高層建筑防火中性能化設(shè)計方法的應(yīng)用

趙雪飛

：近年來，隨著我國人口數(shù)量的不斷增加，城市化建設(shè)進程腳步的加快，為節(jié)約建筑占地面積的使用，我國高層建筑越來越多。由于高層建筑自身建筑特點及在建筑施工中使用了大量的可燃性材料，并且內(nèi)部存在大量的線路，使得高層建筑中存在著較大的安全隱患，容易造成火災(zāi)事故的發(fā)生。因此，人們對高層建筑中防火設(shè)計提出了更高的要求。本文分析研究了高層建筑防火中性能化設(shè)計方法的應(yīng)用，以期提高高層建筑的防火安全系數(shù)。

：高層建筑;防火;設(shè)計方法

在城市化建設(shè)不斷增快的背景下，高層建筑設(shè)計是現(xiàn)代化城市快速發(fā)展的時代產(chǎn)物，為人們?nèi)粘５纳罹幼∨c工作提供了較大的需求便利。而高層建筑中，為滿足人們不同的需求，不同高層建筑之間也存在著較大差距。其中由于高層建筑樓層較高，人員比較集中，容納人數(shù)較多，在火災(zāi)事故發(fā)生時建筑中無法滿足疏散撤離的要求，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了較大的安全隱患。因此，做好高層建筑性能化防火設(shè)計工作是目前高層建筑發(fā)展中面臨的巨大難題。本文主要針對性能化的建筑防火設(shè)計概述、性能化設(shè)計方法提出的依據(jù)、高層建筑基本特征及防火規(guī)范、高層建筑防火性能設(shè)計核心、高層建筑防火性能設(shè)計體系、高層建筑防火性能設(shè)計步驟及高層建筑性能化防火設(shè)計的主要應(yīng)用等問題進行闡述分析。

性能化的建筑防火設(shè)計是一種新型的防火系統(tǒng)設(shè)計思路，是根據(jù)多種實踐結(jié)果及理論證明的情況下所建立的設(shè)計方法，目前高層建筑防火設(shè)計問題是人們目前最關(guān)注的問題，性能化的建筑防火設(shè)計是當(dāng)前建筑防火設(shè)計領(lǐng)域最為先進的技術(shù)。性能化的建筑防火設(shè)計目標(biāo)就是根據(jù)高層建筑內(nèi)易燃材料的分布放置及建筑內(nèi)現(xiàn)場實際情況進行設(shè)計，降低火災(zāi)發(fā)生的幾率，或在火災(zāi)發(fā)生之后，減少火災(zāi)發(fā)生后降低火勢蔓延速度，使人們的生命財產(chǎn)安全的損失最小化。而在建筑中荷載問題在防火設(shè)計中占據(jù)重要因素，直接影響到火災(zāi)持續(xù)的時間及建筑內(nèi)溫度的變化情況。因此，必須針對建筑內(nèi)的火災(zāi)荷載問題進行精確的計算設(shè)計與驗證進行防火設(shè)計，以保證防火設(shè)計的在建筑設(shè)計中發(fā)揮最大作用。

近年來，隨著高層建筑的高度的不斷增高，一般高層建筑都用于寫字樓及大型商場中，一旦發(fā)生火災(zāi)時，由于高層建筑面積過大，人流量較大，人員密集，其中存放的易燃易爆物品較多，同時在進行人員疏散時難度較大。同時在高層建筑中有很多的管道、電梯等，易發(fā)生煙囪效應(yīng)，使得火勢蔓延較快，樓層較高給救援也增加了較大的困難，在高層建筑設(shè)計過程中使用的建筑材料中存在大量的可燃材料。在此背景下，高層建筑的防火設(shè)計問題被人們高度重視，因此，提出性能化防火設(shè)計是高層建筑的必然要求。

對高層建筑的判定應(yīng)根據(jù)建筑高度與層數(shù)進行判定，根據(jù)我國相關(guān)規(guī)定顯示一般1～3層為底層;4～6層為多層;7～9層為中高層;10層以上為高層;一般在建筑高度超過24m都稱為高層;建筑高度超過100m或建筑層數(shù)超過40層都稱之為超高層。而在我國城市高層建筑中多數(shù)是以單元形式進行設(shè)計應(yīng)用，在高層建筑中每一層都設(shè)有相應(yīng)的電梯和樓梯供本層作為公共面積進行使用。

根據(jù)我國關(guān)于高層建設(shè)防火設(shè)計的相關(guān)規(guī)定來看，其中明確表明要對高層建筑中防火設(shè)計問題及安全問題加以重點保護。但是內(nèi)容規(guī)定比較籠統(tǒng)，缺乏針對性。根據(jù)各地高層建筑的用途、設(shè)計特點、設(shè)計類型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等都存在著較大的差異，因此，防火規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容的不能夠完全滿足各地高層建筑的防火需求，適應(yīng)性較差。使得高層民營建筑防火設(shè)計規(guī)范與各地高層建筑中的防火設(shè)計相互制約，從而無法有效的保證其防火設(shè)計發(fā)揮最大作用，來有效的保護人們的生命財產(chǎn)安全問題。

首先，就高層建筑中的安全疏散問題而言，高層建筑防火規(guī)范中對安全出口的選擇，逃生路線及安全出口的寬度走向及標(biāo)識等問題表述非?；\統(tǒng)，模糊不清。可以看出相關(guān)設(shè)計圖紙與實際建筑中存在較大差異，缺乏有效的驗證及精細化的計算，其中多數(shù)高層建筑中對安全出口缺乏明確的標(biāo)識，甚至有些安全出口的方向與正常逃生路線相反，一旦發(fā)生火災(zāi)，逃生出口的反人類思想的設(shè)計必然會造成逃生現(xiàn)場的混亂，造成安全事故或踩踏事故的發(fā)生。由此看來，高層建筑中的人員疏散及安全出口的設(shè)計問題存在較大的安全隱患。其次，在我國高層建筑中耐火等級問題分析來看，耐火等級是衡量建筑物耐火程度的分級標(biāo)度，規(guī)定建筑物的耐火等級是建筑設(shè)計防火規(guī)范中的防火技術(shù)措施中的最基本措施之一。而建筑中相關(guān)結(jié)構(gòu)的耐火等級是根據(jù)設(shè)計中的目標(biāo)值進行不斷調(diào)整而后制定的，但是部分高層建筑在對耐火等級的最大極限值進行設(shè)計時，沒有有效的結(jié)合高層建筑中使用的相關(guān)構(gòu)件對其數(shù)值進行合適設(shè)定，導(dǎo)致其高層建筑的構(gòu)件與其相關(guān)耐火最大極限值不相匹配，無法滿足設(shè)計與實際需求之間的關(guān)系。最后，在高層建筑設(shè)計中的安全報警裝置及自救系統(tǒng)裝置來看，我國多數(shù)高層設(shè)計中，安全報警裝置的設(shè)立相對比較完善，但是自救系統(tǒng)及自動滅火裝置的設(shè)置受多種因素的影響，缺乏完善。由于我國高層建筑的高度偏高及自身建筑特點等問題的存在，救援難度相對較大，因此，外部救援力量不能夠完全滿足救援需求。這就要求高層建筑內(nèi)應(yīng)加強對內(nèi)部自救及自動滅火系統(tǒng)進行完善，在火災(zāi)發(fā)生時利用自動滅火系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)完成滅火，以減少人們生命財產(chǎn)的損失。

在高層建筑防火性能設(shè)計中的核心問題就是對高層進行消防安全的評估工作，首先通過評估工作的開展能夠確保高層建筑性能化防火設(shè)計是否符合我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，是否按照國家規(guī)定對性能化防火設(shè)計進行規(guī)范設(shè)計。是否根據(jù)高層建筑自身結(jié)構(gòu)特點與實際需求進行規(guī)范化設(shè)計，是否達到消防安全水平。其次，通過評估能夠?qū)υO(shè)計中相關(guān)數(shù)據(jù)進行有效驗證，能夠及時發(fā)現(xiàn)性能化防火設(shè)計中存在的問題，通過驗證得出相應(yīng)的結(jié)論，對設(shè)計圖紙進行及時的修改，能夠有效保證性能化防火設(shè)計的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計水平，以此發(fā)揮性能化防火設(shè)計的最大作用。

高層建筑性能化防火設(shè)計是依靠建筑工程學(xué)的基礎(chǔ)上進行的性能化防火設(shè)計，首先要掌握在建筑中如何對房屋進行測量、房屋基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及建筑工程等基本知識的掌握，才能有效的與建筑工程學(xué)進行有效結(jié)合并設(shè)計出性能化防火設(shè)計工作。性能防火設(shè)計的提出是社會安全發(fā)展的需要，這就要求高層建筑防火性能化設(shè)計應(yīng)制定相應(yīng)完善的設(shè)計體系，并制定明確的目標(biāo)，利用科學(xué)規(guī)范化的設(shè)計體系來實現(xiàn)對社會安全的需求。

性能化防火設(shè)計的整個過程應(yīng)分為若干個過程分步完成，而各個步驟之間應(yīng)相互配合，相互關(guān)聯(lián)，從而你最終形成一個完整的設(shè)計。其主要步驟可分為：（1）確定建筑工程的總體設(shè)計目標(biāo);（2）確定建筑工程范圍、基本參數(shù);（3）確定防火性能判定標(biāo)準(zhǔn)、火災(zāi)荷載及耐火最大值;（4）確定建筑使用時間及容納數(shù)量;（5）建立設(shè)定防火設(shè)計;（6）建立設(shè)定火災(zāi)場景并反復(fù)驗證;（7）對防火設(shè)計進行評估及判定;（8）確定最終性能化防火設(shè)計方案。

在有效的提升高層建筑防火性能設(shè)計中首先要考慮到如何在最短的時間內(nèi)控制火勢的蔓延，減少相應(yīng)的人員傷亡，為人員疏散與撤離提供充足的時間。這首先要對建筑中防火材料的選擇及工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計等方面進行綜合考慮。其次是如何在最短時間內(nèi)完成救援任務(wù)，使建筑內(nèi)的人員盡快脫離火源，減輕對生命的傷害，這要綜合建筑的報警裝置及自動滅火裝置及避難層等多種因素考慮。

（1）環(huán)境判定依據(jù)。在火災(zāi)發(fā)生時，有序的安排人員進行疏散逃生是最基本的一項救援措施，如果建筑內(nèi)的環(huán)境超過人員的最大承受極限，就會對人體造成一些不可逆?zhèn)?，?yán)重的話甚至?xí)斐缮ｋU。因此，根據(jù)環(huán)境中的能見度、煙氣輻射度及環(huán)境熱度等相關(guān)因素進行綜合評定。首先考慮人體承受最大極限值及最大耐受時間進行計算。在此基礎(chǔ)上，利用環(huán)境判定因素與人體所承受的最大極限值進行精準(zhǔn)的記性計算，制定出科學(xué)合理且規(guī)范的相關(guān)參數(shù)報告，為高層建筑性能化防火設(shè)計提供重要數(shù)據(jù)支持。（2）可燃物燃燒值判定依據(jù)。在高層建筑中存在著大量的可燃物體，而每一項可燃物體都是在達到一定的燃燒條件或由于一些燃燒介質(zhì)的釋放的情況下才發(fā)生燃燒。因此，這就要求設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)的可燃物質(zhì)的燃燒值進行精準(zhǔn)計算，計算出可燃物質(zhì)的最大燃燒值。（3）時間判定依據(jù)。在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，有充足的時間供人員進行撤離逃生，是目前性能化防火設(shè)計中應(yīng)首要考慮的關(guān)鍵。在火災(zāi)發(fā)生時，趁火勢較小、空間能見度較高及溫度相對較低時，最短時間內(nèi)將人員撤離到安全區(qū)域，利用人體最大極限值進行計算出最佳逃生時間，最大程度的在最佳逃離時間內(nèi)將人員安全疏散。這就要求相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)對高層避難層、防煙系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)做好合理的配置，以便能在最短的時間對實現(xiàn)對火勢的控制，達到最佳的撤離效果。其次是縮短逃生時間，這就要求在火災(zāi)發(fā)生時最短的時間將通知建筑內(nèi)所有人員進行撤離，因此首先要保證建筑內(nèi)的火災(zāi)報警裝置的正常運行，其次要保證其逃生路線的設(shè)計簡單明了，且距離最短，同時要保證逃生出口應(yīng)設(shè)有明確的標(biāo)識，使建筑內(nèi)人員在最短的時間內(nèi)找到相應(yīng)的逃生出口完成逃生。

（1）影響安全疏散設(shè)計的因素。安全疏散設(shè)計就是指在高層建筑中設(shè)計人員制定出專門的逃生路線及逃生設(shè)施，使得建筑的人員達到安全逃生的目的。而安全疏散設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑自身的結(jié)構(gòu)特點及不同的火災(zāi)場景類型作出相應(yīng)的預(yù)測，從而制定不同的疏散設(shè)計。而影響安全疏散設(shè)計的主要原因有火災(zāi)造成的熱輻射、其釋放的有害氣體及可燃物造成的爆炸等相關(guān)因素。因此，這就要求相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)影響安全疏散設(shè)計的重要因素進行有效分析，設(shè)置相應(yīng)的疏散設(shè)備及相應(yīng)的內(nèi)火設(shè)施，最大程度降低以上因素給安全疏散設(shè)計帶來的影響。（2）安全疏散設(shè)計應(yīng)遵循的原則。在火災(zāi)發(fā)生時，能否保證人員實現(xiàn)安全疏散是安全疏散設(shè)計中最重要且最基本的工作。在安全疏散過程中由于存在較多不可控因素，這就要求相關(guān)設(shè)計人員在進行安全疏散設(shè)計時應(yīng)全面考慮到，并必須要遵循以下原則，首先要合理的規(guī)劃疏散路線，保證內(nèi)部人員疏散逃離的過程進一步的安全，其次是疏散順序，要堅持先疏散離著火層或著火層以上樓層，最后疏散著火層以下樓層。最后是疏散指揮，在火災(zāi)發(fā)生時，容易造成人員恐慌，給疏散工作帶來較大的困難。因此，疏散過程應(yīng)進行統(tǒng)一指揮，有序撤離，并設(shè)計相應(yīng)的指揮室和現(xiàn)場指揮人員。

綜上所述，高層建筑性能化防火設(shè)計應(yīng)結(jié)合高層建筑的結(jié)構(gòu)特點和實際需要，制定科學(xué)、合理、規(guī)范的設(shè)計方案。由于高層建筑自身的特殊性，在進行性能化防火設(shè)計時應(yīng)遵循高層建筑性能化防火設(shè)計的安全性判定依據(jù)，及性能化防火的人員安全疏散設(shè)計和國家消防安全規(guī)范來進行設(shè)計與應(yīng)用。

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（Cangzhou High Tech Industrial Development Zone Fire Rescue Brigade， Cangzhou Hebei? 061000）

In recent years， as the population of our country continues to increase， the pace of urbanization is accelerating， in order to save the use of building area， there are more and more high-rise buildings in our country. Due to the architectural characteristics of high-rise buildings and the use of a large number of combustible materials in construction， and there are a large number of lines in the interior， which makes the high-rise buildings have greater security risks， it is easy to cause fire accidents. Therefore， people put forward higher requirements for fire protection design in high-rise buildings. This paper analyzes and studies the application of performance-based design methods in high-rise building fire protection， in order to improve the fire safety factor of high-rise buildings.

High rise building; Fire prevention; Design method