高層建筑防火排煙設(shè)計探討

茅茅

摘要：受城市人口密集因素影響，多功能高層建筑成為主流發(fā)展方向，涉及公寓、辦公、娛樂等多個方面。高層建筑多功能使得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得極為復(fù)雜，不僅給建筑單位帶來諸多困難，也對高層建筑防火排煙設(shè)計提出了更高的要求。筆者從事消防監(jiān)督防火工作多年，通過查閱相關(guān)文獻，結(jié)合自身工作情況，就高層建筑防火排煙設(shè)計領(lǐng)域存在的問題及解決措施進行探討，以期給該領(lǐng)域提供些許參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防設(shè)計;排煙防火

高層建筑快速發(fā)展，讓城市密集人群問題得到緩解，高層建筑的便捷與多功能性給城市人群帶來諸多便利，但伴隨高層建筑的發(fā)展，多功能導(dǎo)致高層建筑內(nèi)部復(fù)雜，給消防防火排煙設(shè)計工作帶來困難，讓消防安全工作變得非常嚴(yán)峻。通過對比近幾年建筑火災(zāi)情況不難發(fā)現(xiàn)，高層建筑火災(zāi)事故占比較高，由于高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題造成的防火排煙不到位問題也十分凸顯。隨著國內(nèi)消防監(jiān)督部門對高層建筑防火排煙關(guān)注的逐漸加深，相關(guān)部門或設(shè)計單位也對高層建筑防火排煙設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行了優(yōu)化，以期采取各類手段措施，提升高層建筑的防火排煙能力，進而推動城市建筑的持續(xù)發(fā)展。

一、高層建筑火災(zāi)事故的主要特點

通過分析高層建筑火災(zāi)事故案例不難發(fā)現(xiàn)，高層建筑功能的多樣性，雖能滿足不同人群需求，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給高層建筑排煙系統(tǒng)造成了諸多問題或困難，一旦高層建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)，通風(fēng)設(shè)施處理不當(dāng)，火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙會逐漸在高層建筑內(nèi)部進行蔓延。與部分低層建筑相比，高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)事故時，由于通風(fēng)設(shè)施處理不當(dāng)，極容易造成重大火災(zāi)事故。諸多案例表明，高層火災(zāi)事故因燒傷造成的事故比例遠低于因濃煙造成的窒息人員傷亡。通過研究高層建筑火災(zāi)事故案例，歸納出以下特點：

（一）高層建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)事故蔓延較為迅速

高層建筑多為框架結(jié)構(gòu)，外部墻板也為石棉瓦材料，遇火后火勢蔓延速度較快，短短幾分鐘就會造成大面積人員傷亡。從高層建筑內(nèi)外部結(jié)構(gòu)來看，逃生通道、管道等相互連通，火災(zāi)火情極易沿這些通道進行快速蔓延，煙塵煙氣傳播速度也十分迅速。并且高層內(nèi)工作人員也多通過通道進行逃生，煙塵占據(jù)逃生通道以及高層建筑各房間，增大了高層建筑內(nèi)部人員逃生難度。

（二）高層建筑內(nèi)部人員疏散困難

高層建筑內(nèi)部具有多功能性，各空間獨立、房屋設(shè)計復(fù)雜，人口密集程度高，給消防監(jiān)督工作帶來困難，出現(xiàn)火災(zāi)火情時人員逃生面臨諸多問題。首先是高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)如果煙塵排放設(shè)計不到位，煙霧會快速充斥每個房間，不僅給人員逃生造成困難，消防救援工作也面臨眾多危險。其次，高層建筑材料多為易燃材質(zhì)，發(fā)生高溫燃燒過程中，也會釋放大量有害煙塵氣體，如果這些有害氣體被工作人員或消防隊員吸入，會對人員疏散造成困難。最后，因高層建筑房間存在密封性，對不熟悉高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的人員來說，也會影響其快速逃生。

二、當(dāng)前國內(nèi)高層建筑防火排煙設(shè)計中存在的問題

（一）高層建筑內(nèi)部消防設(shè)施不規(guī)范

高層建筑內(nèi)部各功能區(qū)復(fù)雜，人員密集程度較高，空間職能管理上存在疏漏，使得消防配套設(shè)施也存在與消防監(jiān)督工作不匹配、不完善等問題。建筑的管理者消防安全意識不足，將經(jīng)濟效益放在首位，使得高層建筑單位出現(xiàn)火災(zāi)火情的概率大大增加。其次，物業(yè)管理方對于自身建筑的消防設(shè)施維護保養(yǎng)做得不到位，也會造成消防火情的增加，日常消防設(shè)施維護不到位，出現(xiàn)漏洞無法及時進行彌補挽救，使得火災(zāi)出現(xiàn)時相關(guān)消防設(shè)施無法起到相應(yīng)作用，最終造成人員傷亡。

（二）高層建筑單位使用建筑材料存在問題

在高層建筑設(shè)計時，設(shè)計施工單位忽視了施工材料質(zhì)量問題，尤其是建筑電爐、外墻材料等選擇上容易采取便宜、質(zhì)量不可靠的材質(zhì)，高層建筑單位內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在電線亂接導(dǎo)致的電路局部過熱等問題，給整體電路帶來超載壓力，部分電路在進行較長時間作業(yè)時，容易出現(xiàn)過載老化等問題，為火災(zāi)發(fā)生埋下隱患。

（三）高層內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題

當(dāng)前高層甚至超高層建筑逐漸增多，多為商城、公寓、寫字樓等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致對其進行設(shè)計時，多考慮空間最大程度利用，忽視了消防區(qū)域、防火排煙設(shè)計。消防通道、排煙設(shè)施的忽視造成建筑物內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)火情時，濃煙迅速充斥高層建筑內(nèi)部，給人員逃生以及消防救援帶來困難。此外，因高層內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題，出現(xiàn)火災(zāi)時建筑結(jié)構(gòu)外墻耐火性能較差，火災(zāi)引起的高溫高壓會使鋼結(jié)構(gòu)承載力下降，總負(fù)荷降低，重者會造成高層建筑變形甚至是坍塌。對此，高層內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計務(wù)必符合建筑規(guī)范，消防設(shè)施設(shè)計以及施工必須嚴(yán)格按照相關(guān)守則制度進行。

（四）高層建筑內(nèi)部排煙設(shè)計不規(guī)范

國內(nèi)高層建筑起步較晚，相關(guān)圖紙以及消防規(guī)范也多借鑒國外經(jīng)驗，國內(nèi)相關(guān)設(shè)計人員在未考慮高層建筑內(nèi)外界因素的情況下，就對其進行消防排煙設(shè)計，極易造成排煙設(shè)計與建筑實際應(yīng)用不匹配?；蛟O(shè)計排煙系統(tǒng)時，為追求空間利用率，忽視業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，排煙設(shè)計缺乏合理性。相關(guān)火災(zāi)案例表明，高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)時，存在內(nèi)部排煙窗無法開啟或者是開啟緩慢等問題，造成短時間內(nèi)火災(zāi)大面積蔓延，煙氣由于無法正常排出會快速充斥到建筑內(nèi)部，給人員逃生以及消防救援工作帶來困難。此外，設(shè)計過程中，高層建筑相關(guān)結(jié)構(gòu)應(yīng)與消防設(shè)施進行聯(lián)動，如排煙窗口裝置應(yīng)與消防設(shè)施或報警系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，出現(xiàn)火情及時發(fā)出警報，并通知相關(guān)部門，但諸多高層建筑忽視了此項工作，無法為救援工作贏得寶貴時間。最后，通風(fēng)口、排風(fēng)口出于成本考慮，設(shè)計不規(guī)范，風(fēng)量、風(fēng)速不均等問題凸顯，舊時百葉窗落后且在設(shè)計上存在很大問題，高層建筑內(nèi)狹長通道平滑度設(shè)計不足，給高層建筑送風(fēng)排煙造成困難，高層建筑出現(xiàn)火勢快速蔓延與排煙設(shè)計不規(guī)范存在關(guān)聯(lián)。

三、提升高層建筑防火排煙設(shè)計的相關(guān)措施

第一，排煙是高層散熱的關(guān)鍵一步，如何結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)達到自然或者機械排煙兩個模式的最優(yōu)解是目前探索的目標(biāo)。從行業(yè)內(nèi)的發(fā)展情況來看，機械排煙和自然排煙都具有比較高的排煙效果，但是這兩種模式存在著很大的差異性，機械排煙依靠自身機械能轉(zhuǎn)化為動能，而自然排煙則依靠良好的通風(fēng)結(jié)構(gòu)與自然天氣，在具體的選用過程中需要根據(jù)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點以及所處的外部環(huán)境進行綜合性選擇。其次，在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計與設(shè)備選擇方面也應(yīng)當(dāng)按照建筑物的實際特點進行綜合性選擇。對某一區(qū)域排煙，防止煙氣大量蔓延至鄰近區(qū)域的要求本身合理，但對此不應(yīng)過于絕對、僵化地理解和執(zhí)行?；馂?zāi)情況下，任何設(shè)計方案都無法絕對保證相鄰的非事故區(qū)域沒有“一丁點”煙氣。按“一處火災(zāi)”的基本設(shè)計原則，不論相鄰區(qū)域是否位于事故區(qū)的疏散路徑上，即使有少量煙氣蔓延，只要不影響相鄰區(qū)域的逃生條件（視距、溫度、CO濃度），應(yīng)該是可以接受的。若相鄰區(qū)域不在服務(wù)于事故區(qū)的疏散路徑上，且本身又是無人區(qū)，可接受的蔓延程度則可以放寬。

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)建筑物的特點選擇了機械排煙方式，建筑物的構(gòu)建就需要考慮貫通性，如何合理的確保煙氣進入和排出的位置、體量、流速是考慮的關(guān)鍵，并且通過嚴(yán)密計算使得內(nèi)部排煙裝置能夠基本覆蓋排煙量的需求。在性能化防火設(shè)計體系下，需首先確定建筑的幾何參數(shù)及使用情況，確定設(shè)計火災(zāi)場景（包括可燃物種類、數(shù)量、火源功率、位置、煙羽流特征等），設(shè)定設(shè)計目標(biāo)，保證人員在火災(zāi)發(fā)展到威脅人身安全之前到達安全區(qū)域，即人員疏散時間小于危險來臨的時間，在可用的逃生時間內(nèi)維持人員疏散路徑上的逃生條件。逃生條件涉及多方面因素，其中與防排煙系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)相關(guān)的則是，在設(shè)

第三，在建筑物的驗收階段，相關(guān)的監(jiān)理部門以及政府監(jiān)管機構(gòu)需要做到嚴(yán)格的消防設(shè)計驗收檢查工作，確保高層建筑物的消防設(shè)計工作能夠達到行業(yè)內(nèi)的要求規(guī)范。驗收階段是把握建筑物防火排煙設(shè)計質(zhì)量的最后一道防線，相關(guān)的部門與人員應(yīng)當(dāng)切實負(fù)起責(zé)任，從而使驗收工作能夠具有較高的質(zhì)量，將風(fēng)險事件杜絕在門外。在驗收的過程中，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照行業(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細(xì)節(jié)進行考核和驗收，尤其是對地方的各級住建部門來說，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部門要加大對審核驗收的考核力度，加強監(jiān)管水平，全面提升基礎(chǔ)設(shè)施審查工作，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。

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