高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)及措施研究

引言

近年來，盡管我國在高層建筑消防設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了一定研究成果，但由于建筑結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性和功能特殊性，現(xiàn)行消防設(shè)計(jì)規(guī)范仍存在優(yōu)化空間。本研究通過系統(tǒng)分析高層建筑消防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，旨在完善現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，從而有效提升建筑安全性能。研究成果不僅有助于降低高層建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，還能為城市可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐，具有顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益[]。

一、高層建筑消防安全疏散的重要性

火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒現(xiàn)象，高層建筑火災(zāi)往往呈現(xiàn)特定防火分區(qū)的蔓延特征。根據(jù)火災(zāi)事故分析，高層建筑起火的主要原因包括生活用火管理不善、違規(guī)電氣焊作業(yè)以及違反安全生產(chǎn)操作規(guī)程等。建筑火災(zāi)通常始于內(nèi)部特定空間，初期火源多為固態(tài)可燃物，這些物質(zhì)在達(dá)到臨界溫度后會發(fā)生熱解并轉(zhuǎn)化為明火。室內(nèi)火災(zāi)本質(zhì)上是由可燃物燃燒與熱氣流相互作用形成的復(fù)雜物理化學(xué)過程，其初期發(fā)展階段直接關(guān)系人員安全疏散和滅火救援的有效性?；馂?zāi)蔓延速度是影響人員逃生成功率的關(guān)鍵參數(shù)，這使得火災(zāi)初期成為實(shí)施疏散和滅火的最佳窗口期。值得注意的是，高層建筑因其體量大、垂直通道多、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特性，普遍存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高、煙囪效應(yīng)顯著和疏散難度大等特點(diǎn)。基于上述特征，本研究結(jié)合我國高層建筑火災(zāi)案例的實(shí)證分析，系統(tǒng)地提出了優(yōu)化消防安全疏散體系的策略方案。

安全疏散效率。首先，疏散系統(tǒng)規(guī)劃缺乏整體性考量。許多高層建筑在設(shè)計(jì)階段過于注重建筑外觀美學(xué)和使用功能，卻忽視了疏散過程的動態(tài)特性。這種設(shè)計(jì)理念的偏差導(dǎo)致疏散通道寬度、出口數(shù)量與人員密度等關(guān)鍵參數(shù)的匹配度不足。事實(shí)上，根據(jù)疏散動力學(xué)理論，這些因素直接影響著人員的安全疏散時(shí)間（ASET)與必需疏散時(shí)間(RSET)的平衡關(guān)系。其次，消防設(shè)施存在系統(tǒng)性失效風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)備選型階段，部分項(xiàng)目存在成本導(dǎo)向而非性能導(dǎo)向的決策傾向；在安裝施工環(huán)節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)未嚴(yán)格按規(guī)范實(shí)施的情況。更重要的是，在后期維護(hù)方面，普遍缺乏定期檢測和保養(yǎng)機(jī)制，這使得許多消防設(shè)施處于“帶病運(yùn)行”狀態(tài)。再次，疏散引導(dǎo)系統(tǒng)效能不足。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約 35% 的高層建筑存在疏散指示標(biāo)志設(shè)置不合理、亮度不足或信息不明確等問題。同時(shí)，建筑使用人員普遍缺乏系統(tǒng)的消防培訓(xùn)，導(dǎo)致其在緊急情況下的應(yīng)變能力不足。最后，應(yīng)急救援資源配置失衡。高層建筑特有的“垂直城市”特性給消防救援帶來了特殊挑戰(zhàn)。目前普遍存在的問題包括建筑內(nèi)部救援設(shè)備配置不足、外部消防登高面被占用以及缺乏針對超高層建筑的專用救援方案等。為解決這些問題，應(yīng)建立基于性能化的疏散設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行疏散模擬驗(yàn)證；完善消防設(shè)施全生命周期管理制度，從選型到維護(hù)建立閉環(huán)管理體系；優(yōu)化疏散引導(dǎo)系統(tǒng)，采用智能化的動態(tài)指示技術(shù)；定期開展多部門聯(lián)合演練，提升應(yīng)急響應(yīng)協(xié)同效率。通過這些措施的系統(tǒng)實(shí)施，有望顯著提升我國高層建筑的消防安全水平[2]

二、當(dāng)前高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)存在的不足 三、高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)及措施

當(dāng)前我國高層建筑防火應(yīng)急疏散體系仍存在若干亟待解決的關(guān)鍵問題，這些問題直接影響著火災(zāi)情況下的

（一）豎向防火分區(qū)設(shè)計(jì)

豎向防火分區(qū)是高層建筑防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心在于有效控制火災(zāi)的垂直蔓延。根據(jù)建筑高度和使用功能的不同，豎向防火分區(qū)通常采用分層隔離原則，將建筑劃分為若干個(gè)獨(dú)立的防火單元。規(guī)范要求，標(biāo)準(zhǔn)層高建筑的防火分區(qū)宜按單層劃分，特殊情況下允許2層至3層合并為一個(gè)分區(qū)，合并后的分區(qū)面積不得超過1500m² 。在具體實(shí)施中，豎向防火分區(qū)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)把控以下幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)。首先，分隔構(gòu)件的選擇至關(guān)重要?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板因其優(yōu)良的耐火性能（耐火極限可達(dá)2小時(shí)以上)和高溫穩(wěn)定性，是最理想的分隔材料。其次，必須嚴(yán)格控制豎向管井的防火封堵。電梯井、管道井等豎向通道應(yīng)采用耐火極限不低于2小時(shí)的防火隔墻進(jìn)行分隔，并在每層樓板處用防火材料嚴(yán)密封堵。最后，中庭等特殊空間的防火處理需要特別重視，應(yīng)采用“防火艙”設(shè)計(jì)理念，設(shè)置雙層防火隔離系統(tǒng)。在實(shí)際工程中，豎向防火分區(qū)設(shè)計(jì)還需要考慮建筑功能的特殊性。對于商業(yè)綜合體等人員密集場所，建議采用更嚴(yán)格的分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)；對于超高層建筑，應(yīng)每隔15層設(shè)置避難層，形成多級防火防御體系。同時(shí)，所有防火分隔構(gòu)件都必須與建筑結(jié)構(gòu)可靠連接，確保在火災(zāi)情況下保持完整性和穩(wěn)定性。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代豎向防火分區(qū)設(shè)計(jì)正在向智能化方向發(fā)展。通過集成溫度感應(yīng)、自動閉門等智能系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控分區(qū)的 完整性，動態(tài)調(diào)整防火策略[3]。

（二)防煙樓梯間防火疏散設(shè)計(jì)

高層建筑火災(zāi)防控需要建立全方位的防火體系。研究表明，火災(zāi)在水平和垂直方向的蔓延速度分別可達(dá)1.5m/min 和 5m/min ，凸顯防火設(shè)計(jì)的重要性。當(dāng)前63% 項(xiàng)目存在疏散通道設(shè)計(jì)缺陷， 28% 建筑消防設(shè)施維護(hù)不足， 35% 疏散指示系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)。因此，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行防火分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)( 1500m² /分區(qū)），中庭采用“立體防火艙\"設(shè)計(jì)，自動扶梯區(qū)域設(shè)置特級防火卷簾或水幕系統(tǒng)。智慧消防系統(tǒng)可縮短 58% 應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間，VR演練能提升 30% 逃生成功率。建議實(shí)施全生命周期管理，引入第三方評估，構(gòu)建多方協(xié)作的防控體系。未來需重點(diǎn)關(guān)注超高層防火和智能消防技術(shù)創(chuàng)新，建立符合國情的安全標(biāo)準(zhǔn)。

（三)科學(xué)設(shè)計(jì)安全疏散路線

高層建筑疏散通道設(shè)計(jì)必須兼顧日常使用與應(yīng)急疏散的雙重需求，針對不同建筑類型應(yīng)采取差異化設(shè)計(jì)策略。居住類建筑宜采用“內(nèi)走廊 + 外走廊”的復(fù)合模式，確保每個(gè)單元設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立出口；對于公共建筑，推薦環(huán)形走道系統(tǒng)，配合智能疏散指示。設(shè)計(jì)需重點(diǎn)把控四大要素：連續(xù)暢通的路徑網(wǎng)絡(luò)、多向選擇的逃生方向、科學(xué)合理的通道容量（人均 ?0.28m² )以及系統(tǒng)完善的標(biāo)識指引。同時(shí)，應(yīng)充分考慮特殊群體需求，設(shè)置無障礙通道和避難間等設(shè)施。通過BIM技術(shù)模擬優(yōu)化，可使疏散效率提升 30% 以上，顯著增強(qiáng)建筑安全性能。這種“平災(zāi)結(jié)合”的設(shè)計(jì)理念，既保證了日常使用的便利性，又能有效應(yīng)對突發(fā)火災(zāi)等緊急情況[4]

（四)科學(xué)設(shè)計(jì)疏散出口

高層建筑疏散設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮火災(zāi)時(shí)的人員行為特征。研究表明， 85% 的逃生者會優(yōu)先選擇熟悉的路徑，具有明顯的趨光性。因此，疏散出口布局應(yīng)遵循“雙向設(shè)置”原則，每個(gè)防火分區(qū)至少設(shè)置2個(gè)方向相反的出口，間距不小于分區(qū)對角線長度的 1/3 。優(yōu)先沿建筑外圍布置疏散通道，既便于自然排煙（開窗面積 ? 地面面積 2% ），又利于消防救援。當(dāng)受限于建筑布局時(shí)，核心筒區(qū)域需配置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)（風(fēng)速 ?0.7m/s 和獨(dú)立防煙前室。超高層建筑建議采用分段疏散策略，每15層設(shè)置避難層（人均面積 ?0.2m² ）。同時(shí)，應(yīng)通過智能疏散指示系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)，引導(dǎo)人員快速識別逃生路線。這種基于行為科學(xué)的疏散設(shè)計(jì)，可顯著提升逃生效率[5]

（五)科學(xué)設(shè)計(jì)疏散標(biāo)志

高層建筑疏散標(biāo)識系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)基于人因工程學(xué)原理，建立科學(xué)完善的視覺引導(dǎo)體系。研究表明，優(yōu)化后的標(biāo)識系統(tǒng)可提升 40% 以上的疏散效率。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括建立分級標(biāo)識體系，雙向通道標(biāo)識間距不超過 15m ，袋形走道縮短至 8m ，所有轉(zhuǎn)彎處設(shè)置高亮度強(qiáng)化標(biāo)識；采用立體化布設(shè)方案，針對大開間區(qū)域綜合運(yùn)用頂部懸掛、地面LED導(dǎo)向帶和立柱多面體標(biāo)識；應(yīng)用智能光電技術(shù)，包括動態(tài)導(dǎo)向系統(tǒng)、自發(fā)光蓄光材料和應(yīng)急照明系統(tǒng)。要注意保持標(biāo)識的連續(xù)性和一致性，避免雙向指示造成混淆。通過這種系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，既能確保各種環(huán)境條件下的可視性，又能實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的疏散引導(dǎo)，顯著提升高層建筑的應(yīng)急疏散能力。

結(jié)語

高層建筑火災(zāi)疏散設(shè)計(jì)必須構(gòu)建全方位的安全防護(hù)體系，通過科學(xué)規(guī)劃防火分區(qū)、優(yōu)化疏散路徑設(shè)計(jì)、配置智能消防設(shè)施以及應(yīng)用人因工程學(xué)原理打造直觀高效的引導(dǎo)系統(tǒng)。要特別重視建筑結(jié)構(gòu)與消防系統(tǒng)的協(xié)同配合，采用BIM技術(shù)建立數(shù)字化仿真平臺進(jìn)行動態(tài)模擬和評估，同時(shí)結(jié)合定期實(shí)戰(zhàn)演練持續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。這種系統(tǒng)化、智能化的設(shè)計(jì)方法能夠顯著提升疏散效率 50% 以上，確保在緊急情況下為人員提供最大程度的安全保障，最終實(shí)現(xiàn)高層建筑消防安全水平的本質(zhì)提升。

參考文獻(xiàn)

[1］李亞萍.高層建筑消防安全疏散設(shè)計(jì)中存在的不足及管理對策[J].中國建筑裝飾裝修，2022(04)：78-79.

[2]孫廣沖.高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2024（21）：44-46.

[3］李威龍.對醫(yī)療建筑消防配電形式及應(yīng)急疏散指示系統(tǒng)的探討[C].中國消防協(xié)會學(xué)術(shù)工作委員會消防科技論文集，2024.

[4］趙芬.高層住宅建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2024(16)：119-121.

[5]黎宇.高層建筑消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)分析[C].智慧施工與規(guī)劃設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)交流會論文集，2024.