建筑防火技術(shù)在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1 高層建筑火災(zāi)的特點

1）外墻面積大，易燃燒。 高層建筑是現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其特點是外墻面積大，保溫材料比較多，并且內(nèi)外部都分布著比較多的易燃物，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會快速地蔓延到整個大樓，甚至是多處同時燃燒，形成立體性的火災(zāi)勢頭，發(fā)生煙囪效應(yīng)。 而樓層越高，風(fēng)速也會越大，火勢蔓延的速度也會加快。 在高層建筑的風(fēng)壓、風(fēng)速持續(xù)影響下，火災(zāi)燃燒時造成內(nèi)部溫度的升高，煙囪效應(yīng)更加嚴(yán)重，所以一旦發(fā)生火災(zāi)后，后果極為嚴(yán)重。

2）火災(zāi)撲救難度大。 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，我國的建筑施工高度不斷地增加，很多建筑的總高度已經(jīng)超過100 m，這種超高層的建筑如果發(fā)生火災(zāi)事故， 消防車輛無法及時靠近和實施救援，不能發(fā)揮出消防救援的優(yōu)勢，造成火勢失控。 通過目前高層建筑的火災(zāi)發(fā)生情況分析， 很多火災(zāi)事故都不能快速地?fù)渚群吞幹?，救援難度較大，火災(zāi)危害性更大[1]。

3）人員疏散和救助困難。 火災(zāi)發(fā)生后因為持續(xù)燃燒會產(chǎn)生大量的濃煙， 而建筑物內(nèi)部的濃煙呈現(xiàn)出快速擴(kuò)散的發(fā)展態(tài)勢，煙霧濃度大，能見度低，人在吸入濃煙后會給身體造成嚴(yán)重的傷害，外部救援不能及時到達(dá)，使逃生顯得更加困難。高層建筑的總體面積比較大，樓層數(shù)量也比較多，垂直和水平疏散距離都比較遠(yuǎn)，且人員多，這些都會導(dǎo)致疏散工作量大，增加救援難度。

4）火災(zāi)現(xiàn)場溫度高、毒氣危害大。 當(dāng)前的高層建筑很多工程都是選擇使用高分子材料進(jìn)行施工，在發(fā)生火災(zāi)事故后，這些材料因為自身性能優(yōu)越，使得內(nèi)部空間密閉，燃燒物不能充分地燃燒，會產(chǎn)生一氧化碳等毒性較強的氣體，使人們造成中毒與窒息。 而新型的材料具備保溫隔熱效果，燃燒后產(chǎn)生的有毒氣體數(shù)量增多，人員逃生受到影響。

2 建筑防火設(shè)計

高層建筑在設(shè)計中選擇防火設(shè)計方案，有著較高的難度，同時也非常復(fù)雜。 首先，要明確建筑物的功能和用途進(jìn)行防火設(shè)計；其次，要嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，選擇最佳的消防設(shè)計方案，從而滿足消防設(shè)計的要求[2]。

2.1 明確設(shè)計范圍

對于建筑物的性質(zhì)、用途及特點進(jìn)行綜合分析，合理進(jìn)行規(guī)劃與布局， 尤其是重點和難點部位要提出合理的防火設(shè)計方案，提高防火設(shè)計的水平。

2.2 確定消防安全目標(biāo)

（1）總體目標(biāo)：高層建筑防火設(shè)計總體目標(biāo)是避免火災(zāi)事故發(fā)生，保障人員生命和財產(chǎn)安全，盡可能地避免火災(zāi)事故帶給人們的損失。 （2）功能目標(biāo)：在建筑物發(fā)生火災(zāi)后依然可以保持其功能的完整性，即人員安全不會受到侵害，可以及時將人員轉(zhuǎn)移到安全地帶，以免發(fā)生嚴(yán)重的傷亡事故。 （3）績效目標(biāo)及相關(guān)指標(biāo)：這是進(jìn)行防火功能的細(xì)化，同時也是實現(xiàn)總體目標(biāo)的基礎(chǔ)。 績效目標(biāo)是綜合性評價消防設(shè)計方案的可行性與合理性，是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果，經(jīng)過綜合分析，避免發(fā)生遺漏的情況[3]。

3 建筑防火設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用要點

3.1 合理地規(guī)劃總體布局

1）建筑物選址時，要選擇交通方便的地帶。 城市規(guī)劃的過程中，高層建筑周邊的交通必然是通暢的，和主干道的距離比較近，便于消防車輛進(jìn)入以及人員疏散。

2）相鄰建筑的防火間距符合規(guī)定要求。 為了滿足登高消防車的通行需要，降低火勢蔓延的速度，在防火方案設(shè)計時必須確保相鄰建筑保持足夠的防火間距。 此外，還要加強現(xiàn)場管控，將危險性物質(zhì)轉(zhuǎn)移到安全地帶。

3）限制裙房附體。 在我國建筑的國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定建筑物沿著長邊或者周邊長度1/4 且不小于長邊長度的底邊長度有消防車活動場地，并且滿足人員疏散的要求。

4）對消防車道的具體要求。 高層建筑的周邊應(yīng)該設(shè)置寬度在4 m 以內(nèi)的環(huán)形消防車道，沿著建筑長邊方向布置車道。消防車道的設(shè)計要滿足通行的需要，并且要加強管理，避免存在消防車輛受阻的情況。

3.2 合適的防火間距和防火分區(qū)

1）合理進(jìn)行消防分區(qū)。 在高層建筑設(shè)計的環(huán)節(jié)，要做好防火分區(qū)設(shè)計，從而達(dá)到防止火災(zāi)的效果，降低發(fā)生火災(zāi)事故的損失，給人們留有足夠的逃生空間。

2）布置最佳防火間距。 高層建筑要有足夠的防火間距，從而達(dá)到防火安全要求。 目前的高層民用建筑通常都會設(shè)置13 m 以上的防火間距，裙樓與主樓之間也要超過9 m 的防火間距，從而達(dá)到安全要求。

3.3 理性的安全疏散系統(tǒng)

3.3.1 水平方向疏散系統(tǒng)

對于水平方向疏散系統(tǒng)來說，其主要的區(qū)域就是走道，所以走道必須要有排煙滅火裝置、指示方向、照明設(shè)備等，使人們在疏散時可以順利地進(jìn)行。 在設(shè)計的環(huán)節(jié)應(yīng)考慮到如下內(nèi)容：（1）疏散距離，滿足疏散的需要，給人們留有足夠的時間和空間；（2）樓梯布置，結(jié)合建筑的實際情況，不同的消防分區(qū)要合理地布置，至少應(yīng)有2 個以上的安全出口，滿足消防疏散的需要；（3）走道形式，高層建筑走道通常以環(huán)形走道為重要的形式，如果現(xiàn)場條件較為特殊，可以采用袋形走道的新形式，首先要設(shè)定長度，再應(yīng)用緩降器或者垂直出口方式逃生。

3.3.2 垂直方向疏散系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包含下列幾個組成部分。

1）樓梯疏散系統(tǒng)。 一類建筑與高度超過33 m 的建筑，要布置防煙樓梯；二類建筑應(yīng)根據(jù)設(shè)計方案的實際要求，設(shè)置封閉或者敞開式的樓梯間。 此外，高層建筑以及裙房還應(yīng)該布置獨立的樓梯間，避免兩側(cè)人員疏散存在相互干擾的情況，以保障人員的安全性。

2）消防電梯系統(tǒng)。 根據(jù)目前我國建筑的國家標(biāo)準(zhǔn)，對于高度超過33 m 的建筑項目，還有一類高層公共建筑，都必須設(shè)置半地下室或者地下室。 高度超過10 m 的建筑且總面積大于3 000 m2的地下或者半地下建筑，應(yīng)安裝消防電梯。 與樓梯相比，電梯的速度更快，疏散的速度也會更快[4]。

3）避難層系統(tǒng)。 按照目前我國的防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，其中規(guī)定在100 m 以上的高程建筑， 應(yīng)布置專用的人員疏散避難層，每15 層都要設(shè)置一個避難層，加強對人員的保護(hù)。 通常來說，應(yīng)該將避難層利用防煙樓梯之間進(jìn)行分隔、交錯設(shè)置，而避難層并不是唯一通道， 其他的通道依然可以進(jìn)行人員的上下疏散。

高層建筑疏散的時間較長，通常在1~2 h。 為了使得人員安全性得到保護(hù)，避免火勢的進(jìn)一步蔓延，通常會在樓內(nèi)布置多個避難區(qū)。 此外，消防人員可以通過避難層展開救援，樓梯內(nèi)部的第一個避難層的樓面到救援現(xiàn)場的距離應(yīng)該在50 m以內(nèi)，通常間隔12~15 層設(shè)置一個避難區(qū)，兩個避難層間距在50 m 以內(nèi)，面積按照5 人/m2設(shè)置，從而保證人員可以進(jìn)入避難層，且具備照明、排煙等設(shè)施，達(dá)到安全性的要求。

目前， 我國使用的避難層根據(jù)圍護(hù)的結(jié)構(gòu)形式分為以下類型。

1）敞開式避難層。 周邊沒有設(shè)置任何的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，就是敞開式的避難層，通常將其設(shè)置在頂層或者平屋頂上，結(jié)構(gòu)比較簡單，成本比較低，但是防御能力較差，無法阻隔煙霧進(jìn)入，也不能遮風(fēng)擋雨，北方地區(qū)盡量不要使用。

2）半敞開式避難層。 周邊有高度在1.2 m 以上的防護(hù)墻，上部設(shè)置窗戶以及固定的金屬百葉窗，通風(fēng)性能比較好，能夠自然排煙，還能預(yù)防煙氣入侵到內(nèi)部，但是該避難層也不適用于北方地區(qū)，在寒冷的情況下難以達(dá)到應(yīng)有的效果[5]。

3）封閉式避難層（間），周邊設(shè)置有耐火墻的結(jié)構(gòu)，并且有獨立運行的排煙系統(tǒng)，外墻以及隔墻通常不會開啟窗戶。 如果需要開窗，則應(yīng)用是甲級防火門窗。 該類型的避難層可以有效地阻隔煙霧侵入，并且內(nèi)部溫度適宜，氣候條件干擾比較小。

3.4 完善的消防設(shè)備系統(tǒng)

1）高層建筑中的報警系統(tǒng)主要包含人工報警與自動報警兩種。 人工報警是通過人員撥打電話或者按下按鈕的方式，這種方式在火情緊急的情況下難以發(fā)揮作用。 自動報警主要是通過先進(jìn)的傳感器設(shè)備進(jìn)行報警，比如感煙探測器是在火災(zāi)發(fā)生后煙霧探測后發(fā)出警報，而感煙傳感器是在火災(zāi)發(fā)生后溫度變化而發(fā)出警報，發(fā)布比較及時。 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，這些系統(tǒng)會給消防控制中心發(fā)出警告信息，可以達(dá)到防火的目的。 通常來說，將該裝置安裝在首層和消防車道附近，與外部聯(lián)系更加緊密。 根據(jù)目前的高程建筑設(shè)計需要，還會設(shè)置防火門與耐火墻。

2）高層建筑滅火系統(tǒng)。 高層建筑發(fā)生火災(zāi)之后，以自救作為基礎(chǔ)方式，通常需要在內(nèi)部設(shè)置多個滅火設(shè)備。 最初的設(shè)計方案中，以手動滅火、自動噴水等方式為主，分為開式與閉式兩種形式， 具體選擇的形式要根據(jù)建筑的性質(zhì)以及氣候條件來確定[6]。

3.5 門窗設(shè)計和應(yīng)用

建筑工程中的門窗是建筑物重要的組成部分， 同時也是重要的消防用具。 門窗不僅要滿足內(nèi)部通風(fēng)、 采光性強的需要，同時也要滿足火災(zāi)逃生的需要。 當(dāng)前我國的很多建筑都沒有布置消防救援專用窗口，為了能夠保障業(yè)主的生命安全，會在門窗中設(shè)置防護(hù)欄，這會阻礙消防救援的順利展開。 因此，在高層建筑的門窗設(shè)計中， 應(yīng)該在每層一側(cè)的固定窗口設(shè)置專用救援窗口，同時還要有明顯的標(biāo)識，禁止隨意變更，為火災(zāi)發(fā)生后人員逃生提供機(jī)遇。

3.6 防火墻的設(shè)計和應(yīng)用

雖然目前我國的建筑防火設(shè)計已經(jīng)廣泛應(yīng)用， 建筑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求也比較高， 但還是要逐步對建筑防火標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范加以完善和改進(jìn)，特別是對防火墻的設(shè)計要更加科學(xué)合理，它關(guān)系到人民群眾的生命與財產(chǎn)安全。 防火墻設(shè)計的核心是厚度、材料選擇，應(yīng)用合適的防火墻材料可以達(dá)到建筑功能性的要求，還具備較高的防火性，防止在火災(zāi)發(fā)生后出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象，給內(nèi)部人員的逃生以及消防救援提供足夠的時間。 在防火墻的設(shè)計與施工中，應(yīng)該避免進(jìn)行開洞設(shè)計，特別是裝飾與裝修時，要避開防火墻，以免給其功能使用帶來不利影響[7]。

4 結(jié)語