基于建筑防火技術在高層建筑設計中的應用

馮衛(wèi)平

（河南理工大學鶴壁工程技術學院，河南 鶴壁 458030）

1 高層建筑火災發(fā)生特點

1.1 人員及時疏散難度較大

高層民用建筑物的總標群一般在十層之上，公用建筑設計中其總標高達到了24 m。由于高度較高、建筑內(nèi)居住的人員多而且密集，設計的疏散通道數(shù)量也不足，所以一旦發(fā)生大火時，煙氣在樓梯間內(nèi)蔓延，造成現(xiàn)場狀態(tài)的紊亂，而疏散道路內(nèi)也會因此涌入大批人，不利于安全撤離。而同時，在大型高層建筑中，設置了各種如樓梯井、電纜井、水管井、排煙道、垃圾道等的縱向供水管井，若在建筑設計以及建造時對滅火分隔做的夠到位，則有利于火勢蔓延擴散，火勢可在短時間內(nèi)從構筑物底部向頂部蔓延，而處在較上層樓數(shù)的人往往因為距離過大，撤離到地下非常困難，能留給消防人員營救的時間也很緊急，而由于消防云梯的高度限制。對處在建筑物上部的被困人員來說，時刻要面對突發(fā)火災的危險。

1.2 撲救火災的難度較大

隨著高層建筑物在生活中日益普及，且在現(xiàn)階段消防云梯的數(shù)量以及高度上都非常有限，水槍和水炮對超高層建筑物的滅火效能卻不甚理想，而高層住宅居民樓建筑物附近往往還會設置有裙房，這就阻礙了消防員的登高活動，也就無法在全方面開展消防救災活動。此外高層住宅居住的人員密集以及機動車?？康仍颍矊е聹缁饟渚刃袆用媾R著很多的障礙。

2 高層建筑防火設計現(xiàn)狀

2.1 未能規(guī)范使用防火材料

在對中高層建筑的耐火建筑材料進行選擇的時候，必須在實施建筑設計活動的初期階段，就其選用范圍和實際應用狀況，作出系統(tǒng)的考慮。就高層以上住宅建筑物所出現(xiàn)的重大火災事故而言，由于未能嚴格按照有關規(guī)范中對建筑物內(nèi)各類結構材料的耐火性能時間來進行選擇，或者沒有確定對各類建材（特別是二裝所涉及的裝飾材料）的耐火等級要求，或者私自減少對建筑物耐火強度性能要求的情形經(jīng)常會發(fā)生，給大型高層建筑造成了巨大的安全隱患。

2.2 沒有預留足夠的消防空間

由于當前市場經(jīng)濟的進一步發(fā)達，在從事建筑和施工的過程中，對社會價值的要求也會相應地有所提高，尤其是在市場經(jīng)濟已經(jīng)相對成熟的地方，由于地價相對昂貴，這種狀況也將變得越來越突出。所以，設計過程就必須對建筑本身的空間和樓層做出更加科學合理的設計，更好地實現(xiàn)建筑物的經(jīng)濟價值，施工單位和建筑設計單位常常會對消防設備空間加以擠占，以增加建筑物的空間使用率的現(xiàn)狀。對滅火設備實行一定的優(yōu)化和更為精細、合理的設計是非常有必要的，但不能夠以此為由擠占消防空間和精簡滅火裝置，從而出現(xiàn)了消防設備圖表面看起來合理，但卻在使用過程中嚴重影響實際效果的情形。

2.3 建筑物內(nèi)部功能區(qū)域設計過于復雜

部分高層建筑的內(nèi)部建設活動因開展時過度尋求多樣性，而顯得整個建筑物的內(nèi)部設計過于復雜化，這也將導致消防設施和消防通道的建設工作無法進行，削弱了高層建筑的整體消防性能。在某些高層建筑當中，不但集成了各種業(yè)態(tài)的商務功能，同時為滿足一些特定的商務布局和對商業(yè)流線的需要，也導致了建筑物的消防撤離流線被設計得非常繁瑣以及不便，盡管表面上看起來也符合了現(xiàn)行的消防法規(guī)要求，但在消防撤離時卻不能達到應有的撤離效果。

3 防火技術在高層建筑中的應用

3.1 做好建筑的結構以及空間布局設計

在一般民用高層建筑的內(nèi)部結構與空間布局設計過程中，重點主要是一些消防避難通道的設計，包括通道的疏導間距、疏導長度等。而在實際的建筑過程中，往往要求相應的建筑設計人員必須針對建筑的實際用途與應用情況進行規(guī)劃設計，對避難通道的位置所在，都必須進行全面的掌握。還有在大型建筑物的內(nèi)部廊道上設有的疏散通道，在設計過程中也必須充分考慮到建筑安全出口的實際情況，其中建筑地下室的消防入口也可以成為疏散出口之一，并且疏散出口應最少有兩個，在公共建筑的外墻以及各層相應位置設計可供滅火救護人員進入的窗戶，而且面積也不得過小，凈寬度與凈長度都不宜少于1 m，間隔距離不得超過20 m，并且每個消防分區(qū)也不應小于兩個。另外還有防火區(qū)的合理設置，在當前的一些高樓大廈建筑設計中，防火區(qū)的合理設計也是非常關鍵的，在高層建筑中合理設置防火區(qū)，就能夠起到減少煙霧毒害的功效，能更好地保護人員的有效撤離和疏散?？茖W合理的建筑物平面布置可以有效地增強建筑防火能力，并且在建筑物出現(xiàn)失火情況后，還可以有效地減少因失火造成的經(jīng)濟損失，所以，建筑設計人員在進行民用高層建筑平面設計領域工作時，必須要嚴格根據(jù)有關建筑設計的消防措施規(guī)范進行建筑設計，以確保建筑物平面設計和布置都達到了《建筑設計防火規(guī)范》的各項規(guī)定，而針對于不同的場合，其建筑平面布置也有著相應的區(qū)別，以商業(yè)建筑平面布置為例，由于商業(yè)是人、物品等高度集中的場所，所以一旦出現(xiàn)商業(yè)失火，對工作人員的應急撤離就非常關鍵，所以，商店的營業(yè)廳一般不能設置在地下室三層，因為只有這樣才能給商業(yè)工作人員的安全疏散提供方便。至于幼兒園的防火設計，因為上幼兒園的小孩比較多，而幼兒的火災逃生能力又十分有限，所以，不要把幼兒園設計在建筑物的高層中，而且為了確保孩子的安全疏散，還必須專門設計幼兒出口。

3.2 選用有防火性能的材料

通過對中國以往的民用及高層建筑火災事故進行了剖析，表明建筑材料的不合規(guī)使用是造成火災事故的主要原因，在實際建設過程中，有不少建筑材料具有可燃性。在高熱和明火的條件下，也會產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，并由此誘發(fā)或直接導致了建筑物的火災事故。所以，在開展民用高層建筑工程設計時，選用合適的材料具有非常關鍵的作用。建筑設計人員在開展民用高層建筑工程設計工作時，需要對建筑物的火點、特性等因素加以綜合考量，并嚴格地依據(jù)標準對建筑物內(nèi)各結構的耐火性能時間（特別是二裝所涉及的裝飾材料）作出清楚的劃分，以便更合理地提升了民用高層建筑的防火能力。對于當前民用高層建筑中防火建筑材料的使用必須是先選擇最優(yōu)質(zhì)的建筑材料，并要根據(jù)國家有關的對建筑材料的規(guī)范對防火建筑材料加以選用，而建筑材料選用必須要在通過了國家有關主管部門的認證以后方可應用，在使用之前要進行對建筑材料的檢驗工作。因此，在當前大型民用建筑材料中經(jīng)常所用到的防火材料有孔砌塊以及鋼筋砼，這兩種建筑材料均屬防火建筑材料，可以有效保障建筑的安全性和市民生命安全。另外，經(jīng)過對相關民用建筑中產(chǎn)生火災的幾個因素分析，一般火災事故發(fā)生原因都是起因于裝修設計中材料的燃點較高，可看出建材對耐火性能的重要性。一些商家在裝潢的過程中，只關注于個人的經(jīng)濟利益，而選擇了一些產(chǎn)品質(zhì)量不合格的建筑材料進行施工，在很大程度上會造成火災事故的發(fā)生，而注重選擇耐火功能比較強的建筑材料，則可以有效提高民用建筑的耐火性能。對民用建筑的裝飾材料使用，也必須注意建筑材料的耐火特性，因為建筑材料與施工質(zhì)量有著很大的關聯(lián)，所以建筑物的裝飾必須選用優(yōu)質(zhì)的建筑材料，才能達到一定的耐火特性。在防火材料的選擇過程中，也必須考慮到相應的經(jīng)濟成本。同時有些建材如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，在焚燒時，就會生成大量的有毒氣體甚至是有害的化學物質(zhì)，會加重大火的肆虐程度，也會影響救災工作的有序?qū)嵤┡c完成。所以，建材的選擇必須在各個方面都充分考慮到建筑材料的品質(zhì)與耐火特性，并注意從源頭上防止大火的發(fā)生與蔓延。

3.3 提高對疏散通道設計的重視程度

對某些大型建筑物，如商店、娛樂場所，因為人員流動性相當大，人員密集，當出現(xiàn)火災時，必須給工作人員的撤離保留通道，確保工作人員安全。所以，建筑物撤離通道的設置是非常關鍵的。因此，由于大型商場中一般都有地下負一層，通常都是相對較為密閉的空間，當爆發(fā)大火時，由于會積聚大量的熱能，使得熱氣和有害空氣都不可以有效排除，因此大火出現(xiàn)的頻率也就相對較高。由此可見，必須增加消防設備的等級和耐火材料的使用，為了提高撤離的速度，還可以設有地上疏散樓梯間，用來防止地下室的氣體蔓延到地上部分，也可以通過設有防火門或者是隔墻，可以把起火地方部分隔離開，而火勢也就不會擴散地太迅速，可以進行快速地救援。這既會保證救助工作的順利完成，又可以合理限制火勢范圍的擴展。在民用建筑方案設計中，要按照建筑功能，包括單、多元或高層建筑物，按照標準合理設定直通避難通道的房間逃生門與最近逃生出口的垂直間距，并確定建筑群的避難通道長度與逃生門的距離，保證達到相關要求。在實際的建筑設計過程中，工程設計人員要充分注意這些細節(jié)性的問題。

3.4 高層建筑中的防火技術應用

在民用大型高層建筑設計中，建筑的內(nèi)部構造雖然很易于處理，但卻易被建筑設計人員所忽略，也因此會使建筑物在防火設計中出現(xiàn)了相應的問題。對于L形、C形等大型高層建筑來說，其內(nèi)轉(zhuǎn)附近不便于設計防火墻，因此若建筑設計人員將防火墻技術設計到了大型高層建筑的內(nèi)轉(zhuǎn)頭附近時，要把兩側(cè)外墻間的門窗洞口最小邊緣水平間距限制在4 m；如果在墻面的同一側(cè)設置有固定式乙級防火窗，則不需對水平間距加以考慮；至于在相鄰防火墻兩邊的窗戶上，要把最邊緣間距限制在2 m，但假如相鄰防火墻門窗的水平間距不足2 m，則工程設計人員就必須按照實際狀況，重新設計固定式乙級防火門窗并對其加以補償。工程設計人員要按照樓板的極限耐火性，采用合理的不燃體設計，每隔兩至三級把樓板隔離起來，以此增強民用高層建筑的總體耐火能力，但如果民用大型高層建筑的總體高度大于100 m，要各樓都采用不燃體材料對樓層加以隔離，同時，還必須把井壁通風窗設計為丙型防火門。對同一層的封閉式電梯井室內(nèi)外墻和防煙電梯井前室，設計人員要設計合理的疏散窗，除疏散窗之外，不得設有其他窗戶；對于消防電梯，要確保各個樓層均能停靠，并且要把樓梯前室安裝在接近墻外的地方；至于直通室外的出口，要確保其間距不大于30 m。因為在當前的《建筑設計防火規(guī)范》中，僅對鋼材腐蝕問題作出了規(guī)范，但并未充分考慮到火災對鋼材的影響，所以，建筑設計人員必須充分考慮到火災對鋼材的影響。因為建筑物出現(xiàn)大火后，鋼筋會出現(xiàn)變形，與水泥的粘結力降低，所以，建筑設計人員要針對實際具體情況，合理的增加鋼材的保護層厚度，以便合理地增加建筑物耐火性。在《建筑設計防火規(guī)范》中還明文規(guī)定，預應力鋼筋混凝土結構的建筑保護層高度應當?shù)陀谄胀ㄋ嘟ㄖＷo層，這無疑會削弱預應力鋼筋混凝土結構的耐火能力，所以，工程設計人員要通過在吊裝后下表面涂刷的方法，來增強預應力鋼筋混凝土結構的防火能力。建筑工程施工過程中，其關注環(huán)節(jié)主要有兩點，分別為施工質(zhì)量是否達標及降低其工程造價。施工質(zhì)量一般情況下會通過觀察混凝土施工質(zhì)量是否達到設計方案要求的標準來進行判定。因為水泥強度在實際建筑施工管理過程中，具有相當?shù)碾x散性，這也導致了在建筑施工過程中無法控制建筑質(zhì)量的狀況經(jīng)常發(fā)生。因此盡管還無法將其按照離散程度加以全面管理，不過目前已經(jīng)可以采取完善施工前準備工作、科學合理設計施工流程、嚴格管理施工流程等舉措，來實現(xiàn)對控制離散程度的優(yōu)化管理，以達到減少離散程度影響的效果。比如可優(yōu)化水泥的配制比設計比例，在選用水泥時可按照建筑的實際狀況選用硅鹽酸類水泥，并須對骨材顏色、含泥率、出產(chǎn)品等要求予以嚴格把控。同時還要確定減水劑摻量等重要相關資料，需經(jīng)過專門技術人員的計算和試驗之后才可決定。選用原料時充分考慮其適應性、密實性、高效率等各種因素，并針對其建筑氣候因素設定適當?shù)挠盟?，繼而降低了砼澆筑中過高的坍塌度和泌水率的產(chǎn)生可能性，以成為控制澆筑工程質(zhì)量的重要基礎。同時需針對建筑實際需要盡量采用機械每點，并選用適當?shù)臋C械每點部位和深度，以貫徹"快插慢拔"的作業(yè)策略，以達到澆筑過程平穩(wěn)繼而提高了砼澆筑工程質(zhì)量的效果。還需強化施工方案的預算工作，并做好施工現(xiàn)場原材料、施工人員、機械設備等施工組成部分的管理，對其使用情況進行準確核對和控制，可將物料使用監(jiān)控情況落實到個人責任，以避免出現(xiàn)物料浪費等增加工程成本的現(xiàn)象，以達到控制工程造價的作用。而在此基礎上，各工作人員應該強化自己專業(yè)的掌握，提升自己專業(yè)素質(zhì)，并實時掌握當下先進的建筑技術，以便不斷完善和提高其工程的整體施工質(zhì)量。

4 結語

綜上所述，在高層建筑的設計和建造過程中，防火技術的設計和應用，對人們的生命安全和財產(chǎn)安全都起著十分重要的作用。只有做好高層建筑的防火設計，人們的生活和工作才能得到有效保障。