高層建筑消防排煙設(shè)計探析

劉建平

（上海維邁建筑設(shè)計有限公司，上海 200333）

隨著高層建筑數(shù)量和規(guī)模的極速上漲，高層建筑安全問題也呈現(xiàn)出頻發(fā)的趨勢，由于高層建筑中具有較大的人口密度且處于相對密閉的空間中，一旦出現(xiàn)火災(zāi)事故，居住其中的群眾很難得到及時的疏散，甚至有可能出現(xiàn)嚴重的踩踏事故，威脅人民群眾的生命安全。因此，為了防止出現(xiàn)這種意外事件，相關(guān)部門對高層建筑的排煙設(shè)計制定了嚴格的標準。但是，排煙設(shè)計在實際施工過程中會受到各種因素的限制和影響，導致最終排煙設(shè)計出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不合理、存在排煙盲區(qū)等問題，使得高層建筑實際排煙能力大打折扣。因此，高層建筑項目有必要加強對排煙設(shè)計的重視，相關(guān)人員要加強專業(yè)能力的提升，學習國內(nèi)外先進的設(shè)計理念和建設(shè)經(jīng)驗，不斷促進高層建筑排煙設(shè)計結(jié)構(gòu)更加科學規(guī)范，降低火災(zāi)風險。

1 高層建筑防火排煙設(shè)計的重要性

高層建筑為了預(yù)防在發(fā)生火災(zāi)時的火情快速蔓延，通常會設(shè)計較多的隔墻，這樣能夠?qū)馂?zāi)進行有效阻斷。然而高層建筑依然存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單的問題，一旦火災(zāi)較為嚴重則會造成嚴重的安全事故。近年來我國建筑發(fā)展非常迅速，并且在建筑設(shè)計和施工中存在不夠重視消防安全設(shè)計的問題，消防安全意識不高[1]。為了更好地提升高層建筑的安全性，在施工階段就必須對消防安全設(shè)計做好充分的準備工作，對施工人員加強消防安全的宣傳，提高消防安全意識。現(xiàn)階段，高層建筑通常采用主動防火系統(tǒng)和被動防火系統(tǒng)進行防火設(shè)計。主動防火系統(tǒng)是指發(fā)生火情會引發(fā)防御系統(tǒng)主動報警并采取一定的滅火措施，能夠在剛剛產(chǎn)生火情時就迅速將其撲滅。被動防火系統(tǒng)則是利用一些阻燃材料進行建筑施工，常用在房屋吊頂、防火墻等結(jié)構(gòu)的表面以及安裝防火卷簾等，當發(fā)生火災(zāi)的時候這些防火材料能夠有效阻斷火勢蔓延，并且將建筑空間劃分為一個個小空間，將火情固定在較小的范圍內(nèi)，從而保護高層建筑的整體結(jié)構(gòu)，也為人群的逃生提供安全空間。被動防火系統(tǒng)由于其成本較低并且能夠長時間發(fā)揮防火作用，不需要進行額外的維護保養(yǎng)，在建筑防火設(shè)計中得到了最廣泛的應(yīng)用。高層建筑層數(shù)比較多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，部分建筑在設(shè)計施工階段的防煙布置不夠科學合理，或者是居民消防知識比較欠缺造成了防煙設(shè)計的破壞，就容易在火災(zāi)發(fā)生時造成火勢不斷蔓延增強，造成重大的社會安全事故[2]。因此，在高層建筑加強對防火排煙設(shè)計的重視，這樣才能夠有效預(yù)防和阻止火災(zāi)，保護人們的生命和財產(chǎn)安全。

2 高層建筑物消防排煙系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)方案

2.1 建筑物內(nèi)部空間的規(guī)劃

高層建筑在設(shè)計階段就要充分考慮到消防安全問題，設(shè)計人員必須明確構(gòu)建充足的煙霧排放通道，并且保證通道的完整和暢通，只有這樣才能夠在發(fā)生火災(zāi)時能夠快速排放煙霧，降低火災(zāi)對人體的損傷，爭取更多的逃生和救援時間。另外，設(shè)計人員要有足夠的消防安全意識，排煙設(shè)計方案必須符合國家相關(guān)要求，對建筑內(nèi)部空間布局要科學合理，充分考慮各種因素，結(jié)合各個空間結(jié)構(gòu)的功能和用途，搭建完善的安全管理系統(tǒng)[3]。

表1 不同耐火等級建筑的允許建筑高度或?qū)訑?shù)、防火分區(qū)最大允許建筑面積

2.2 排煙的規(guī)劃設(shè)計

對排煙進行科學的規(guī)劃設(shè)計是高層建筑消防設(shè)計中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。高層建筑具有人口密度大的特點，為了提高人員疏散能力，需要設(shè)置專門的人員樓梯將各個樓層都連接起來，并且在樓梯位置進行防排煙設(shè)計。設(shè)計人員要注意將建筑框架結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的維護系統(tǒng)連接在一起，設(shè)計合理的加壓送風井來滿足防煙的要求，并在大空間及走道處岸安規(guī)范設(shè)計排煙風口，從而發(fā)揮出更好的排煙效果，防止火災(zāi)中出現(xiàn)煙霧窒息。

2.3 科學設(shè)計消防滅火的給水裝置

高層建筑消防排煙設(shè)計除了利用消防通道進行煙霧排放，設(shè)置合理的給水裝置也是重要的措施。設(shè)計人員在進行給水裝置設(shè)計時要嚴格遵守國家標準以及行業(yè)規(guī)范，結(jié)合高層建筑實際情況進行設(shè)置[4]。在高層建筑中安裝消防栓，其排布設(shè)計一定要科學合理，水柱的長度必須符合要求，低于100m 的高層建筑中的水柱長度尺寸最少是13m。另外，消防電梯也能夠在消防滅火作業(yè)中發(fā)揮非常關(guān)鍵的作用，消防電梯的設(shè)計安裝也必須符合相關(guān)條件，必須在60s 內(nèi)到達各樓層，并且后期要做好消防電梯的維護，防止人為損壞，這樣才能夠發(fā)揮出最大的消防作用。

3 高層建筑消防排煙設(shè)計中的常見問題

3.1 消防排煙設(shè)施不完善

對于高層居民住宅樓來說，消防排煙設(shè)施能夠在火災(zāi)發(fā)生時進行排煙滅火以及逃生，有效降低由火災(zāi)導致的人員傷亡和經(jīng)濟損失，消防排煙設(shè)施越完善則建筑的使用安全等級越高?，F(xiàn)階段大部分高層建筑都必須按照消防規(guī)定安裝消防排煙設(shè)施，而少部分年代比較久遠的高層建筑則因為當時國民建筑消防安全意識較差而沒有建立相應(yīng)的消防排煙設(shè)施，目前也在逐步進行排查加裝。但是，有的是居民入住后缺乏對消防排煙設(shè)施的維護，時間久了之后設(shè)備老化損壞，應(yīng)及時進行維修更換，否則會影響設(shè)備的使用效果。

3.2 防火分區(qū)劃分不科學

根據(jù)很多實際案例來看，高層建筑防火分區(qū)劃分不夠科學，也是造成嚴重火災(zāi)事故的重要原因。一些建筑單位為了節(jié)省成本高，選擇的設(shè)計院不夠?qū)I(yè)，在設(shè)計過程中沒有對防煙區(qū)和防火區(qū)進行科學設(shè)計，導致在火災(zāi)發(fā)生時阻隔效果不理想，火勢蔓延較快，無法為人們爭取自救逃脫的時間。防煙區(qū)和防火區(qū)劃分不恰當，還會導致火災(zāi)中的煙氣不能夠及時排除，火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵彌漫在高層建筑內(nèi)部，使得建筑內(nèi)的氧氣濃度降低，容易造成人員昏倒窒息，給消防救援逃生帶來了更大的難度[5]。

3.3 消防排煙設(shè)計不合規(guī)

高層建筑消防排煙系統(tǒng)的設(shè)計過程中也存在不合理的設(shè)計內(nèi)容，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是開啟常閉排煙閥或排煙口及排煙風機、機械排煙系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。火災(zāi)確認后，火災(zāi)報警系統(tǒng)無法及時啟動相應(yīng)火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的所有排煙閥、排煙口和排煙風機，這也將直接影響火災(zāi)早期內(nèi)部人員的自救和逃生。二是自然排煙窗設(shè)置過程中，自然排煙窗尺寸不符合規(guī)范要求，安裝位置不在排煙倉內(nèi)。開啟方式不是自動開啟，大部分是手動開啟。然而，高層建筑的高度相對較大，自然排煙窗的位置大多設(shè)置在建筑的上部，這也增加了開啟過程的難度，影響了消防排煙系統(tǒng)的工作效率。

4 高層建筑消防防火排煙的設(shè)計優(yōu)化對策

4.1 完善消防排煙系統(tǒng)

高層建筑消防排煙系統(tǒng)的設(shè)計主要分為兩類：自然排煙裝置和機械排煙裝置。對于自然排煙裝置，有必要確保每個開口的方向不同，然后分析和計算每個開口的實際開口面積，然后確定自然排煙裝置的排煙效果，并分析是使用手動開啟裝置還是自動開啟裝置，以實現(xiàn)排煙的效果，值得注意的是，排煙窗要做下懸窗，開啟角度大于70°才能算100%的排煙面積，注意儲煙倉的高度，與窗的有效排煙積[6]。機械系統(tǒng)排煙裝置有兩個要求：一是科學合理地布置和設(shè)計，排煙機房與排煙管和排煙口，建筑設(shè)計中要配合暖通設(shè)計合理布置風井與排煙口。二是確保煙氣流動的可控性。在高層建筑安裝排煙設(shè)施時，應(yīng)在樓梯口等處設(shè)置機械加壓送風和防煙措施，與送風口、通風孔形成良好的連接，以增強排煙效果。

4.2 優(yōu)化防火單元格設(shè)計

高層建筑可以利用防火單元格的設(shè)計思路來對火勢進行阻斷，眾多小防火單元格組成一個防火分區(qū)，這樣能夠?qū)⒒饎菹拗圃谟邢迏^(qū)域內(nèi)。因此，提高防火單元格的防火設(shè)計標準，有利于提高建筑防火能力，降低建筑在火災(zāi)中的破壞程度。在設(shè)計防火分區(qū)、防煙分區(qū)時，要在每一個單元格中設(shè)置煙氣阻擋分隔功能，這樣能夠有效阻擋火勢和煙塵的蔓延[7]。防火分區(qū)要同時注意水平防火分區(qū)和垂直防火分區(qū)，在高層建筑上進行水平分區(qū)設(shè)計可以綜合利用防火墻、防火門以及防火卷簾等防火耐高溫材料來阻隔火勢，而垂直分區(qū)則是利用具有良好耐火性能的樓板作為防火隔熱材料，防止火勢直接穿透樓層向上蔓延。將高層建筑分為較小的防火單元格，再輔助建筑內(nèi)的煙霧警報系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)等，能夠及時在火災(zāi)發(fā)生初期就將其控制和撲滅，從而避免更大范圍的損失和傷亡[8]。

4.3 選擇防火性能更好的材料和設(shè)備

高層建筑消防排煙設(shè)計是一種預(yù)防性措施，通常情況下是不需要其發(fā)揮功能作用的，但是一旦發(fā)生火災(zāi)這些材料和設(shè)備則會發(fā)揮出關(guān)鍵的效果。如果材料質(zhì)量不過關(guān)，不僅起不到排煙防火的作用，還有可能對火勢蔓延起到助推作用，造成更加嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，在進行排煙防火設(shè)計時一定要對使用的材料和設(shè)備進行嚴格的質(zhì)量把控，尤其是排煙裝置的規(guī)格必須符合要求，包括風機、排煙管道以及排煙口等都要嚴格按照設(shè)計標準執(zhí)行。安裝過程中要對各種材料和設(shè)備進行仔細檢查，按照規(guī)范標準進行安裝，并對設(shè)備的性能進行科學測試。離心式排風機由于在280℃以上的高溫環(huán)境下還能夠保持正常運轉(zhuǎn)三十分鐘的時間，是受目前比較受歡迎的排煙設(shè)備之一。

4.4 提高物業(yè)管理人員防火安全意識

高層建筑通常都會有較為規(guī)范的物業(yè)管理，管理人員要定期對排煙通道進行檢查，對一些違規(guī)改建、停放等問題要及時進行處理，對老舊損壞設(shè)備要第一時間報備維修，確保所有防煙防火通道和設(shè)備都處于正常狀態(tài)。要加強全體管理人員以及居民的防火意識和責任意識，對不按照相關(guān)要求進行房屋改建的居民用戶進行嚴肅處理，每一個人都要以更高的責任心來規(guī)范自己和要求其他人員，從源頭上杜絕火災(zāi)。定期組織消防知識講座，讓群眾了解高層建筑火災(zāi)的危險性，培訓相關(guān)的防火自救措施，提高人們的防火安全意識。通過開展消防講座、消防演習等讓普通群眾意識到高層建筑消防排煙安全的重要性，并掌握一定的火災(zāi)安全自救逃生技能。

5 結(jié)語

綜上所述，高層建筑的消防排煙設(shè)計還存在一些問題。在設(shè)計階段，員工必須意識到自身的不足和缺陷，樹立科學的設(shè)計理念，優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)。此外，管理者還應(yīng)制定完善的管理體系，根據(jù)實際情況不斷優(yōu)化體系，并利用該體系加強設(shè)計質(zhì)量。同時，為了搞好團隊建設(shè)，確保設(shè)計團隊的綜合能力，還需要樹立培訓理念，定期開展技能培訓活動，開展理論知識、業(yè)務(wù)素質(zhì)、技能指導等培訓活動，從而最大限度地發(fā)揮人力資源的作用，有利于保證消防排煙設(shè)計的質(zhì)量和效果。