基于高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)的防火設(shè)計(jì)研究
——以安徽廣播電視臺(tái)新中心為例

■ 程凱 安徽廣播電視臺(tái)

隨著經(jīng)濟(jì)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(duì)密集，一旦發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)有的消防設(shè)備很難快速開展滅火工作，導(dǎo)致火勢(shì)進(jìn)一步蔓延，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失?；馂?zāi)也成為“摩天大樓”致命的隱形“殺手”，高層建筑火災(zāi)撲救成為了一個(gè)世界性的問題，與此同時(shí)，也是城市消防的“軟肋”[1]。2010年，上海靜安區(qū)公寓火災(zāi)造成58 人死亡、71 人受傷，建筑物過(guò)火面積12000m2，直接經(jīng)濟(jì)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(lái)最慘重的火災(zāi)。這些慘痛的案例警示我們不僅要提升高層建筑火災(zāi)防控能力，認(rèn)真執(zhí)行《中華人民共和國(guó)消防法》，嚴(yán)格落實(shí)“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的安全工作方針，而且要提升大眾的消防安全意識(shí)和火災(zāi)逃生自救能力。

一、高層建筑火災(zāi)成因及特點(diǎn)

（一）高層建筑火災(zāi)成因

第一，電氣火災(zāi)成為高層建筑的最大“殺手”。高層建筑使用大量的電氣設(shè)備，且用電集中，導(dǎo)線設(shè)備長(zhǎng)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(shè)備及供配電設(shè)備出現(xiàn)故障性釋放熱能引發(fā)的火災(zāi)。在實(shí)際工作中，安徽廣播電視臺(tái)新中心在進(jìn)行常規(guī)建筑消防設(shè)施年檢的基礎(chǔ)上，新增了“電氣防火安全”檢測(cè)，消除因電氣設(shè)備短路、發(fā)熱、漏電等造成的火災(zāi)隱患。新中心是一級(jí)用電負(fù)荷單位，供電設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?0000kVA，強(qiáng)電井有300 多個(gè)，線纜長(zhǎng)度有數(shù)百千米，樓內(nèi)大功率電器負(fù)載多，線纜接頭也多。針對(duì)復(fù)雜的供配電系統(tǒng)，我們?cè)陔姎庀到y(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下，依據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用紅外測(cè)溫儀、紅外熱像儀、超聲波泄漏探測(cè)儀和真有效值電流表等電工儀表，對(duì)配電柜、照明配電箱、照明燈具、插座等實(shí)施非接觸式檢測(cè)，快捷地發(fā)現(xiàn)過(guò)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(zāi)隱患的性質(zhì)、原因及危險(xiǎn)程度。通過(guò)測(cè)試保證了設(shè)施設(shè)備符合《電氣防火檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

第二，高層建筑材料的防火性能不足。在實(shí)施建設(shè)的過(guò)程中，部分施工單位為了降低建筑材料成本，選擇了一些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的裝飾材料，防火性能的降低提高了火災(zāi)發(fā)生的可能。另外，在裝修的過(guò)程中，為了提升視覺和舒適的滿意度，也會(huì)大量使用易燃可燃的裝飾建材，一旦發(fā)生火災(zāi)，易燃可燃材料會(huì)加速火勢(shì)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(shí)、防火意識(shí)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(zāi)的發(fā)生。裝修過(guò)程中，部分人員不按照規(guī)定要求進(jìn)行操作，進(jìn)行違章作業(yè)也會(huì)引發(fā)火災(zāi)。在高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)以后，初期只是可燃物的燃燒，但如果一氧化碳濃度達(dá)到1.3% 時(shí)足以讓人失去知覺，面對(duì)突如其來(lái)的火情，很多人會(huì)失去理智，慌亂中做出一些錯(cuò)誤的逃生方法，錯(cuò)過(guò)了最佳自救的時(shí)間。

（二）高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)

第一，火勢(shì)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(dāng)或者管道井封堵不嚴(yán)密，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高層建筑就像煙囪一樣，導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延，而且建筑高度越高，所造成的“煙囪效應(yīng)”越強(qiáng)烈。實(shí)驗(yàn)資料證明，超高層建筑中火災(zāi)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(dá)3～4m/s，有時(shí)甚至可達(dá)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(zhǎng)，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(gè)小時(shí)。而且層數(shù)越多，人員越多，疏散時(shí)間越長(zhǎng)。另外，火災(zāi)時(shí)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(huì)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(jié)構(gòu)耐火性不足。在高層建筑建設(shè)過(guò)程中，基本上都采用的鋼結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度、塑性、韌性和彈性方面都有很大的優(yōu)勢(shì)，但是建筑的防火性能也隨之大大降低。鋼結(jié)構(gòu)在建筑過(guò)程中有著非常良好的熱傳遞性，使得火災(zāi)的毀滅性加強(qiáng)。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(jié)構(gòu)被燒后支撐力減弱引起的。

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

二、安徽廣播電視臺(tái)建筑消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)

作為安徽省合肥市地標(biāo)的安徽廣播電視臺(tái)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(jié)構(gòu)高13m，天線發(fā)射塔高62m，總高度達(dá)301.7m。其中，東區(qū)面積24.3445萬(wàn)m2，地上建筑面積為19.478 萬(wàn)m2，地下建筑面積為4.8665 萬(wàn)m2。新中心是單層、多層和超高層組合的多功能復(fù)雜建筑，整棟建筑及各單位均采取回廊設(shè)計(jì)，按照單多層建筑組合防火設(shè)計(jì)一致性和主裙樓建筑防火設(shè)計(jì)一致性原則，按照一類超高層公共建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，消防防護(hù)等級(jí)為一級(jí)，安徽廣播電視臺(tái)新中心被列為省消防安全重點(diǎn)單位。

安徽廣播電視臺(tái)新中心不僅具有辦公用途，還有演播廳、各類機(jī)房、變配電所等用房，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可燃物多、功能性布局多樣等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)將會(huì)迅速蔓延，導(dǎo)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(shè)計(jì)上具有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（一）建筑總平面布局的消防設(shè)計(jì)

單體建筑防火間距不應(yīng)小于一級(jí)耐火等級(jí)建筑要求的13m。建筑外部設(shè)計(jì)了救援場(chǎng)所和消防通道，其中救援場(chǎng)地的長(zhǎng)度和寬度分別不小于20m 和10m，可承載70t 重型消防車進(jìn)行作業(yè)；建筑內(nèi)設(shè)計(jì)了14 臺(tái)消防電梯，作為大樓救援行動(dòng)的內(nèi)外部聯(lián)系通道。另外，合理設(shè)計(jì)新中心建筑內(nèi)的防火設(shè)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(zāi)問題，就能在最短時(shí)間內(nèi)展開滅火行動(dòng)，將火勢(shì)控制在合理的范圍當(dāng)中，保障人員安全的逃生。

（二）建筑結(jié)構(gòu)消防設(shè)計(jì)

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

（三）建筑動(dòng)力消防設(shè)計(jì)

首先是防火調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)。在風(fēng)管內(nèi)設(shè)計(jì)有70℃防火閥，在火災(zāi)時(shí)閥能自動(dòng)關(guān)閉，對(duì)失火房間進(jìn)行防火隔離。其次是機(jī)械防排煙和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。豎向防排煙系統(tǒng)以避難層為界分為3 段；車庫(kù)、人防、餐廳等區(qū)域沿水平方向布置機(jī)械排煙系統(tǒng)，并按照50% 排風(fēng)量設(shè)計(jì)獨(dú)立的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)；演播廳、舞臺(tái)基坑等按照50% 排風(fēng)量由空調(diào)新風(fēng)管進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)風(fēng)。再次是消防給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)獨(dú)立于生活水、雨水、污水系統(tǒng)，消防給排水設(shè)計(jì)為臨時(shí)高壓系統(tǒng)，分高、中、低三個(gè)區(qū)，每區(qū)建筑高度不超過(guò)100m。最后是消防用電設(shè)計(jì)，作為一類高層建筑，消防用電為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)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(jī)的供電范圍；消防泵、防排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯等重要消防設(shè)備的供電采用雙電源自投的方式[4]。

（四）安全疏散路線的設(shè)計(jì)

首先，消防救援人員根據(jù)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的火勢(shì)蔓延情況，或者是煙氣傳播的情況，進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，最大限度分析科學(xué)的疏散路線。結(jié)合新中心建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(yīng)急照明保障和疏散指示醒目，確保疏散通道暢通。作為全國(guó)重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)試點(diǎn)單位、省火災(zāi)高危單位，新中心自2013年投入運(yùn)行以來(lái)，連續(xù)7年進(jìn)行了安全疏散演練。組織職工學(xué)習(xí)疏散演練方案，安全員宣講演示疏散時(shí)的注意要點(diǎn)，通過(guò)演練，職工安全意識(shí)得到了提高，并且熟練掌握了應(yīng)急疏散預(yù)案，增強(qiáng)了應(yīng)急處置的能力。其次，安全疏散合理布局。在首層布置了68 個(gè)直通室外的疏散進(jìn)出口，其中東區(qū)地上31 個(gè)、地下10 個(gè)；西區(qū)地上24 個(gè)，地下3 個(gè)。建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)41 個(gè)疏散樓梯（其中9 個(gè)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(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)了3 個(gè)避難層，高度分別為84.6m、150.8m、214.6m。

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

三、結(jié)語(yǔ)

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