高層建筑火災(zāi)特點及防火設(shè)計要求

張艷

（運城市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 044000）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷加快，高層建筑建筑越來越多，這些建筑的結(jié)構(gòu)復雜、人員密集，消防安全風險高、火災(zāi)撲救難度大，屬于容易發(fā)生死傷火災(zāi)事故的“重災(zāi)區(qū)”。因此，高層建筑在設(shè)計過程中不僅需要滿足功能方面的需求，也需要在實用性和安全性方面符合現(xiàn)代社會的需要。確保一旦發(fā)生緊急情況，可以為用戶提供安全疏散的區(qū)域，保障人民生命財產(chǎn)安全?；诖?，高層建筑在設(shè)計過程中需要重視防火設(shè)計，對其進行綜合全面地考量，從而提升防火設(shè)計的質(zhì)量。

1 高層建筑概念

高層建筑指的是建筑高度大于27m 的住宅建筑和建筑高度大于24m 的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018 年版）》（GB 50016—2014）。我國高層建筑可以劃分為二類，分別是一類高層民用建筑和二類高層民用建筑。在國際角度，高層建筑的定義存在一定差異性，但是均有嚴格的標準。

當前我國高層建筑在防火設(shè)計方面的復雜性較高，由于高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜，導致高層建筑想要達成防火的目的難度較大，此時需要結(jié)合高層建筑的特點對防火工作作出設(shè)計。

2 高層建筑火災(zāi)特點

2.1 蔓延途徑多，速度快

高層建筑起火后容易出現(xiàn)煙囪效應(yīng)，煙囪效應(yīng)可以加劇火勢。建筑內(nèi)的樓梯間、管道井、電纜井、排風道等各種橫、豎向管井、通道，從地面一直通到最高層，一旦發(fā)生火災(zāi)，這些部位就成了一座拔風的“煙囪”，加速火勢的蔓延。研究發(fā)現(xiàn)，一座高度為100m 的建筑（約30 層），在無阻擋的情況下，煙氣順豎向管井擴散至頂層只需要30s，瞬間整棟建筑即可形成“立體火場”。建筑物越高，“煙囪效應(yīng)”越明顯，煙囪效應(yīng)不單使撲救更困難，更危及前往天臺逃生者的生命安全?；诖?，可以看出豎井導致火災(zāi)迅速擴散，并且高層建筑也會受到風力的影響，也是火災(zāi)蔓延的主要影響因素。高層建筑物越高，風速越大，火災(zāi)擴散的速度越快[1]。

2.2 樓層高，疏散困難

高層建筑層數(shù)較多，垂直疏散的距離較長，特別是高層大型公共建筑，功能多樣，交通路線錯綜復雜，所以在疏散過程中需要的時間較長。國外相關(guān)研究工作中，如果在50 層的建筑中進行疏散演習工作，想要疏散全部人員時間需要兩個小時左右。并且高層建筑人員較為密集，容易出現(xiàn)混亂、擁擠的情況，因此在火勢蔓延過程中，短時間內(nèi)想要進行疏散的難度較大。此時如果樓梯間的設(shè)計不為良好，很容易造成煙火竄入速度較快的情況，導致了人員無法被疏散，嚴重造成了人員生命財產(chǎn)損失[2]。

針對高層建筑的特殊情況，在滅火和救護方面的難度較高，在多方面內(nèi)容很難達到火災(zāi)處理的標準。一般情況下，我國在城市消防方面需要結(jié)合城市具體情況，安排部分消防車，常見的是32m 登高平臺消防車，這里的32m 指的是消防車的最大工作高度為32m，此類消防設(shè)施在可以滿足高層建筑不超過32m 的范圍內(nèi)對其作出有效處理，如果建筑物超過32m 后期的救火工作難度較高。

2.3 功能多，設(shè)備多

高層建筑標準較高，并且為滿足高層建筑發(fā)展需求，在建筑設(shè)計過程中融入了電氣化和自動化的設(shè)備，此類設(shè)備繁多，因此更容易造成電路短路的現(xiàn)象，所以更容易出現(xiàn)火災(zāi)問題，因此內(nèi)部裝修陳設(shè)和材料選擇如果不重視材料問題，選擇了纖維地毯或者泡沫塑料的家居，更容易影響火災(zāi)燃燒的速度，甚至還會增加毒氣和熱量，因此高層建筑在發(fā)生火災(zāi)后氧氣的消耗量較大。當前針對火災(zāi)中人員傷亡的具體原因，可以看出大部分人員容易被一氧化碳中毒和有毒氣體的影響。在相關(guān)條件和背景下，室內(nèi)空氣中二氧化碳的量會不斷劇增，導致住戶呼吸困難，最終造成傷亡。在火災(zāi)發(fā)生后，室內(nèi)煙氣會隨著燃燒的進展不斷增加二氧化碳氣體，在氧氣減少后更容易造成人員窒息的現(xiàn)象。

2.4 消防設(shè)施復雜，維護難度大

高層建筑消防設(shè)施容易出現(xiàn)損壞和故障問題。例如，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中分探測器失效問題，或者某個送風口的風量不足問題，一旦發(fā)生火災(zāi)此類問題導致消防設(shè)施形同虛設(shè)。部分高層建筑設(shè)施方面停用情況較為嚴重，火災(zāi)報警系統(tǒng)警察誤報內(nèi)容，導致業(yè)主自行關(guān)閉報警系統(tǒng)，并且為保證照明度需求，樓道內(nèi)部會安排出口燈和指示燈，因此會將不常用的防火門和排煙窗進行關(guān)閉。同時在高層建筑中較為嚴重的防火問題還包括了設(shè)施方面的匱乏，形成此類問題的主要原因有兩種，一種是歷史遺留問題，例如，自動噴水滅火系統(tǒng)的缺失，此類問題的整改難度較大；另一種是被拆除的防火設(shè)施，如防火門應(yīng)急燈。

對于高層建筑而言，部分消防設(shè)施質(zhì)量不過關(guān)。消防工作包括隱蔽工程，尤其針對高層建筑改造工作，吊頂內(nèi)總噴水系統(tǒng)在安裝過程中想要達成施工的便捷性，需要將支管斷開，此時對于橫梁兩端支管方面容易形成不通的現(xiàn)象，造成了每層噴水頭在工作過程中只能噴出一般區(qū)域的水源。除此之外，在消防產(chǎn)品質(zhì)量方面也會有一定問題，比如說：消防應(yīng)急燈照明問題，防火門耐火極限問題等[3]。

3 高層建筑防火設(shè)計的方法

3.1 平面布局

為確保高層建筑安全性和功能性方面的需求，高層建筑平面布局和平面布置需要結(jié)合相鄰建筑物作出分析。在總平面布局方面，為滿足布局的需求，需要明確城市規(guī)劃和安全防范要求進行布局操作；此過程也需對建筑的間距作出有效安排。在建筑布置過程中，應(yīng)該明確防火的間距，從而消除建筑和周邊環(huán)境的影響，從而減少火災(zāi)蔓延的概率。建筑物在防火間距設(shè)計方面需結(jié)合建筑設(shè)計防火規(guī)范等相關(guān)規(guī)范作出設(shè)計規(guī)劃。

在防火間距方面應(yīng)該結(jié)合場地變化的情況，以此滿足我國消防技術(shù)規(guī)范，此時可以選擇下述措施對場地問題進行補救：首先需要拆除耐火等級低并且占地面積較小的，不具備較高使用價值的相鄰建筑物。其次如果是室外的防火墻則需結(jié)合建筑物具體情況判斷是否對其進行拆除或者改建，以此讓其具備排煙的能力。再次針對建筑物自身性能方面需要讓其具備防火的功能；最后針對建筑物的外墻需要適當進行改造，讓其成為防火墻，以此減少墻面影響問題，此過程可以安排窗戶或者防火設(shè)施，以此改善此類問題。

3.2 消防救援場地及消防車道

高層建筑在建筑周圍需要安排消防救援場地和環(huán)形的消防車道，如果設(shè)計環(huán)形車道遇到各類困難，需要沿著高層建筑兩邊安排消防車道，如果是高層住宅建筑和山坡地或臨空建造的高層民用建筑，可以在一個長邊設(shè)置消防車道，但是這長邊所在的建筑立面應(yīng)為消防車登高操作面即需要在此處布置消防救援場地。高層建筑應(yīng)至少沿一個長邊或者周邊長度的1/4 且不小于一個長邊的底邊連續(xù)布置消防登高操作場地，該范圍內(nèi)的裙房進深不應(yīng)大于4m；建筑高度不大于50m的建筑，連續(xù)布置消防車登高操作場地有困難時，可間隔布置，但間隔距離不宜大于30m，且總長度仍應(yīng)滿足周邊長度的1/4 且不小于一個長邊的底邊。消防車道的凈寬和凈高不能低于4m，轉(zhuǎn)彎半徑也要滿足消防車的轉(zhuǎn)彎半徑，消防救援場地和消防車道與建筑物之間不應(yīng)設(shè)置妨礙消防車操作的樹木、架空管線等障礙物和出庫出入口，救援場地的長度和寬度分別不應(yīng)小于15m 和10m，對于建筑高度大于50m 的建筑，場地的長度和寬度應(yīng)分別不小于20m 和10m，消防車道距離高層建筑的外墻應(yīng)該超過5m 的范圍，且坡道不宜大于8%。環(huán)形消防車道應(yīng)最少有兩處與其他車道連通，盡頭式消防車道，則需安排回車道或者回車場，此時回車場的范圍不能小于15m×15m 的范圍，并且還需考慮大型消防車的進出問題，因此最終回車場的范圍應(yīng)該控制在18m×18m。

3.3 疏散方面

為有效保護高層建筑中人身的安全問題，需要做好安全設(shè)計工作。高層建筑平時主要靠電梯作為垂直交通，電梯在發(fā)生火災(zāi)時容易出現(xiàn)斷電等故障，電梯井道內(nèi)部容易出現(xiàn)煙火蔓延、傷人的情況，所以火災(zāi)情況下電梯不能使用，因此疏散樓梯成為最主要的疏散通道。在高層建筑設(shè)計中，需要按建筑高度設(shè)計封閉科樓梯間和防煙樓梯間，防煙樓梯間需要設(shè)計前室，設(shè)計中需要使用常閉式防火門來區(qū)分樓梯間和建筑公共部分，防煙樓梯間內(nèi)安排防煙設(shè)施，以此封閉式的處理方式進行防火設(shè)計，以此保證安全疏散的需求。此時在使用方面也需減少可燃物的數(shù)量，對各個結(jié)構(gòu)作出有效布局，才可降低火災(zāi)煙氣的影響。此時疏散還需考慮煙氣、毒氣、缺氧條件方面的影響，以此有效設(shè)置安全疏散的措施，從而適當提供避難層和避難室，以此有效進行疏散工作。

3.4 排煙方面

在火災(zāi)發(fā)生后，煙氣具有較強威脅性。在相關(guān)統(tǒng)計中，建筑火災(zāi)死亡人數(shù)一般均為煙熏致死，煙熏致死的占比可以達到60%。國外建筑火災(zāi)死亡人數(shù)較高，其中75%左右的死亡人數(shù)均為中毒或者缺氧等問題所造成。此時在火災(zāi)發(fā)生后，需要有效控制建筑物內(nèi)部煙氣的流動，才可減少人員傷亡現(xiàn)象。此時排煙設(shè)計需要將其劃分為自然排煙和機械排煙兩種形式。如果是樓梯間，靠近外墻的位置，則需選擇利用窗戶或者陽臺進行自然排煙處理，整體排煙設(shè)計需要安排在內(nèi)部。當前在國際方面，建筑防排煙趨勢更加傾向于正負壓排煙的方式，負壓排煙在著火間進行，如果是走道、前室、防煙樓梯間等多個位置則需可以選擇正壓送風的方式進行排煙處理。風壓值在建筑內(nèi)部各個位置所形成的壓力會逐漸加大，所以可以降低樓梯間內(nèi)部進煙的情況。為解決上述問題，需要安置自動防火門設(shè)施，此類設(shè)施可以確保對人們的安全疏散，并且還需保證密閉性需求，此時每層樓道都需安排上述裝置，以此減少煙氣直接進入走廊的概率。在出現(xiàn)煙氣后可以自動啟動排煙口，將煙氣進行排出。

3.5 滅火設(shè)備方面

高層建筑中滅火工作分為兩個部分，一部分是初期滅火工作，一部分是正規(guī)滅火工作。在火災(zāi)出現(xiàn)的前期階段，被稱為初期滅火階段，此時低層建筑為方便，會將消火栓安排在樓梯間內(nèi)部。但是對于高層建筑而言，為了保證疏散的需求，需要采取封閉的設(shè)施進行建設(shè)，此時樓梯間和前室門一般會被安排成為常閉式的防火門，此時才可滿足建筑內(nèi)部排煙方面的需求。但是對于消防隊員而言，想要達成人群疏散的需求，需要使用消防電梯，才可快速登頂。室內(nèi)消火栓應(yīng)設(shè)置在消防電梯、樓梯間及其休息平臺和前室、走道等明顯位置，且火栓箱正面1.5m 和兩側(cè)的0.5m 范圍內(nèi)不能放置雜物，不得有遮擋消火栓的物品，以便于消防人員快速達到救援地點，爭取救援速度。比如說：如果前期前室內(nèi)不存在消火栓位，可以在墻上進行開洞，后續(xù)安裝木門，其中水龍帶可以通過洞口直接穿過走廊，以此達到指定滅火地點，一旦發(fā)生火災(zāi)問題，也可以配合消防人員配合消防工作[4]。

3.6 室內(nèi)陳設(shè)方面

想要在高層建筑內(nèi)部進行火源消除工作的難度較大，但是在建筑內(nèi)部裝修過程中全部選擇不燃或者難燃的材料難度更大，基于此為降低室內(nèi)陳設(shè)的影響，需要盡可能使用選擇使用不燃材料?？扇夹缘难b修材料和室內(nèi)陳設(shè)會造成火災(zāi)的發(fā)生，并且還會加快火勢的蔓延，此時火勢的時間也會加長，嚴重形成了危害性問題。尤其針對現(xiàn)代化的塑像制品而言，更是高層建筑中加我國主要的火源之一，此類物品自身可燃性更快，并且在燃燒過程中還會出現(xiàn)各種煙氣和熱量，因此加大了火災(zāi)的危害，所以在室內(nèi)裝修陳設(shè)方面需要減少有有毒氣體的塑料，減少火災(zāi)發(fā)生，以此降低火災(zāi)的發(fā)生，解決財產(chǎn)損失問題。

除此之外，我國建筑在室內(nèi)裝修鋪設(shè)方面更喜歡地毯制品，此類商品雖然具有一定美觀性，但是在實際應(yīng)用過程中給防火工作帶來了一定的阻礙，尤其是門窗底部和樓梯間防火門的位置，此時在防火門的位置安排地毯容易將防火門卡住，因此防火門無法發(fā)揮出實際作用，更是形同虛設(shè)。基于此在室內(nèi)裝修陳設(shè)方面需要重視地毯的應(yīng)用，還需高度重視室內(nèi)的裝修，以此降低火災(zāi)所造成的影響和損失[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，當前我國高層建筑具有一定的特點，如多樣性、復雜性的特點。當前高樓在發(fā)生火災(zāi)后，滅火部門認為高層建筑在防火和滅火方面的難度較高，此時設(shè)計人員需要重視自身消防安全知識方面的學習，選擇良好的技術(shù)，優(yōu)化自身業(yè)務(wù)能力，以此提升防水設(shè)計的水平，保證設(shè)計方法可以發(fā)揮出相應(yīng)的作用，以此設(shè)計出符合國家相關(guān)規(guī)定的防火內(nèi)容，降低高層建筑發(fā)生火災(zāi)所形成的損失，提升建筑本身的功能性，促使建筑既能滿足美觀性，又能滿足實用性。