建筑防火設(shè)計在民用建筑設(shè)計中的運用

金新力

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對民用建筑的設(shè)計工作提出了越來越高的要求。在針對民用建筑進行設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計人員要合理劃分建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃火災(zāi)疏散通道，防止火災(zāi)擴散到其他地區(qū)，保障建筑內(nèi)部和周圍居民的生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)階段的民用建筑中，防火隔離技術(shù)是非常常見的防火設(shè)計技術(shù)之一，該技術(shù)的存在一方面可以最大限度地減少火災(zāi)帶來的損失，降低消防工作的難度，另一方面也可以為住戶提供安全的豎向分隔空間，可以起到防止火勢蔓延的功效。

1 民用建筑發(fā)生火災(zāi)時的主要特點

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前我國的建筑業(yè)水平得到了顯著提高，人們的生活質(zhì)量得到了很大程度的改善。近年來，隨著一座座摩天大樓拔地而起，城市面積不斷向外擴張。但是在城市規(guī)劃建設(shè)的過程中，民用建筑，尤其是高層民用建筑的耐火性以及防火設(shè)計效果，都或多或少存在一些問題。與其他建筑類型對比，民用建筑發(fā)生火災(zāi)后，其特點表現(xiàn)在以下兩方面[1]。

1.1 人員疏散難度較大

在民用建筑中，特別是高層民用住宅，其設(shè)計高度一般都在24 m 以上，部分居民樓甚至高達(dá)30 m，樓層內(nèi)部住戶人數(shù)較多，存在一層多戶現(xiàn)象。如果高層民用建筑發(fā)生火災(zāi)，其消防通道狹窄，可能會導(dǎo)致走廊內(nèi)部產(chǎn)生較多有害的煙氣，容易影響人員疏散工作。同時，高層建筑通常會有水暖井、電井等設(shè)施，如果缺乏合理的劃分，火勢很可能會在短時間內(nèi)蔓延開來，使居住在頂樓的住戶無法及時逃生，給其生命健康安全帶來嚴(yán)重危害。

1.2 火勢蔓延速度快

當(dāng)高層民用建筑發(fā)生火災(zāi)時，若不及時采取防火隔離措施，火勢會快速蔓延。結(jié)合大量的案例進行分析可知，現(xiàn)階段大部分的民用建筑保溫層采用的都不是A級保溫材料，應(yīng)用A 級保溫材料可以有效地起到預(yù)防火災(zāi)的效果。高層建筑的樓層較高，住戶人數(shù)較多，傳統(tǒng)的消防云梯高度有限，同時消防水炮、水槍也不可能發(fā)揮到最大的滅火作用。此外，高層民用建筑周圍都有一定數(shù)量的裙樓，裙樓的存在會使消防救援工作變得更加困難。

2 現(xiàn)代城市民用建筑防火設(shè)計現(xiàn)狀

2.1 耐火穩(wěn)定性不足

高層民用住宅對建筑結(jié)構(gòu)的防震、防火、防災(zāi)等性能要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通的多層建筑，甚至比其他建筑更加苛刻，所以高層民用建筑對建筑材料的耐火性能也有了更高的要求。目前，在高層住宅的實際設(shè)計中，部分設(shè)計人員過分注重降低投資成本，忽略了消防安全工作，沒有及時地將各種消防技術(shù)應(yīng)用到實際的建筑設(shè)計過程中。因此，相關(guān)單位應(yīng)進一步加強對高層住宅的消防設(shè)施建設(shè)，并不斷完善相關(guān)的法律法規(guī)，以此來有效提升高層民用建筑的防火性能。

2.2 對防火材料的控制能力不足

就高層民用建筑的防火材料控制情況來看，在實際的建筑設(shè)計過程中，由于相關(guān)設(shè)計人員沒有嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計有關(guān)建筑構(gòu)件的耐火極限，沒有明確各種保溫建材（尤其是二次裝修）的耐火等級，或任意降低其耐火等級，這對高層住宅的防火安全構(gòu)成了很大的威脅[2]。

2.3 保溫節(jié)能與內(nèi)飾問題

在高層建筑外墻保溫施工設(shè)計的過程中，人們非常注重保溫材料的節(jié)能性和環(huán)保性。科學(xué)的保溫層施工技術(shù)不僅可以起到環(huán)保的效果，同時可以提升建筑的質(zhì)量。但是，很多建設(shè)方為了節(jié)約施工成本，往往在保溫材料中使用廉價的可燃材料。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018 年）》（GB 50016—2014）可知，設(shè)計人員不得在外墻保溫層中增加易燃材料，但結(jié)合大量實際案例可知，在建設(shè)過程中，施工單位有時會使用劣質(zhì)保溫材料進行外墻保溫建設(shè)，一定程度上增加了火災(zāi)安全隱患。

3 防火設(shè)計理念在民用建筑設(shè)計中的運用

3.1 建筑設(shè)計中平面布局對建筑防火的影響

相關(guān)設(shè)計人員在進行民用高層建筑平面設(shè)計時，必須嚴(yán)格遵守有關(guān)消防法規(guī)，保證建筑的平面設(shè)計和布局符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018 年）》（GB 50016—2014）中的要求。針對不同的區(qū)域，其平面布置也不盡相同。如針對商場進行平面布置的過程中，商場是人員和物資高度集中的地方，一旦發(fā)生火災(zāi)，做好應(yīng)急疏散工作就顯得尤為重要。一般情況下，商場的高度不宜超過3 層，這樣才可以保證相關(guān)人員能夠安全有序撤離。在針對幼兒園這類民用建筑進行防火設(shè)計的過程中，因為幼兒眾多，且逃生能力很差，所以不能將幼兒園設(shè)置在高層建筑中。通常，幼兒園多為3 層及以下建筑，而且為了保證幼兒能夠安全有序疏散，必須設(shè)置一個直通室外的安全出口[3]。

3.2 建筑防火分區(qū)、安全疏散以及救援設(shè)施

高層建筑的地上防火分區(qū)最大建筑面積不能大于1 500 m2，地下及半地下室的最大建筑面積不能大于500 m2。在大樓內(nèi)部安裝消防自動滅火裝置后，防火分區(qū)的面積可以擴大1 倍[4]。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員要根據(jù)實際需求進行防火分區(qū)的合理劃分。當(dāng)民用建筑內(nèi)部設(shè)有電梯、開放式樓梯等可供上下相通的出入口時，防火分區(qū)的建筑面積要按上下疊加計算。若超過一層的防火區(qū)域，則要與周邊的連接空間進行防火隔離。

商業(yè)在使用防火墻的時候，可以使用防火卷簾隔斷。在商業(yè)、公共建筑中，卷簾門使用的是不易燃材料，所以在消防設(shè)計工作中必須使用防火卷簾。防火卷簾有防火、防煙的功能，在發(fā)生火災(zāi)時防火卷簾可以自動控制，也可以通過手動控制，應(yīng)用高等級的防火卷簾可以有效防止火勢蔓延。通常，防火卷簾不應(yīng)設(shè)置在狹窄、密閉的空間周邊區(qū)域，可以將其設(shè)置在電梯、走道、管井的檢修門周圍等。為了確保防火卷簾在使用中不被遮擋，工作人員應(yīng)在防火卷簾的底部寫上“嚴(yán)禁在卷簾下面堆放物品”的標(biāo)識，并安排專人定期或不定期地對其進行維護、檢查，以確保防火卷簾能夠正常運行[5]。

另外，除了天井之外，在消防分區(qū)寬度不超過30 m 的情況下，防火卷簾的寬度不得超過10 m。根據(jù)建筑的高度、規(guī)模、使用功能及防火等級等因素，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)在民用建筑中合理安排疏散通道和避險區(qū)域。對于建筑高度超過27 m 但不超過54 m 的民用建筑，必須有一條直接通往屋面的樓梯作為逃生通道，并利用屋面將各單元之間的樓梯連接起來，并在單元之間安裝防火墻。針對高度超過54 m 以上的建筑，設(shè)計人員要在每一棟樓設(shè)置一個避難間。針對建筑高度超過100 m 以上的民用建筑，設(shè)計人員還要注意合理設(shè)計避難層。例如，設(shè)計人員可以根據(jù)實際情況，在高層的每一個防火分區(qū)內(nèi)配備一部消防電梯；或者在各樓層的疏散樓梯附近設(shè)置對應(yīng)的應(yīng)急設(shè)備。在建筑高度超過100 m、標(biāo)準(zhǔn)層超過2 000 m2的公用建筑物上，設(shè)計人員應(yīng)在樓頂增設(shè)直升機停機坪[6]。

3.3 高層民用建筑的防火技術(shù)措施

將高層民用建筑耐火技術(shù)應(yīng)用于高層民用建筑的設(shè)計中，可很好地解決建筑物的構(gòu)造問題，但其又往往被設(shè)計者忽略，導(dǎo)致建筑存在一定的火災(zāi)隱患。如對于L 型、C 型高層民用建筑，由于其內(nèi)部拐角處不適合做窗戶，若設(shè)計者將窗戶設(shè)在高層建筑的轉(zhuǎn)角處時，窗戶之間的最小邊沿水平間距應(yīng)不小于4 m。此外，若建筑墻體的一面設(shè)有一側(cè)固定防火窗，則不需考慮橫向間距；對于緊靠防火墻左右側(cè)的窗戶，設(shè)計人員應(yīng)將最小邊距控制在2 m 以內(nèi)，若相鄰防火墻與窗戶的水平間距小于2 m，設(shè)計人員應(yīng)按實際情況設(shè)計、固定乙級防火窗。

建筑變形縫在火災(zāi)中能起到很好的拔火作用。如果填充物是易燃的，那么火焰就會從變形縫中的易燃物中蔓延開來，而煙霧會通過變形縫等垂直結(jié)構(gòu)的裂縫，擴散到整個大樓。所以，在變形縫的填料和變形縫的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計人員必須使用不燃或者難燃的材料。

例如，以聚苯乙烯和聚氨酯為芯材的金屬夾芯板是一種常見的易燃材料，非常容易誘發(fā)火災(zāi)事故，而且一旦發(fā)生火災(zāi)，很容易蔓延。新的防火規(guī)范對金屬夾芯板芯材的阻燃性能提出了更高的要求：在建筑工程中，非承重外墻、房間隔墻、房屋樓板等必須使用金屬夾芯的芯材，其芯材必須是不可燃的A 級材質(zhì)，并且其防火極限必須滿足本規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。需注意的是，上人屋面板材因其結(jié)構(gòu)和承載能力的局限，不能滿足本規(guī)范的相關(guān)防火要求，因此未使用金屬夾芯板[7]。防火隔離帶示意如圖1 所示。

圖1 防火隔離帶示意

公共建筑封閉樓梯間的內(nèi)墻、防煙樓梯間的前室，消防電梯前室除疏散門、外窗外，不得再設(shè)其他洞口；消防電梯須確保各樓層均可停泊，并將前室設(shè)在外墻附近，與室外出口相距不超過30 m。同時，設(shè)計者也要考慮火災(zāi)對鋼筋的影響。建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中會產(chǎn)生一定的變形，使其與混凝土之間的結(jié)合強度降低，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)增加鋼筋的保護厚度，以提高建筑物的防火性能。

3.4 建筑材料的選擇與應(yīng)用

在選用建筑材料時，很多施工單位沒有考慮材料的耐火特性，只將建筑材料價格作為首要因素，導(dǎo)致很多未達(dá)到防火要求的建筑材料被用于高層民用建筑，從而使建筑在施工過程中存在潛在的火災(zāi)風(fēng)險。

很多建筑材料的組成比較復(fù)雜，特別是裝飾材料，一旦燃燒就會釋放出大量的煙霧和毒氣，這些有害氣體不但會對人體健康造成極大的威脅，而且還會對人員的逃生和救援工作造成一定的不利影響。因此在建設(shè)高層民用建筑時，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮建筑材料的耐火性，在性能與造價之間做出合理的取舍，以確保建筑工程建設(shè)及投入使用后的消防安全。例如，設(shè)計人員在設(shè)計民用建筑時可以應(yīng)用新型的防火玻璃材料。

隨著社會各個領(lǐng)域的飛速發(fā)展，常規(guī)的防火隔離技術(shù)已不能滿足現(xiàn)代建筑的需要。傳統(tǒng)的防火隔離技術(shù)主要是為了防止火勢蔓延，給居民提供足夠的逃生時間，但一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑內(nèi)的環(huán)境往往很難控制，很容易出現(xiàn)安全事故。為了適應(yīng)高層建筑和現(xiàn)代商業(yè)場所的消防安全要求，相關(guān)人員需要對消防技術(shù)進行有效的創(chuàng)新和變革。但是，防火隔斷技術(shù)的革新絕非易事，既要與現(xiàn)代建筑的需求相適應(yīng)，又要結(jié)合自身的實際情況進行創(chuàng)新。例如，設(shè)計人員可采用防火鋼化玻璃及防火泡沫代替防火墻、防火卷簾門，既能達(dá)到防火隔離的效果，又能滿足建筑的空間需求。當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi)時，向火面的玻璃噴嘴內(nèi)部會在高溫下發(fā)生反應(yīng)，其內(nèi)部泡沫會膨脹10 倍，形成一種堅韌的乳白色泡沫狀阻燃膠片，可有效地阻擋火焰，將熱量和有害氣體隔離開來[8]。

需要注意的是，鋼化玻璃應(yīng)該由專業(yè)人士嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定及要求進行安裝，否則會造成鋼化玻璃噴嘴失效或產(chǎn)生不良影響。另外，安裝的鋼化玻璃要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，至少要有6 mm 的厚度，并使用不燃燒的硅膠或密封膠將玻璃粘合在一起，不能留下任何空隙。同時，玻璃噴嘴的靈敏度要高，可檢測環(huán)境的溫度，當(dāng)環(huán)境溫度超過70 ℃時，噴嘴就會自動啟動，同時要確保鋼化玻璃的耐爆性，否則會因為高溫而破裂導(dǎo)致更大的損壞。此外，噴嘴必須在鋼化玻璃上均勻分布，保證其自主性和穩(wěn)定性，從而使噴水溫度得到最好的控制，從而充分提高鋼化玻璃的隔熱性[9]。

4 結(jié)語

在民用建筑的設(shè)計和施工中，設(shè)計人員一方面要合理利用土地，以避免不必要的資源浪費，另一方面要從建筑本身的角度進行設(shè)計來美化城市的環(huán)境。設(shè)計人員在提高大樓的耐火性能的同時，還應(yīng)加強對其設(shè)計和施工活動的關(guān)注，以防為主、防消并舉。要使建筑從開始的設(shè)計活動到最終的施工作業(yè)都貫徹落實安全原則，做到嚴(yán)格管理，預(yù)防火災(zāi)、防止火災(zāi)，盡可能地降低火災(zāi)的損失。