高層建筑的防火疏散設(shè)計(jì)分析

繆曉清

摘 要：高層建筑減輕了城市住房的壓力，但居民承擔(dān)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也相對增加。高層建筑火災(zāi)發(fā)生后，居民無法第一時(shí)間快速逃離或躲避，直接威脅生命安全。基于此，結(jié)合高層建筑特點(diǎn)，分析高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并對防火疏散設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，旨在提高高層建筑的防火疏散設(shè)計(jì)效果，保障群眾生命安全。

關(guān)鍵詞：高層建筑;防火疏散設(shè)計(jì);消防安全

中圖分類號：TU972.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）06-0117-03

0 引言

防火疏散設(shè)計(jì)是提高高層建筑使用安全性的關(guān)鍵，結(jié)合高層建筑的建筑要求，防火疏散設(shè)計(jì)要考慮疏散人流量、疏散時(shí)間等因素，可以在火災(zāi)發(fā)生后的第一時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)人員的快速撤離。由于高層建筑的高度比較高，樓層比較多，大部分業(yè)主會通過電梯上下樓，但是，在出現(xiàn)火災(zāi)事故后，電梯通常會被禁用，而消防電梯的登高能力比較差，這對人員疏散速度與人身安全等會產(chǎn)生直接的影響。因此，為提高高層建筑的安全性，對防火疏散設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，利用防火分區(qū)與防煙分區(qū)等，提高高層建筑的防火疏散效率與安全性[1]。

1 高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)需求分析

1.1 疏散人流量比較多

高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)事故后，居民受到煙氣的刺激，會產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的求生欲望，在這一心理作用下，部分居民會產(chǎn)生恐懼情緒，導(dǎo)致安全通道出現(xiàn)擁堵的情況，極容易出現(xiàn)踩踏事件。安全通道本身的空間有限，人流量過多，反而會影響人群的疏散效率，也會增加滅火救援、防火疏散的難度。因此，高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)需要從求生人員的角度進(jìn)行分析，對逃生路線進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，盡可能降低安全通道的擁堵問題[2]。

1.2 疏散時(shí)間比較長

高層建筑的樓層比較高，建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)部居住人員比較密集，百米以下的高層建筑內(nèi)部并沒有設(shè)計(jì)避難層，對人員疏散以及救援工作的開展等會產(chǎn)生直接的影響。高層建筑的火災(zāi)發(fā)生后，高層人員撤離速度比較慢，增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。所以，防火疏散設(shè)計(jì)中，可結(jié)合各樓層的疏散時(shí)間需求，對防火區(qū)、防煙區(qū)等進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，提高防火疏散效率[3]。

1.3 疏散方式受限

高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)后，所有人第一時(shí)間都會選擇電梯，但在火災(zāi)發(fā)生過程中，客用電梯缺少防火防煙措施，會第一時(shí)間停止使用，被困群眾只能選擇安全通道進(jìn)行撤離，這對被困群眾的撤離速度會產(chǎn)生直接的影響。部分高層建筑雖然安裝了消防電梯，但消防電梯的登高能力比較差，防火疏散受限，影響被困群眾的安全疏散[4]。

2 高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)方案

2.1 消防電梯及防煙樓梯設(shè)計(jì)

安裝消防電梯是高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)中的重要組成部分，綜合分析消防電梯使用性質(zhì)的全面考慮，并分析高層建筑的面積與高度等因素對消防電梯設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響。一般情況下，每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)均需要安裝消防電梯，結(jié)合高層建筑面積，增加不同數(shù)量的消防電梯。1 500 m2以下的高層建筑，則可以安裝一臺消防電梯。如果每層建筑面積在1 500～4 500 m2之間，則需要設(shè)計(jì)兩臺消防電梯。不同的防火分區(qū)都需要設(shè)置消防電梯，如果出現(xiàn)火災(zāi)事故，可及時(shí)、快速地開展火災(zāi)撲救工作。消防電梯的安裝需要建立在與外界聯(lián)系比較便捷的平面上，并完成首層以及室外出口的設(shè)置。

防煙樓梯間設(shè)計(jì)，在樓梯間的入口位置，設(shè)計(jì)前室、凹廊、陽臺，前室的面積設(shè)計(jì)不應(yīng)小于6 m2。前室與樓梯之間的防火門設(shè)計(jì)等級為乙級，開啟方向需要向著人員疏散方向，樓梯間的第一層與出口之間的距離比較近，則可以在樓梯間中間設(shè)計(jì)過道，并對樓梯間的封閉空間進(jìn)行拓展，提高防煙樓梯在防火疏散中的應(yīng)用效果[5]。

2.2 避難層設(shè)計(jì)

為盡可能減少防火疏散擁堵所造成的人身傷害，在高層建筑中，設(shè)計(jì)避難層。在對避難層進(jìn)行設(shè)計(jì)中，可以結(jié)合高層建筑的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)封閉式、敞開式、半敞開式等不同類型的避難層。敞開式避難層大多是設(shè)計(jì)在高層建筑的頂部，其整體結(jié)構(gòu)比較簡單，投入的資金比較少。但是，敞開式避難層的防護(hù)能力比較差，可應(yīng)用于氣候相對溫暖的城市。半敞開式避難層的四周需要設(shè)置一定高度的防護(hù)墻，并安裝百葉窗，可避免火災(zāi)發(fā)生后的煙氣、高溫進(jìn)入到避難層中。此外，這一類避難層具有良好的通風(fēng)條件，可以結(jié)合高層建筑的實(shí)際情況，選擇自然排煙的方式，完成排煙操作。封閉式避難層的四周設(shè)計(jì)耐火防護(hù)墻，內(nèi)部會安裝相對獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)以及防排煙系統(tǒng)，并按照甲級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，滿足防火疏散的避難需求[6]。

2.3 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在防火疏散設(shè)計(jì)中，貫徹落實(shí)防煙、排煙兩項(xiàng)工作，通常情況下，防排煙是利用機(jī)械加壓送風(fēng)防煙系統(tǒng)下，結(jié)合高層建筑自身的高度，采用自然排煙的方式，利用大氣壓力的作用，達(dá)到排煙的目的。在防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，則需要對建筑區(qū)域的布置、火災(zāi)事故的危險(xiǎn)性等進(jìn)行綜合分析，并在自然排煙階段，利用外窗、陽臺等功能進(jìn)行排煙。與此同時(shí)，還需要結(jié)合風(fēng)向、風(fēng)力等因素，對防煙系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，每個(gè)防火分區(qū)都需要設(shè)計(jì)兩個(gè)以上的排煙口，將排煙防火閥門安裝在防火系統(tǒng)的總管道上。防排煙系統(tǒng)的終端設(shè)計(jì)，可利用離心機(jī)完成排煙操作，在火災(zāi)發(fā)生后，排煙風(fēng)口會自動打開，達(dá)到順利排煙的目的[7]。

2.4 防火分區(qū)以及防煙分區(qū)設(shè)計(jì)

防火分區(qū)設(shè)計(jì)是利用防火墻、卷簾門、防火門等進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)豎向以及水平的防火分區(qū)，并對防火分區(qū)的面積進(jìn)行限定，對提高防火分區(qū)的應(yīng)用效果有促進(jìn)作用。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016中的規(guī)定，防煙分區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃中，可對防煙效果進(jìn)行檢驗(yàn)，并保證防煙分區(qū)的面積在500 m2以內(nèi)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要了解防火分區(qū)與防煙分區(qū)的區(qū)別，避免將兩種功能區(qū)域混淆。高層建筑內(nèi)有固定窗扇房間與地下空間，則是通過防煙區(qū)與防火區(qū)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高建筑的防火疏散能力。

2.5 防火疏散構(gòu)造設(shè)計(jì)

防火疏散構(gòu)造設(shè)計(jì)是對防火墻、樓板、隔墻、防火門、防火窗以及防火卷簾門等進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，防火墻的設(shè)計(jì)要避開高層建筑的轉(zhuǎn)角位置，并且輸送可燃?xì)怏w與甲乙丙類液體的管道避免穿過防火墻。高層建筑所需管道不能穿過防火墻，如果必須要穿過防火墻，則可以根據(jù)火災(zāi)防護(hù)要求，利用不燃燒材料，將周圍的空隙填塞密實(shí)。防火門的設(shè)計(jì)應(yīng)向著疏散的方向開啟疏散通道，將疏散通道、樓梯間與防火門連接在一起，并通過自動關(guān)閉的功能，提高防火疏散構(gòu)造的緊急避險(xiǎn)能力。

3 高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

3.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)建材質(zhì)量監(jiān)控

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是涂抹在建筑物的鋼結(jié)構(gòu)表面，提高高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能。在實(shí)際應(yīng)用中，通過基礎(chǔ)建材質(zhì)量監(jiān)控，對不同類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，保證建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火性能。超薄膨脹型防火涂料在實(shí)際應(yīng)用中，這一涂料比較輕，涂料顆粒也比較細(xì)膩。厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的施涂厚度在8～50 mm之間，可在火燒中堅(jiān)持三個(gè)小時(shí)左右，這種防火涂料不膨脹，導(dǎo)熱性比較差，不易燃燒。薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的施涂厚度在3～7 mm之間，在高溫的情況，會形成發(fā)泡膨脹的耐火層，可有效的阻止火勢的蔓延，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火安全性。厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)用具有水溶性特征，可以通過不同防火涂料的組合應(yīng)用，提高高層建筑的火勢蔓延阻礙能力。此外，防火涂料在實(shí)際應(yīng)用中，由于鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在內(nèi)外差異，外層涂料可應(yīng)用于建筑的外部裝飾，在提高高層建筑防火能力的同時(shí)，節(jié)省建筑裝飾裝修成本。

3.2 細(xì)化防火消防設(shè)計(jì)

結(jié)合高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)的要求，嚴(yán)格按照消防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為解決防火疏散設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問題，則需要將消防安全意識貫徹落實(shí)到防火疏散設(shè)計(jì)人員的思想中，從被困人員的角度，對防火疏散的安全需求與安全通道的合理性等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高防火疏散設(shè)計(jì)方案在高層建筑消防安全中的應(yīng)用水平。高層建筑的防火疏散設(shè)計(jì)中，還需要考慮設(shè)置應(yīng)急通信系統(tǒng)，出現(xiàn)火情后，可實(shí)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場室內(nèi)、室外與樓層之間的即時(shí)通信。與此同時(shí)，考慮到即時(shí)通訊機(jī)制是以無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)條件，所以，避免無線網(wǎng)絡(luò)的中斷，可對無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋進(jìn)行完善，即便在火災(zāi)的環(huán)境下，也可以保證實(shí)時(shí)通訊不受影響。在緊急情況下，相關(guān)工作人員可通過局域網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)聯(lián)系到被困人員，并節(jié)省防火疏散應(yīng)急預(yù)案的落實(shí)時(shí)間，保證被困人員的生命安全。

4 案例分析

4.1 立面設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為提高防火疏散設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用效果，結(jié)合某商品樓的防火疏散需求，對防火疏散設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用展開討論。本建筑設(shè)計(jì)了避難層，并考慮結(jié)構(gòu)加固桁架層與立面的協(xié)同關(guān)系，避免高層建筑空間內(nèi)部出現(xiàn)斜撐結(jié)構(gòu)，影響建筑的內(nèi)部空間利用率。桁架加固層上下跨2個(gè)樓層，并結(jié)合空中大堂的設(shè)計(jì)，建立三段式元素融合的立面，保證高層建筑的造型統(tǒng)一。

4.2 層間防火與立面沖突的處理

結(jié)合高層建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)型技術(shù)要求，本建筑外墻上下層開口之間，設(shè)置高度在1.5 m以上的不燃性實(shí)體墻，樓板高度為0.8 m。建筑材質(zhì)為實(shí)體墻，雖然犧牲了部分立面設(shè)計(jì)，但是，將立面橫挺、開啟扇、實(shí)體墻最高處結(jié)合在一起，通過防火板設(shè)計(jì)，解決建筑防火與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的矛盾問題。

4.3 疏散樓梯設(shè)計(jì)

本建筑的高度為346 m，地下室是結(jié)合地面建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。以核心筒的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在30層位置，取消核心筒的外框，保留內(nèi)容，并設(shè)置6個(gè)樓梯，保證防火疏散的有效性。設(shè)備管井壓力比較大，所以，在進(jìn)行防控中，可通過疏散樓梯設(shè)計(jì)，解決疏散問題。根據(jù)民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)型技術(shù)要求，除消防電梯外，高層建筑主體的每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置1部可用于防火疏散的輔助疏散電梯，消防電梯是為救援人員準(zhǔn)備的通行通道，無法為被困人員提供疏散服務(wù)。因此，增加輔助疏散電梯，被困人員可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行自主疏散。日常使用中，可以將其作為貨梯、客梯使用。本建筑將輔助疏散電梯與客梯結(jié)合在一起，并通過疏散層的設(shè)置，按照防火分區(qū)進(jìn)行?？?，提高防火疏散效率。

4.4 避難區(qū)設(shè)計(jì)

結(jié)合高層建筑防火疏散的要求，本建筑避難區(qū)的設(shè)計(jì)中，按照0.25 m2/人的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行避難區(qū)設(shè)計(jì)，以此保證避難區(qū)的凈面積可以滿足避難人群的安全需求。在設(shè)計(jì)避難區(qū)中，根據(jù)樓層的防火區(qū)劃分，設(shè)置不同的避難區(qū)，將人員分散保護(hù)，降低人員疏散擁堵而出現(xiàn)二次事故的發(fā)生概率。結(jié)合高層建筑防火墻設(shè)計(jì)加強(qiáng)型技術(shù)要求，避難區(qū)與設(shè)備區(qū)結(jié)合在一起，在解決消防登高面單側(cè)有避難區(qū)問題的同時(shí)，可根據(jù)防排煙的要求，對避難區(qū)的位置進(jìn)行選擇，并打通避難區(qū)與疏散通道之間的通行空間，在火災(zāi)發(fā)生后，被困人員可以第一時(shí)間到避難區(qū)進(jìn)行躲避。避難區(qū)的設(shè)計(jì)，與輔助疏散電梯聯(lián)系到一起，被困人員在避難的同時(shí)，可以有秩序的利用疏散電梯離開火災(zāi)現(xiàn)場。避難區(qū)的設(shè)計(jì)還考慮了防排煙的需求，對防排煙系統(tǒng)進(jìn)行搭建，提高避難區(qū)的功能性，并保障被困人員的安全。

4.5 樓梯間防煙排煙固定窗設(shè)置

根據(jù)GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，安裝了1.5 m2的固定窗，并利用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，對樓梯間的燃?xì)膺M(jìn)行排放?？紤]到高層建筑的核心筒位于中部，在保證建筑結(jié)構(gòu)合理性與科學(xué)性的基礎(chǔ)上，在避難層設(shè)置3個(gè)固定窗夾層，排煙管道是按照“十字”交叉的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證排放煙效果。在高層建筑幕墻位置，設(shè)置可砸固定窗，為降低固定窗對立面的影響，對固定窗的位置進(jìn)行微調(diào)，提高防排煙系統(tǒng)在防火疏散中的應(yīng)用效果。根據(jù)高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)需求，在建立安全逃離通道的過程中，在避難區(qū)中安裝了通信系統(tǒng)，可以與地面救援人員建立聯(lián)系，并通過遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)的方式，提高防火疏散的秩序性。固定窗的應(yīng)用是在火災(zāi)救援行動中，可以將樓梯間的熱量以及煙氣及時(shí)排除，并在每層安裝可砸固定窗，提高防排煙效率，降低燃?xì)鈱θ松懋a(chǎn)生的危害。

5 結(jié)語

總之，防火疏散設(shè)計(jì)對提高高層建筑的使用安全性有促進(jìn)作用，嚴(yán)格遵循國家相關(guān)規(guī)定，對防火疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，合理利用防火墻、樓板、隔墻、防火門、防火窗等設(shè)計(jì)，可降低火災(zāi)對人身安全所產(chǎn)生的威脅。在預(yù)防火災(zāi)的同時(shí)，通過質(zhì)量控制與防火疏散設(shè)計(jì)的融合，提高高層建筑的防火疏散效率，并定期開展實(shí)習(xí)演練，提高居民的火災(zāi)應(yīng)急反應(yīng)能力，并發(fā)揮防火疏散設(shè)計(jì)方案的逃生效用，保障高層建筑防火疏散工作的有序開展。

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