基于高層建筑火災特點的防火設計研究

程凱

摘要：隨著城鎮(zhèn)化的不斷加快，高層建筑的數(shù)量也逐漸增加，雖然高層建筑賦予了城市更多的生命力，但一旦出現(xiàn)火災，將會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。這就需要相關人員總結高層建筑火災救援的難點，找到高層建筑火災救援的關鍵，最大限度提高救援質量，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。文章在分析高層建筑火災成因與特點的基礎上，探討安徽廣播電視臺的建筑消防設計要點。

關鍵詞：高層建筑;火災特點;建筑消防設計

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，加之城市用地緊張，高層建筑數(shù)量不斷增加。高層建筑一般都地處繁華地段，人員相對密集，一旦發(fā)生火災，現(xiàn)有的消防設備很難快速開展滅火工作，導致火勢進一步蔓延，造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。火災也成為“摩天大樓”致命的隱形“殺手”，高層建筑火災撲救成為了一個世界性的問題，與此同時，也是城市消防的“軟肋”[1]。2010年，上海靜安區(qū)公寓火災造成58人死亡、71人受傷，建筑物過火面積12000m2，直接經(jīng)濟損失1.58億元。2017年，倫敦高層公寓大火共造成81人遇難，是倫敦29年來最慘重的火災。這些慘痛的案例警示我們不僅要提升高層建筑火災防控能力，認真執(zhí)行《中華人民共和國消防法》，嚴格落實“預防為主，防消結合”的安全工作方針，而且要提升大眾的消防安全意識和火災逃生自救能力。

一、高層建筑火災成因及特點

（一）高層建筑火災成因

第一，電氣火災成為高層建筑的最大“殺手”。高層建筑使用大量的電氣設備，且用電集中，導線設備長期處于高溫的狀態(tài)，極易造成電纜老化，從而造成因電氣線路、用電設備及供配電設備出現(xiàn)故障性釋放熱能引發(fā)的火災。在實際工作中，安徽廣播電視臺新中心在進行常規(guī)建筑消防設施年檢的基礎上，新增了“電氣防火安全”檢測，消除因電氣設備短路、發(fā)熱、漏電等造成的火災隱患。新中心是一級用電負荷單位，供電設計總容量為40000kVA，強電井有300多個，線纜長度有數(shù)百千米，樓內(nèi)大功率電器負載多，線纜接頭也多。針對復雜的供配電系統(tǒng)，我們在電氣系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，依據(jù)國家和行業(yè)標準，使用紅外測溫儀、紅外熱像儀、超聲波泄漏探測儀和真有效值電流表等電工儀表，對配電柜、照明配電箱、照明燈具、插座等實施非接觸式檢測，快捷地發(fā)現(xiàn)過熱和火花放電部位，正確判斷電氣系統(tǒng)不同部位所存在火災隱患的性質、原因及危險程度。通過測試保證了設施設備符合《電氣防火檢測技術規(guī)范》要求，保障設備安全運行。

第二，高層建筑材料的防火性能不足。在實施建設的過程中，部分施工單位為了降低建筑材料成本，選擇了一些質量不達標的裝飾材料，防火性能的降低提高了火災發(fā)生的可能。另外，在裝修的過程中，為了提升視覺和舒適的滿意度，也會大量使用易燃可燃的裝飾建材，一旦發(fā)生火災，易燃可燃材料會加速火勢的蔓延，并且釋放出有毒有害氣體，增加了消防救援工作的難度[2]。

第三，居民的消防知識、防火意識薄弱。家中存放的可燃物、隨意丟棄的煙頭、用電用氣的不規(guī)范等，這些因素極易造成火災的發(fā)生。裝修過程中，部分人員不按照規(guī)定要求進行操作，進行違章作業(yè)也會引發(fā)火災。在高層建筑出現(xiàn)火災以后，初期只是可燃物的燃燒，但如果一氧化碳濃度達到1.3%時足以讓人失去知覺，面對突如其來的火情，很多人會失去理智，慌亂中做出一些錯誤的逃生方法，錯過了最佳自救的時間。

（二）高層建筑火災特點

第一，火勢蔓延速度較快。高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井等豎向井道多，如果防火分隔處理不當或者管道井封堵不嚴密，發(fā)生火災時，高層建筑就像煙囪一樣，導致火勢迅速蔓延，而且建筑高度越高，所造成的“煙囪效應”越強烈。實驗資料證明，超高層建筑中火災煙氣沿著垂直樓梯間、電梯井等豎向井道垂直上升的速度可達3～4m/s，有時甚至可達8m/s。

第二，人員疏散困難。高層建筑的層數(shù)較多，垂直地面距離也長，安全疏散逃生的主要途徑是消防樓梯，若要將被困人員安全疏散到地面，少則幾十分鐘，多則幾個小時。而且層數(shù)越多，人員越多，疏散時間越長。另外，火災時因受煙氣的威脅和斷電后黑暗的恐慌，人的本能恐懼心理和逃生欲望會使人們涌向安全通道，大量的人流在有限的樓梯間聚集后，極易造成疏散困難甚至發(fā)生擁擠、踩踏等事故。

第三，高層建筑鋼結構耐火性不足。在高層建筑建設過程中，基本上都采用的鋼結構，在強度、塑性、韌性和彈性方面都有很大的優(yōu)勢，但是建筑的防火性能也隨之大大降低。鋼結構在建筑過程中有著非常良好的熱傳遞性，使得火災的毀滅性加強。例如：紐約世貿(mào)中心大樓在“9·11”事件中倒塌的原因是由于鋼結構被燒后支撐力減弱引起的。

第四，火災撲救難度大。高層建筑起火時，若起火點在建筑上部樓層，消防云梯無法到達，消防隊員就無法在外部進行滅火。另外，火災中產(chǎn)生的煙霧較大且火情發(fā)展迅速，在消防人員抵達現(xiàn)場后，很難第一時間接近起火點，并受到高層建筑消防用水量不足等因素的影響，給火災撲救帶來了很多阻礙。

二、安徽廣播電視臺建筑消防設計要點

作為安徽省合肥市地標的安徽廣播電視臺新中心，始建于2009年8月，2013年6月正式投入使用。新中心主樓高226.7m，樓頂附屬結構高13m，天線發(fā)射塔高62m，總高度達301.7m。其中，東區(qū)面積24.3445萬m2，地上建筑面積為19.478萬m2，地下建筑面積為4.8665萬m2。新中心是單層、多層和超高層組合的多功能復雜建筑，整棟建筑及各單位均采取回廊設計，按照單多層建筑組合防火設計一致性和主裙樓建筑防火設計一致性原則，按照一類超高層公共建筑進行防火設計，消防防護等級為一級，安徽廣播電視臺新中心被列為省消防安全重點單位。

安徽廣播電視臺新中心不僅具有辦公用途，還有演播廳、各類機房、變配電所等用房，具有結構復雜、可燃物多、功能性布局多樣等特點，一旦發(fā)生火災將會迅速蔓延，導致?lián)渚入y、逃生難，為了有效發(fā)揮新中心消防防火系統(tǒng)作用，在建筑消防設計上具有以下幾個要點：

（一）建筑總平面布局的消防設計

單體建筑防火間距不應小于一級耐火等級建筑要求的13m。建筑外部設計了救援場所和消防通道，其中救援場地的長度和寬度分別不小于20m和10m，可承載70t重型消防車進行作業(yè);建筑內(nèi)設計了14臺消防電梯，作為大樓救援行動的內(nèi)外部聯(lián)系通道。另外，合理設計新中心建筑內(nèi)的防火設施，并且保持消防水源的分布和消防車道的合理性，一旦出現(xiàn)火災問題，就能在最短時間內(nèi)展開滅火行動，將火勢控制在合理的范圍當中，保障人員安全的逃生。

（二）建筑結構消防設計

建筑內(nèi)部共劃分182個防火分區(qū)，其中面積在2000m2以上的為19個，面積在3000m2以上的超大防火分區(qū)為12個，防火卷簾、防火門（常開）分別為90臺和94樘，各種防火分隔設施的耐火極限均不低于3h。

（三）建筑動力消防設計

首先是防火調節(jié)閥設計。在風管內(nèi)設計有70℃防火閥，在火災時閥能自動關閉，對失火房間進行防火隔離。其次是機械防排煙和補風系統(tǒng)設計。豎向防排煙系統(tǒng)以避難層為界分為3段;車庫、人防、餐廳等區(qū)域沿水平方向布置機械排煙系統(tǒng)，并按照50%排風量設計獨立的機械補風系統(tǒng);演播廳、舞臺基坑等按照50%排風量由空調新風管進行機械補風。再次是消防給排水系統(tǒng)設計應獨立于生活水、雨水、污水系統(tǒng)，消防給排水設計為臨時高壓系統(tǒng)，分高、中、低三個區(qū)，每區(qū)建筑高度不超過100m。最后是消防用電設計，作為一類高層建筑，消防用電為一級負荷中特別重要的負荷，除采用專用回路由兩路電源供電外，還需納入自備柴油發(fā)電機的供電范圍;消防泵、防排煙風機、消防電梯等重要消防設備的供電采用雙電源自投的方式[4]。

（四）安全疏散路線的設計

首先，消防救援人員根據(jù)發(fā)生火災時的火勢蔓延情況，或者是煙氣傳播的情況，進行合理的預測，最大限度分析科學的疏散路線。結合新中心建筑內(nèi)部結構比較復雜的特點，設計合理的疏散路線，保證從公共走道到疏散樓梯、安全出口的應急照明保障和疏散指示醒目，確保疏散通道暢通。作為全國重要經(jīng)濟目標防護試點單位、省火災高危單位，新中心自2013年投入運行以來，連續(xù)7年進行了安全疏散演練。組織職工學習疏散演練方案，安全員宣講演示疏散時的注意要點，通過演練，職工安全意識得到了提高，并且熟練掌握了應急疏散預案，增強了應急處置的能力。其次，安全疏散合理布局。在首層布置了68個直通室外的疏散進出口，其中東區(qū)地上31個、地下10個;西區(qū)地上24個，地下3個。建筑內(nèi)部設計41個疏散樓梯（其中9個人防樓梯），作為大樓內(nèi)部各層、各防火分區(qū)的疏散出口與首層地面疏散出口的聯(lián)系通道。最后，安全疏散避難層的設計，這是保障人員安全疏散的有效措施之一。新中心分別在主樓15層、30層和45層設計了3個避難層，高度分別為84.6m、150.8m、214.6m。

通過合理的建筑消防設計，可以充分發(fā)揮新中心消防防火系統(tǒng)作用，將初起火災控制在相對較小的范圍，為人員疏散和火災撲救提供寶貴的時間和空間。

三、結語

在高層建筑消防安全的建設歷程中，需要社會全員時刻保持警惕性，做好高層建筑防火設計，減少可燃建筑材料的用量，規(guī)范安全疏散等工作。而火災一旦發(fā)生時，被困人員需要根據(jù)實際情況，找到合理的自救方式，并在逃生時保持良好的心理素質，善于利用身邊的事物，選擇科學的逃生路線，采取合理的逃生方式，最大程度地減少火災造成的傷害。

參考文獻：

[1]劉彥海.高層建筑增設獨立式滅火救援消防供水豎管系統(tǒng)必要性研究[J].消防界（電子版），2019， 05（15）：64-66.

[2]鄧超偉，陸文哲.基于火災情況下連體高層住宅人員疏散問題的分析[J].黑龍江科技信息，2020（14）：140-142.

[3]劉洪偉.掌握高層建筑火災應急知識與配備自救逃生器材的必要性[J].今日消防，2019， 04（01）：55-56.

[4]丁國祥.安徽臺全臺網(wǎng)規(guī)劃和建設的總體思路[J].現(xiàn)代電視技術，2006（11）：62-65.