匹配。甚至有些建筑物在安裝排煙窗的時(shí)候不能夠嚴(yán)格地按照行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，而且在實(shí)際的應(yīng)用過程中，也沒有從建筑物的實(shí)際情況入手進(jìn)行合理地應(yīng)用。所以，在高層建筑物內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)之后，很多內(nèi)部的排煙窗并沒有開啟，而且這些排煙窗的開啟也需要一定的時(shí)間，甚至一些排煙窗根本打不開，這就為高層建筑物內(nèi)部的救援工作帶來了極大的困難。此外，在設(shè)計(jì)的過程中，建筑物內(nèi)部必須完善排煙窗的自動開啟裝置與消防聯(lián)動開啟裝置，從而使得排煙窗的設(shè)計(jì)更加具有合理性。其次，在高層建筑物的送風(fēng)口設(shè)計(jì)中，送風(fēng)口設(shè)計(jì)存在著很大的隨意性，尤其是風(fēng)速不均、風(fēng)量不均等現(xiàn)象普遍存在，而且在某些高層建筑物的設(shè)計(jì)過程中，為了節(jié)省設(shè)計(jì)成本依然采用了舊式百葉窗的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)存在著很大的弊端，其管道狹長而且內(nèi)部的平滑度嚴(yán)重不足，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致高層建筑物內(nèi)部的送風(fēng)口送風(fēng)功能難以正常實(shí)現(xiàn)，也為火勢的蔓延增加了不良的影響因素[7]。

3? 高層建筑物防火排煙設(shè)計(jì)的措施探討

通過上文的分析我們可以看出，高層建筑物若發(fā)生火災(zāi)將會給救援工作帶來極大的困難，也將會對建筑物內(nèi)部以及建筑物周圍的設(shè)施以及人員生命造成極大的威脅。而且從整體上來說，我國目前高層建筑物的防火排煙設(shè)計(jì)并不是非常完美，在某些地方的設(shè)計(jì)中甚至為消防救援工作帶來了非常不利的影響，因此，我們必須結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，立足于學(xué)術(shù)研究的背景，從以下幾個(gè)方面來對高層建筑物防火排煙設(shè)計(jì)工作進(jìn)行改進(jìn)，從而保證高層建筑物的防火排煙設(shè)計(jì)工作更加富有成效。

第一，要結(jié)合高層建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)來選擇合理的排煙方式，從而使得排煙效果良好且顯著。從行業(yè)內(nèi)的發(fā)展情況來看，高層建筑物的防火排煙設(shè)計(jì)一般有兩種模式，一種是借助建筑物內(nèi)部的機(jī)械裝置來進(jìn)行排煙，另外一種是借助外界自然通風(fēng)的效果來實(shí)現(xiàn)排煙的效果，這兩種排煙方式存在著很大的差異性，在具體的選用過程中需要根據(jù)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及所處的外部環(huán)境進(jìn)行綜合性選擇。其次，在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇方面也應(yīng)當(dāng)按照建筑物的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行綜合性選擇。風(fēng)機(jī)是整個(gè)高層建筑物機(jī)械通風(fēng)的動力來源，尤其是在一些高層建筑的設(shè)計(jì)中，通常使用機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)相互結(jié)合的方式進(jìn)行，但是在風(fēng)機(jī)的選擇中，目前通常有兩種方式。一種是離心風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)一般使用于低壓或者高壓送風(fēng)系統(tǒng)之中，尤其是在高層建筑物中的低噪音和高風(fēng)壓的系統(tǒng)之中應(yīng)用十分廣泛，而且在當(dāng)前的智能化高層建筑物設(shè)計(jì)中，舒適性的空調(diào)風(fēng)機(jī)一般都采用的是離心風(fēng)機(jī)。另外一種是軸流風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)在高層建筑物的應(yīng)用也比較廣泛，該風(fēng)機(jī)的主要優(yōu)勢為占地面積較小，而且便于維修、風(fēng)量較大，一般適用于阻力較小的大風(fēng)量系統(tǒng)之中。

第二，在高層建筑物內(nèi)部合理地規(guī)劃排煙裝置，如果根據(jù)建筑物的特點(diǎn)選擇了機(jī)械排煙方式，那么在建筑物內(nèi)部的整體結(jié)構(gòu)中需要針對內(nèi)部管道的長短和大小，使其內(nèi)部基本上保持一致性，并且通過嚴(yán)密地計(jì)算使得內(nèi)部排煙裝置能夠基本覆蓋排煙量的需求。同時(shí)，在建筑物內(nèi)部要對排煙口的面積以及位置進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)與規(guī)劃，并且做好建筑材料的選擇。在高層建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要對其內(nèi)部的延期流動特點(diǎn)進(jìn)行充分地把握，可以采用有效的分區(qū)排煙裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使得高層建筑物內(nèi)部的濃煙能夠在較短的時(shí)間排出，減少對內(nèi)部人群的影響[8]。其中還需要我們尤其注意的是，高層建筑的地下車庫系統(tǒng)一般采用誘導(dǎo)通風(fēng)或者風(fēng)管通風(fēng)的方式進(jìn)行，這樣可以使得整個(gè)通過過程不存在死角的現(xiàn)象。如果該高層建筑物的車流量較大，那么可以在該通風(fēng)系統(tǒng)中增設(shè)CO濃度的傳感器，在風(fēng)機(jī)的選擇中可以采用多臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)的方式進(jìn)行，并且在整個(gè)通風(fēng)排煙裝置中設(shè)置相關(guān)的風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置。從整體上來說，地下車庫內(nèi)的排風(fēng)與排煙裝置可以共用一套系統(tǒng)，而且該系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)確保消防規(guī)范中的總體要求。

第三，高層建筑物內(nèi)部要進(jìn)一步優(yōu)化消防給水設(shè)計(jì)，保證在消防救援工作中可以提供充足的水量。當(dāng)高層建筑物內(nèi)部發(fā)生了火災(zāi)事故，那么就需要在短時(shí)間內(nèi)使用高層建筑物內(nèi)部的消防給水設(shè)計(jì)進(jìn)行救援，從而使得火災(zāi)的情況得到有效地控制。在目前的建筑物內(nèi)部消防給水設(shè)計(jì)工作中，需要嚴(yán)格地按照消防部門的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，高層建筑物內(nèi)部的消火栓布局與設(shè)計(jì)需要與建筑物內(nèi)部局具體水柱的長度進(jìn)行有效地結(jié)合，如果該高層建筑物的高度控制在百米的范圍之內(nèi)，那么消防水柱的長度不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0米，如果該高層建筑物的高度超過了百米，那么消防水柱的長度就不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?3米。除此之外，高層建筑物內(nèi)部的電梯設(shè)計(jì)也需要嚴(yán)格地按照建筑消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來進(jìn)行，保證電梯設(shè)計(jì)具有規(guī)范性和合理性的特點(diǎn)，并且對于高層建筑物的消防水井來說，其位置設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)站在全局的角度來進(jìn)行統(tǒng)籌安排。

第四，高層建筑物的排煙設(shè)計(jì)工作需要選擇可靠的材料與設(shè)備，從而使得高層建筑物的消防排煙設(shè)計(jì)質(zhì)量得到顯著地提升。材料的使用質(zhì)量是保證高層建筑物消防排煙質(zhì)量的關(guān)鍵性要素，所以在材料的選擇過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地按照高層建筑設(shè)備和材料的使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，除此之外，在設(shè)計(jì)的過程中還需要尤其注意高層建筑物內(nèi)部的空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)情況，針對不同建筑物的特點(diǎn)展開有差別的防爆設(shè)計(jì)。

第五，在建筑物的驗(yàn)收階段中，相關(guān)的監(jiān)理部門以及政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要做到嚴(yán)格的消防設(shè)計(jì)驗(yàn)收檢查工作，確保高層建筑物的消防設(shè)計(jì)工作能夠達(dá)到行業(yè)內(nèi)的要求規(guī)范。驗(yàn)收階段是把握建筑物防火排煙設(shè)計(jì)質(zhì)量的最后一道防線，相關(guān)的部門與人員應(yīng)當(dāng)切實(shí)負(fù)起責(zé)任，從而使得驗(yàn)收工作能夠具有較高的質(zhì)量，將風(fēng)險(xiǎn)事件杜絕在門外。在驗(yàn)收的過程中，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地按照行業(yè)內(nèi)的規(guī)范細(xì)則對高層建筑物內(nèi)部消防工作的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行考核和驗(yàn)收，尤其是對地方的各級住建部門來說，住建部門要做好引導(dǎo)工作，強(qiáng)化高層建筑工程消防設(shè)計(jì)審查驗(yàn)收的堡壘建設(shè)，全面地提升管理水平，為轄區(qū)內(nèi)高層建筑物的建設(shè)守好消防安全底線，從源頭上遏制高層建筑物火災(zāi)現(xiàn)象的發(fā)生。

4? 結(jié)語

在當(dāng)前的社會發(fā)展背景下，高層建筑物已經(jīng)成為了當(dāng)前城市建設(shè)的主流設(shè)計(jì)形式，高層建筑物的出現(xiàn)推動了我國當(dāng)前的城市化建設(shè)進(jìn)程，但是該建筑類型由于內(nèi)部密度大、通風(fēng)不暢等情況也為消防工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。所以，從這個(gè)角度來說，高層建筑物的消防排煙設(shè)計(jì)工作意義重大，涉及了人民群眾的生命與財(cái)產(chǎn)安全，加強(qiáng)對該方面的設(shè)計(jì)工作對于消防工作的發(fā)展十分具有積極意義。但是就目前的設(shè)計(jì)情況來看，高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)依然存在著很多不盡人意的地方，一些突出問題的存在延誤了寶貴的救援時(shí)機(jī)，在本文的研究與分析中，通過各種措施方法的闡述與論證進(jìn)一步完善了高層建筑物消防排煙設(shè)計(jì)的規(guī)范，并且對其中的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行了重點(diǎn)的探討，希望本文的研究能夠補(bǔ)充高層建筑物消防排煙設(shè)計(jì)工作的不足，為高層建筑物的良好發(fā)展提供有價(jià)值的參考意見。

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Discussion on fire prevention and

smoke exhaust designs in high-rise buildings

Guo Lingling

Fire Rescue Department of Dongying Economic and Technological Development Zone

Abstract：The high-rise buildings have became majority among all building forms in the current construction of cities. In order to satisfy the needs of inside structure and functional design， high-rise buildings were commonly designed with a complex interior， which brought many challenges to us around the fire prevention. On the basis of the practical situation， this paper introduces some knowledge about high-rise buildings and then makes analysis to relevant design principles of fire prevention and smoke exhaustion in these buildings.

Keywords： High-rise buildings; Fire prevention; Smoke exhaustion; Designs