現(xiàn)代城市高層建筑防火設(shè)計(jì)研究

王家祿（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院總院有限公司，廣東 汕頭 515000）

1 引言

現(xiàn)代城市發(fā)展中，高層建筑的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，但由于建筑高度較大，消防工作的難度也隨之提升，因此，需要在建筑設(shè)計(jì)過程中做好防火設(shè)計(jì)工作，以提升建筑的防火性能，為救援工作爭(zhēng)取時(shí)間[1]。但從目前來看，在現(xiàn)代城市高層建筑防火設(shè)計(jì)中，存在一些缺陷和問題，影響了防火設(shè)計(jì)效果，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員做好深入研究，提升防火設(shè)計(jì)的有效性。

2 高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)

2.1 火災(zāi)具有立體性

相比常規(guī)建筑，高層建筑更容易出現(xiàn)立體火災(zāi)，主要原因包括以下2點(diǎn)：

1）在建筑裝飾裝修過程中，采用了大量可燃性材料，尤其是一些綜合性高層建筑，如商場(chǎng)展區(qū)、賓館客房等，因其功能需求，需要進(jìn)行大面積裝修，會(huì)使用較多的泡沫板、布匹、木材等可燃材料，這些材料的存在給火災(zāi)的發(fā)展和蔓延提供了有利條件[2]；

2）建筑內(nèi)部管道縱橫交錯(cuò)，如通風(fēng)管道、排水管道、電纜管道等，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙氣會(huì)沿著管道蔓延，而建筑中的樓梯間、電梯井以及玻璃幕墻縫隙等，都會(huì)在一定程度上助長(zhǎng)煙火蔓延。

2.2 人員疏散難

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火勢(shì)蔓延速度極快，人群疏散難度較大，究其原因包括2點(diǎn)：

1）能夠用于疏散的通道數(shù)量十分有限，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，普通電梯無法使用，消防電梯又需要優(yōu)先供消防人員使用，且消防云梯的作業(yè)半徑和作業(yè)高度有限，因此，高層建筑內(nèi)的多數(shù)人員只能通過樓梯間進(jìn)行疏散，很容易發(fā)生擁擠、踩踏事故。

2）疏散時(shí)間非常有限，高層建筑中火勢(shì)蔓延的速度可以達(dá)到3~5 m/s，以1棟高100 m的建筑為例，在不到1 min的時(shí)間內(nèi)就會(huì)全面爆發(fā)火情。同時(shí)，高層建筑中人員眾多，垂直疏散距離長(zhǎng)，人們要在共同疏散的情況下到達(dá)安全區(qū)域，往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間，疏散難度很大。

2.3 撲救難度大

高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，火災(zāi)撲救難度大，具體來講表現(xiàn)在以下方面：

1）消防登高困難。高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在主體結(jié)構(gòu)周邊會(huì)設(shè)置相應(yīng)的裙樓，影響了消防云梯的使用，而在消防云梯無法發(fā)揮作用的情況下，消防員只能借助消防電梯和樓梯登高救火，可能與正在疏散的人群發(fā)生碰撞，影響救援速度。

2）火場(chǎng)供水困難。高層建筑火災(zāi)規(guī)模大，在撲救時(shí)需水量大，一旦室內(nèi)消防系統(tǒng)在火災(zāi)的影響下出現(xiàn)故障，需要完全依靠消防車供水，對(duì)消防車的要求較高，而且登高鋪設(shè)水帶的方式影響因素眾多，會(huì)進(jìn)一步增大火災(zāi)撲救難度[3]。

3 現(xiàn)代城市高層建筑防火設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

3.1 片面追求美觀

當(dāng)前，一些建筑設(shè)計(jì)單位在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一味地關(guān)注建筑的美觀性，對(duì)防火設(shè)計(jì)工作的重視程度不夠，在材料選擇方面，沒有考慮其防火性能，導(dǎo)致高層建筑本身對(duì)于火災(zāi)的抵抗能力較差。

3.2 消防空間不足

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市土地資源不斷減少，城市空間價(jià)值也在飛速提升，在這種情況下，部分建設(shè)單位在進(jìn)行高層建筑規(guī)劃過程中，過于重視建筑的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，盲目壓縮建筑消防空間，忽視了建筑的安全性設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)造成難以預(yù)計(jì)的后果。

3.3 材料控制不當(dāng)

在工程規(guī)劃階段，需要高度重視高層建筑防火設(shè)計(jì)，對(duì)材料的防火性能也要提出明確要求。但從目前來看，一些建筑工程的施工單位對(duì)防火材料的性能缺乏足夠的重視，選擇了價(jià)格低廉的防火材料，導(dǎo)致材料性能不達(dá)標(biāo)，給高層建筑埋下了嚴(yán)重的安全隱患。

3.4 內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜

高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用戶難以準(zhǔn)確辨識(shí)消防設(shè)施和消防通道，而且部分開發(fā)商在對(duì)高層建筑內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行劃分的過程中，過于機(jī)械化，缺乏靈活性，影響了防火設(shè)計(jì)的順利實(shí)施，甚至部分高層建筑在交付使用后，消防通道被故意占用，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員的疏散將更加困難[4]。

4 現(xiàn)代城市高層建筑防火設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

4.1 提高建筑結(jié)構(gòu)的耐火能力

在我國(guó)，依照建筑工程的常用結(jié)構(gòu)類型，可以將其耐火能力劃分為4個(gè)等級(jí)，而高層建筑的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)或二級(jí)。建筑結(jié)構(gòu)的耐火能力主要受構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能影響，在防火設(shè)計(jì)中，需要明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)高層建筑防火安全的基本措施進(jìn)行完善，做好設(shè)計(jì)缺陷的改進(jìn)，在提高建筑結(jié)構(gòu)功能性的同時(shí)，保證高層建筑防火設(shè)計(jì)的合理性和有效性。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮高層建筑防火設(shè)計(jì)的相關(guān)理念。

以鋼結(jié)構(gòu)為例，可以從以下方面提升其耐火能力：

1）在結(jié)構(gòu)表面涂刷防火涂料，最大限度地提升鋼材的耐火性能，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，延緩樓層結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，為人員疏散和火災(zāi)撲救爭(zhēng)取更多的時(shí)間；

2）在鋼結(jié)構(gòu)表面使用發(fā)泡防火漆，這種材料在常溫狀態(tài)下與普通油漆一樣，但其不易燃燒，能夠避免可燃物被迅速點(diǎn)燃，在一定程度上發(fā)揮遏制火勢(shì)的作用。

4.2 做好相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑防火設(shè)計(jì)中，應(yīng)做好防火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如防排煙系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)等。在防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)以及現(xiàn)實(shí)需求，設(shè)計(jì)出能夠符合實(shí)際情況的自動(dòng)化防排煙系統(tǒng)，制定完善的防火安全措施，對(duì)存在缺陷的部位進(jìn)行改進(jìn)，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠?qū)煔膺M(jìn)行及時(shí)疏散；在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，應(yīng)結(jié)合高層建筑的實(shí)際情況，在適當(dāng)位置設(shè)置相應(yīng)的傳感器設(shè)備，如煙感傳感器、溫度傳感器等，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，發(fā)出相應(yīng)警報(bào)信息，提醒人們及時(shí)采取措施；在自動(dòng)滅火系統(tǒng)中，應(yīng)充分考慮高層建筑的功能特點(diǎn)，選擇合理的滅火方式，如噴水滅火、二氧化碳滅火等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)初期火災(zāi)的撲救，同時(shí)，對(duì)建筑內(nèi)部的主要功能構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)，保證火災(zāi)防護(hù)效果。另外，在高層建筑中，應(yīng)采用消防水泵與轉(zhuǎn)輸水箱串聯(lián)供水的方式，減輕管網(wǎng)壓力，提升火災(zāi)撲救效率[5]。

4.3 合理劃分防火分區(qū)

在對(duì)高層建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)做好防火分區(qū)的合理劃分，借助防火設(shè)備對(duì)建筑進(jìn)行分隔，使用防火材料對(duì)空間進(jìn)行包圍，這樣在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠有效避免火勢(shì)蔓延。在建筑防火分區(qū)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以采用防火墻的方式進(jìn)行分隔，具體分區(qū)方法應(yīng)依照高層建筑的類型和特征進(jìn)行確定，因此，不同建筑在防火分區(qū)設(shè)計(jì)中存在較大的差異性。防火分區(qū)設(shè)計(jì)能夠有效避免火災(zāi)事故的發(fā)生，也可以在火災(zāi)發(fā)生后對(duì)火勢(shì)進(jìn)行有效控制，最大限度地保障建筑整體安全性，減少火災(zāi)帶來的損失。

4.4 設(shè)置防火避難場(chǎng)所

設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視高層建筑中防火避難場(chǎng)所的設(shè)置，具體應(yīng)注意以下3點(diǎn)：

1）在避難層設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須確保首個(gè)避難層樓層地面與救援場(chǎng)地地面高度差小于50 m，每層避難層的間隔也應(yīng)控制在50 m以內(nèi)，以滿足火災(zāi)救援需求。通往避難層的疏散樓梯應(yīng)該在避難層分隔、同層錯(cuò)位，或者上下層分開。

2）在對(duì)自然排煙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用FDS軟件進(jìn)行模擬，確保煙氣和熱輻射不會(huì)進(jìn)入相鄰建筑中，同時(shí)，也必須對(duì)正壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，以降低相鄰建筑窗口溫度，對(duì)火災(zāi)蔓延情況進(jìn)行控制。

3）如果避難層兼做設(shè)備層，需要對(duì)設(shè)備管道進(jìn)行集中處理，設(shè)置管道區(qū)域內(nèi)耐火等級(jí)為一級(jí)，確保分隔設(shè)計(jì)順利實(shí)施。

4.5 重視防火細(xì)部構(gòu)造

一般情況下，建筑外圍結(jié)構(gòu)是火勢(shì)蔓延的關(guān)鍵，通過提升屋面或者墻體耐火性能的方式，能夠避免高溫引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)破壞。而在設(shè)計(jì)過程中，需要切實(shí)做好對(duì)防火構(gòu)造的細(xì)部設(shè)計(jì)。例如，變形縫是防火分區(qū)中最為薄弱的部分，其填充材料和構(gòu)造基層都必須選擇不燃材料，幕墻結(jié)構(gòu)和每個(gè)樓層的樓板則需要使用防火材料做好封堵工作。在每層電梯井、管道井的樓板位置，需要設(shè)置超過樓板材料耐火極限的防火材料和不燃材料封堵，并采用防火材料對(duì)孔隙進(jìn)行封堵。還應(yīng)將防火墻設(shè)置在建筑主體承重結(jié)構(gòu)上，若防火門設(shè)有變形縫，需要設(shè)置在樓層較多的一側(cè)，確保防火門開啟時(shí)不會(huì)跨越變形縫。同時(shí)，防火卷簾的耐火極限應(yīng)超出墻體耐火極限，借助防火材料封堵樓板、墻體和梁柱之間的縫隙。通過有效的防火細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，可以為高層建筑的防火工作提供安全保障，為火災(zāi)的撲救和人群的疏散創(chuàng)造出良好條件。

5 結(jié)語

綜上所述，伴隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，高層建筑成為現(xiàn)代城市建筑發(fā)展的主流方向，對(duì)于城市的規(guī)劃有著良好支持作用，但同時(shí)也增加了火災(zāi)安全隱患，需要引起建筑設(shè)計(jì)人員和有關(guān)部門的重視，在推動(dòng)防火措施有效落實(shí)的同時(shí)，還必須提升高層建筑防火設(shè)計(jì)水平，降低火災(zāi)發(fā)生概率。設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性，不斷提高個(gè)人的專業(yè)能力，嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行高層建筑防火設(shè)計(jì)，推動(dòng)設(shè)計(jì)方法的持續(xù)優(yōu)化，為高層建筑居民提供安全生活環(huán)境。