高層建筑消防電梯設(shè)計(jì)探究

鄧道

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，加快了我國(guó)的城市化建設(shè)，并在這個(gè)過(guò)程中開(kāi)始不斷利用和拓展空間資源，高層建筑因能夠節(jié)省土地資源而被人們廣泛應(yīng)用。由于高層建筑高度高、空間大且功能繁雜，如果發(fā)生火災(zāi)會(huì)進(jìn)一步增加救援滅火的難度，因此高層建筑要配備齊全的消防安全設(shè)施。文章主要針對(duì)消防電梯在高層建筑中的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防電梯;設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今高層建筑在城市中的規(guī)模不斷擴(kuò)大，消防電梯能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)為消防員提供便利，避免消防員因攜帶裝備爬樓浪費(fèi)過(guò)多體力，在提高滅火效率上起著重要的作用。因此提高消防電梯的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，是高層建筑在建設(shè)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

一、消防電梯的設(shè)置范圍與數(shù)量要求

根據(jù)建筑建設(shè)的消防安全規(guī)范，高層建筑設(shè)置消防電梯存在嚴(yán)格范圍要求。針對(duì)32m以上的建筑住宅、一類(lèi)建筑或面積在3000m2且五層以上的養(yǎng)老居所、高層建筑地下室（建筑規(guī)定安裝消防電梯）、在建筑地平面深埋10m以上且大于300m2的非地下室建筑，設(shè)置的數(shù)量要求是每個(gè)防火分區(qū)不應(yīng)少于1臺(tái)。在設(shè)置消防電梯時(shí)，結(jié)合防火分區(qū)的部署來(lái)考慮，防止火災(zāi)發(fā)生后，消防員的滅火活動(dòng)范圍受到制約。在對(duì)電梯位置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要與救援疏散區(qū)分隔開(kāi)，確保人員逃生與消防員工作不產(chǎn)生沖突。首層的消防電梯應(yīng)設(shè)置直通室外的出口，或經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度不超過(guò)30m的通道通向室外，這樣一來(lái)，消防員或救援人員使用電梯就可以直接通往安全區(qū)域。同時(shí)消防電梯應(yīng)考慮貨梯、客梯的具體位置來(lái)設(shè)計(jì)，如果客梯貨梯符合要求，可以用它代替消防電梯，也可以根據(jù)具體要求，將對(duì)應(yīng)位置的客貨梯進(jìn)行調(diào)整，確?？稍诓煌恢脤?duì)相同防火分區(qū)展開(kāi)滅火救援工作。

二、影響消防電梯正常使用的因素

（一）消防電梯易受火災(zāi)破壞

在高層建筑的頂部，通常會(huì)裝載消防電梯機(jī)房，為降低機(jī)房的火災(zāi)隱患，依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，需要設(shè)置防火分區(qū)。而在具體使用環(huán)節(jié)中，電纜、風(fēng)管在安設(shè)時(shí)需要穿透墻體，導(dǎo)致機(jī)房墻面存在縫隙，而防火門(mén)經(jīng)常會(huì)處于打開(kāi)狀態(tài)，這種情況下如果發(fā)生火災(zāi)，其高溫很容易對(duì)維持消防電梯功能運(yùn)轉(zhuǎn)的核心設(shè)備產(chǎn)生影響，進(jìn)而破壞電梯功能。另外，如果消防電梯沒(méi)有根據(jù)相關(guān)規(guī)定來(lái)獨(dú)立設(shè)置井道，像是與客梯、貨梯合用井道，防火分隔未設(shè)置或消防前室缺失，就會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后對(duì)電梯造成破壞，進(jìn)而使消防電梯無(wú)法在火災(zāi)中發(fā)揮作用。

（二）消防電梯易受煙氣侵害

高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，其內(nèi)的消防電梯常會(huì)受到煙氣的影響而無(wú)法正常使用。首先，前室設(shè)置的防火分隔容易受到煙氣影響，這主要是由于墻體縫隙、防火門(mén)常開(kāi)等問(wèn)題導(dǎo)致的。其次，如果前室所設(shè)置的加壓送風(fēng)系統(tǒng)功能失常，也會(huì)導(dǎo)致煙氣侵入到消防電梯中[1]?，F(xiàn)階段，一些高層建筑所安設(shè)的消防電梯前室由于一些原因未設(shè)置科學(xué)合理的采光通風(fēng)結(jié)構(gòu)，需要使用加壓送風(fēng)系統(tǒng)來(lái)防止火災(zāi)煙氣進(jìn)入到電梯間，但由于防火門(mén)無(wú)法及時(shí)關(guān)閉的問(wèn)題導(dǎo)致加壓送風(fēng)系統(tǒng)功能受阻。另外，如果未設(shè)置科學(xué)的加壓送風(fēng)口，也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)傳送階段出現(xiàn)渦流，導(dǎo)致煙氣無(wú)法有效排出。最后，高層建筑在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)未根據(jù)相應(yīng)規(guī)范設(shè)置科學(xué)的消防電梯機(jī)房、未設(shè)置獨(dú)立的防火分隔與其他機(jī)房進(jìn)行區(qū)分、電梯轎廂活塞效應(yīng)等情況出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致電梯機(jī)房侵進(jìn)大量煙氣，并將其帶到電梯井道，最終進(jìn)入轎廂，令在其中的人們受到安全威脅。

（三）消防電梯易受水侵害

現(xiàn)階段，消防電梯仍然存在材質(zhì)缺陷問(wèn)題，特別是在防水方面仍需要進(jìn)一步來(lái)研究解決。通常情況下建筑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，水是主要的撲救工具，但消防電梯的防水功能差，即使根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置相應(yīng)的防水措施，依舊難以保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、高層建筑消防電梯的設(shè)計(jì)問(wèn)題

（一）環(huán)境布局依據(jù)

在設(shè)置消防電梯時(shí)，首先需要考慮建筑內(nèi)的環(huán)境布局。消防電梯為一種豎向管井形式，如果建筑發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)在這種豎向管井中主要是以上下擴(kuò)散的方式蔓延，并且通道會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。根據(jù)火勢(shì)蔓延的狀態(tài)，建筑可以設(shè)置具有良好防火功能的防火分隔，防止煙火以及高溫迅速蔓延，加大滅火救援的壓力以及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)程度。同時(shí)需要單獨(dú)設(shè)置消防電梯井，現(xiàn)階段一些設(shè)計(jì)者會(huì)將電梯井和其他電梯廳、走廊等連通，如果其內(nèi)存在電纜、易燃可燃裝修材料，就會(huì)導(dǎo)致建筑缺失安全保障，火災(zāi)發(fā)生后，還會(huì)連帶其他管井出現(xiàn)問(wèn)題。因此單獨(dú)設(shè)置消防電梯井是必要的。消防電梯與機(jī)房以及相鄰電梯井之間，需要用防火隔墻隔開(kāi)，而要在墻體安裝門(mén)，應(yīng)選擇甲級(jí)防火門(mén)。消防電梯井中不應(yīng)存有可燃?xì)怏w、液體管道。消防電梯應(yīng)敷設(shè)自用的電線、電纜，以此降低危險(xiǎn)系數(shù)，并不要在井壁設(shè)置出電梯門(mén)洞、通氣孔之外的其他洞口。

（二）消防電梯的電源和電纜設(shè)計(jì)

在高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，消防電梯需要將電源進(jìn)行切換，確保正常使用。根據(jù)相關(guān)的建筑法規(guī)，設(shè)置消防電梯應(yīng)從變配電室敷設(shè)兩條電纜，安裝到建筑頂層的電梯機(jī)房。為得到可靠供電效果，在使用配電線路的過(guò)程中，消防電梯對(duì)電纜有著嚴(yán)格要求，兩電需要使用銅皮防火電纜的配電線路。在敷設(shè)配電線路時(shí)，應(yīng)沿著電氣豎井垂直方向進(jìn)行。如果在相同電纜井敷設(shè)阻燃電纜，需要用耐火材料將兩者在中間進(jìn)行隔離[2]，這種方式可以降低火災(zāi)對(duì)電纜的影響。電氣線路在吊頂?shù)姆笤O(shè)工作，主要使用材料為金屬管和金屬線槽布線，而天花板則是具有阻燃型硬質(zhì)特點(diǎn)的塑料管材料。在敷設(shè)電線、電纜時(shí)，其主要線路為配電間-電梯井道-電梯機(jī)房，而在配置末端和中間的切換裝置以及配電箱之前，需要考慮火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能對(duì)電氣設(shè)備和線路產(chǎn)生的損害，確保線路為消防電梯提供安全用電。

（三）防煙設(shè)計(jì)

消防電梯的防煙設(shè)計(jì)能夠確保發(fā)生火災(zāi)后，為人員提供無(wú)煙的安全區(qū)域，促進(jìn)安全疏散工作的順利進(jìn)行。根據(jù)要求，為避免樓梯和消防電梯進(jìn)入煙氣，應(yīng)將防排煙裝置布設(shè)在前室位置，對(duì)于建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工業(yè)建筑和建筑高度小于或等于100m的住宅，可考慮在外墻側(cè)安裝相應(yīng)的窗口來(lái)排煙，達(dá)到自然通風(fēng)的目的，保護(hù)消防電梯。對(duì)于建筑高度大于50m的公共建筑、工業(yè)建筑或建筑高度大于100m的住宅建筑，應(yīng)采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)消防電梯防煙的效果。防煙電梯間及其前室排煙設(shè)計(jì)如圖1所示。

（四）堵、排水設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)高層建筑的消防電梯時(shí)，確保堵、排水的合理性對(duì)消防電梯的正常運(yùn)行有非常重要的作用。首先如果上述問(wèn)題設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后，電梯流入大量水，進(jìn)而影響使用，進(jìn)而無(wú)法幫助消防員快速救援，人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全難以得到保障。針對(duì)消防電梯的堵、排水，應(yīng)考慮兩個(gè)位置：一是前室門(mén)口宜設(shè)置擋水設(shè)施和設(shè)置下水坡，電梯口也應(yīng)安裝排水槽，并布設(shè)科學(xué)實(shí)用的排水通道。二是井底應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，排水井的容量不應(yīng)小于2m3，排水泵的排水量不應(yīng)小于10L/s[3]。

四、消防電梯設(shè)計(jì)建議

高層建筑的消防電梯主要作用是承載消防員到達(dá)指定滅火區(qū)域，以此完成滅火救援工作。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，消防電梯的作用有限，在火災(zāi)中后期難以產(chǎn)生作用，也加大了消防員的工作難度。因此應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行改善，并嚴(yán)格要求消防電梯的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)配套裝置。

（一）消防電梯和前室結(jié)構(gòu)獨(dú)立

在設(shè)計(jì)消防電梯時(shí)，應(yīng)考慮火災(zāi)發(fā)生后建筑可能發(fā)生的坍塌問(wèn)題，因此消防電梯井和前室應(yīng)獨(dú)立于建筑結(jié)構(gòu)中，井壁不應(yīng)開(kāi)設(shè)孔洞，并為其設(shè)置單獨(dú)的支撐裝置，同時(shí)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)鋼筋也應(yīng)獨(dú)立存在，使其在建筑中形成獨(dú)立結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)消防電梯與前室的穩(wěn)定性，防止受倒塌影響，而導(dǎo)致其功能受到影響。需保證電梯井的耐火性能，可在各種類(lèi)型火災(zāi)情況下為消防救援提供支持，井壁耐火等級(jí)通常大于2.5～3h。電梯井轎廂必須具備承載8～10名消防員的重量，即至少能承重800kg，凈面積不小于1.4m2。轎廂的裝修也需要使用耐火材料，防止煙熱導(dǎo)致電梯轎廂失去作用。

（二）提高前室的耐火等級(jí)

消防電梯的前室發(fā)揮著重要作用，能夠承載消防員到達(dá)著火層，并順利出行，之后消防員在通過(guò)其內(nèi)安裝的消火栓等安全設(shè)施來(lái)實(shí)施滅火工作。而消防電梯想要代替消防云梯車(chē)，就需要前室在其中發(fā)揮作用，因此強(qiáng)化電梯前室的耐火級(jí)別就非常必要了。通常高層建筑的火情在3h以上，就會(huì)產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象，而在這個(gè)時(shí)候再去樓層中滅火就沒(méi)有多大的實(shí)際作用了，普通18cm厚黏土磚通常能夠承受火燒3.5h，所以前室應(yīng)保證耐火水平在3h之上，應(yīng)選擇甲級(jí)防火門(mén)作為隔墻門(mén)[4]。

（三）室內(nèi)消火栓供水系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立存在

消防員在高層建筑的滅火救援行動(dòng)中，會(huì)利用消防電梯前室的消火栓來(lái)展開(kāi)工作，以此提高效率。其內(nèi)的消火栓供水系統(tǒng)能為滅火救援工作提供充足的水源與水壓，支撐滅火工作的順利進(jìn)行。因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保系統(tǒng)能夠正常供水，例如在前室的消火栓中裝設(shè)獨(dú)立供水管網(wǎng)，而管網(wǎng)的供水源應(yīng)設(shè)置在水泵房、室外地點(diǎn)，確保直接供水而不受其他因素干擾。不要將供水管網(wǎng)和其他場(chǎng)所滅火裝置的管網(wǎng)連接。另外想要提高供水的可靠性，可以在管網(wǎng)中裝設(shè)水泵接合器，如果管網(wǎng)供水出現(xiàn)問(wèn)題，就可以使用消防車(chē)來(lái)加壓。同時(shí)在消防井座中設(shè)置排水口，如此即使地下層無(wú)法通電梯，井底水也可以向室外排出。由于高層建筑還存在雨季水倒灌問(wèn)題，因此在排水管外墻要安設(shè)單流閥，如果難以向室外直接排水，也可以在電梯井旁邊建造水池，并確保面積在2m2以上，并利用水泵排水[5]。

（四）獨(dú)立設(shè)置線路，增加供電保障

在設(shè)置高層建筑的消防電梯時(shí)，應(yīng)確保其自身的供電線路相互獨(dú)立，以此保障順利供電。因此其供電線路的系統(tǒng)不應(yīng)連接其他設(shè)施線路，消防電梯與前室應(yīng)具有專(zhuān)用供電系統(tǒng)，并且配置兩路獨(dú)立的供電電源，確保電梯用電正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)電力中斷，導(dǎo)致電梯滯留的現(xiàn)象發(fā)生。在供電消防電梯專(zhuān)用應(yīng)急電源中還應(yīng)使用專(zhuān)用供電回路，并設(shè)置專(zhuān)用標(biāo)志，便于火災(zāi)發(fā)生時(shí)快速識(shí)別。針對(duì)消防電梯首層的操作按鈕，要設(shè)置消防人員專(zhuān)用按鈕，并將其設(shè)置在消防電梯門(mén)旁的開(kāi)鎖裝置內(nèi)，充當(dāng)萬(wàn)能按鈕，以此來(lái)強(qiáng)迫消防電梯降至任一指定的樓層，同時(shí)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，將工作電梯停用，打開(kāi)消防電源，開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)。

另外，需保證兩路電源可以相互轉(zhuǎn)換，如果一路電源產(chǎn)生故障，可以自動(dòng)投入另一路電源，之后再進(jìn)行維修工作。而如果出現(xiàn)范圍性區(qū)域停電或者遭遇意外事故，導(dǎo)致兩路電源無(wú)法使用，可以將柴油發(fā)電機(jī)作為第三電源進(jìn)行使用，或者考慮高容量的UPS或帶電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的EPS。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑的消防電梯對(duì)消防安全有著重要作用，因此在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要注重電梯在建筑中的合理性應(yīng)用，并考慮多方面的影響因素。同時(shí)在安設(shè)消防電梯時(shí)，應(yīng)確保電梯的質(zhì)量與安全性，確保環(huán)境結(jié)構(gòu)布局的科學(xué)合理，使其能夠獨(dú)立于建筑的其他空間設(shè)施，尤其注意，消防電梯需要和群眾的逃生通道相隔離。

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