高層建筑消防防火排煙設(shè)計(jì)研究(2)

張帆

摘要：隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，高層建筑的數(shù)量與日俱增，高度也是越來(lái)越高，功能也越來(lái)越多樣化，再加上部分微小型公司的入駐，使人流量和物資堆積越來(lái)越密集。大部分高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，甚至存在私自改建（如隔斷）的情況，雖為人們帶來(lái)一定的便利，但其建筑特點(diǎn)會(huì)引起許多潛在的消防隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，可為救援工作帶來(lái)巨大困難。防火排煙是高層建筑消防措施中的重要組成，通過隔離明火和煙霧，可一定程度上為受困人員爭(zhēng)取救援時(shí)間，且在火災(zāi)剛發(fā)生時(shí)，可通過防火排煙設(shè)置，爭(zhēng)取疏散時(shí)間，最大程度降低財(cái)產(chǎn)損失，保障人員生命安全。因此，必須重視高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)水平，消除安全隱患。

關(guān)鍵詞：高層建筑;防火排煙設(shè)計(jì);問題探討

隨著城市化的迅速發(fā)展，各種高樓大廈拔地而起，使城市建筑向綜合性高層方向發(fā)展。但大部分高層建筑為迎合當(dāng)前部分人的審美和滿足開發(fā)商多售房要求，高層建筑多存在外部泡沫裝飾、內(nèi)部房型緊湊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，存在救援難度大的局限，嚴(yán)重?fù)p害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。再加上火災(zāi)來(lái)臨后，燃燒物產(chǎn)生的濃煙，降低可視度，受內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素影響，人群疏散或避火時(shí)，較難在短時(shí)間內(nèi)逃離建筑，且可能受煙霧影響產(chǎn)生意識(shí)模糊或昏迷、誤入明火區(qū)，以及在吸入有毒煙霧后喪失行動(dòng)能力而被燒傷甚至燒死。即便受困人員得到及時(shí)救援，逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，在受困期間內(nèi)吸入過多濃煙可導(dǎo)致肺組織受損，降低受困人員的肺功能。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，大部分火災(zāi)受困人員因煙霧窒息而死的占火災(zāi)死亡原因的85%以上[2]。且對(duì)于高層建筑而言，一旦發(fā)生火災(zāi)，大部分消防云梯難以到達(dá)起火點(diǎn)實(shí)施滅火救援，救援準(zhǔn)備工作時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致救援工作難度增大[3]。最后，高層建筑受建筑形態(tài)影響，發(fā)生火災(zāi)后，電梯井、樓梯通道及其他管道井等可產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”，增加火勢(shì)，進(jìn)一步增加救援難度和事故損失。因此，對(duì)于高層建筑而言，防火和排煙均屬于當(dāng)前高層建筑消防設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。

1? 當(dāng)前高層建筑消防防火排煙常見設(shè)計(jì)問題

高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不同樓層住戶面臨的危險(xiǎn)程度也有一定差異，一般情況下，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，較低樓層的人員更易逃離建筑，若建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再加上煙霧影響視野，及濃煙毒性等，可使人們出現(xiàn)精神恍惚，迷失方向，進(jìn)而陷入更大的危機(jī)[4]。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受困人員也需采取自救措施，等待消防救援，因此，在進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)圍繞如何防火排煙等問題展開設(shè)計(jì)，以避免火災(zāi)事故，而目前高層建筑消防防火排煙的常見設(shè)計(jì)問題如下：

1.1? 消防設(shè)備不足

大部分高層建筑內(nèi)部空間較大，人員眾多且分散，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，大部分人難以第一時(shí)間接收危險(xiǎn)通知，這不僅導(dǎo)致人員錯(cuò)過最佳逃生時(shí)機(jī)，也可能在逃生過程中因不知具體起火位置，而陷入更大的危險(xiǎn)[5]。這主要是因?yàn)?，?dāng)前大部分高層建筑的安全報(bào)警系統(tǒng)并不完善，或火災(zāi)發(fā)生頻率較低，物業(yè)公司缺乏危機(jī)意識(shí)，導(dǎo)致大部分報(bào)警系統(tǒng)形同虛設(shè)，物業(yè)公司未進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，使其在關(guān)鍵時(shí)候無(wú)法起到救火作用。報(bào)警設(shè)施設(shè)置位置過于隱蔽，難以在第一時(shí)間發(fā)揮作用[6]。

1.2? 建筑材料不達(dá)標(biāo)

大部分高層建筑為了造型美觀，未考慮到建筑材料的防火性，或設(shè)計(jì)人員缺乏消防知識(shí)，在建筑材料選擇時(shí)，選擇了不符合阻燃性和抗火性較高的建筑材料。高功率等電器的大規(guī)模使用，導(dǎo)致電路高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，為火災(zāi)埋下隱患[7]。隨著時(shí)間的推移，建筑材料長(zhǎng)年累月地使用后，內(nèi)部電路及相關(guān)設(shè)備嚴(yán)重老化，極易引發(fā)火災(zāi)，且大部分電線設(shè)置為迎合美觀，多位置隱蔽，若沒有定期排查或排查不到位，也會(huì)為火災(zāi)埋下隱患。

1.3? 自然排煙窗設(shè)計(jì)不合理

由于大部分高層建筑同時(shí)具備多種功能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，人員眾多，若缺乏排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到影響視線的程度，若人員疏散不及時(shí)，極易因濃煙嗆咳或窒息。因此，排煙窗是濃煙聚集的關(guān)鍵，若空氣向內(nèi)涌動(dòng)，對(duì)外無(wú)法形成空氣流通，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧在內(nèi)外氣壓差異下就會(huì)向內(nèi)噴涌，不僅嚴(yán)重影響被困人員的氧氣需求，還可能因影響視線出現(xiàn)踏空、崴腳甚至踩踏等危險(xiǎn)事件[8]。而當(dāng)前大部分高層建筑均未對(duì)此進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，煙霧和火勢(shì)蔓延時(shí)，無(wú)法進(jìn)行有效隔絕。即便遵循國(guó)家相關(guān)規(guī)范設(shè)置高層排煙窗，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，單靠人工開啟自然排煙裝置顯然不現(xiàn)實(shí)。而自動(dòng)感應(yīng)裝置的排煙窗價(jià)格昂貴，大部分高層建筑中均未普及，多為側(cè)拉窗結(jié)構(gòu)，火災(zāi)來(lái)臨后難以起到排煙效果[9]。

1.4? 排煙系統(tǒng)設(shè)置不合理

我國(guó)對(duì)于高層建筑防火有明確規(guī)定，高度≥50m以上的公共建筑、高度≥100m以上的居住建筑，及未安裝自然排煙設(shè)置的建筑中，需設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)[10]。高層建筑中的裙房及消防電梯間前室等位置，是排煙系統(tǒng)設(shè)置區(qū)域，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)處于正壓狀態(tài)，避免增大火勢(shì)和促進(jìn)煙霧散出，以此減輕救援壓力，增加救援效率。當(dāng)前大部位高層建筑的常閉式防火門及樓梯間常處于開放狀態(tài)，一旦突發(fā)火災(zāi)，難以保障樓梯通道處于正壓狀態(tài)，且難以排查哪個(gè)樓層樓梯門或防火門處于開放狀態(tài)，導(dǎo)致排煙系統(tǒng)無(wú)法起到散煙作用[11]。再加上，大部分高層建筑在排煙系統(tǒng)的建設(shè)工程中，為減少成本，未選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)材料及系統(tǒng)，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)影響排煙效果。

1.5? 監(jiān)管制度不健全

正常情況下，高層建筑的消防防火排煙設(shè)計(jì)的監(jiān)管制度是以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，而當(dāng)前大部分監(jiān)管制度存在不健全或執(zhí)法不嚴(yán)等局限，進(jìn)而導(dǎo)致高層建筑的消防防火排煙設(shè)計(jì)缺乏嚴(yán)格的制度管理，再加上某些無(wú)良開發(fā)商以自身經(jīng)濟(jì)利益為目的，忽視建筑工程品質(zhì)，對(duì)建筑材料的選擇不合理及對(duì)消防設(shè)計(jì)不關(guān)心等，為后續(xù)的火災(zāi)埋下隱患[12]。一旦出現(xiàn)問題后，不健全的監(jiān)管制度無(wú)法明確追責(zé)，導(dǎo)致消防防火排煙設(shè)計(jì)規(guī)范難以開展。

2? 高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)對(duì)策

2.1? 建筑材料選擇

當(dāng)前，高層建筑主要由鋼筋砼構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、性能佳且造價(jià)相對(duì)較低，因此是房屋建設(shè)的常用建筑材料。但此材料抗火性能不佳，有相關(guān)研究表明，一旦發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度高達(dá)400～700℃，鋼筋的抗拉性、強(qiáng)度和負(fù)載能力在此高溫影響下會(huì)大幅下降，進(jìn)而出現(xiàn)嚴(yán)重變形，影響建筑物的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致坍塌。因此，在高層建筑的材料選擇中，首要考慮的就是建筑材料的難燃和抗火性[13]。高層建筑的設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行區(qū)域劃分，再根據(jù)不同區(qū)域選擇合適的建筑材料，充分考慮所選材料及配件在火災(zāi)影響下的受損程度。在火災(zāi)來(lái)臨時(shí)，最大程度降低鋼筋受損程度，保障建筑穩(wěn)定性，為受困人員爭(zhēng)取救援時(shí)間和疏散時(shí)間。

2.2? 建筑排煙設(shè)計(jì)

在建筑排煙設(shè)計(jì)中，首先要考慮的就是火災(zāi)發(fā)生后的煙霧高度、毒性及溫度等。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，其熱浮力作用會(huì)帶動(dòng)煙霧上升，上升至頂層后即擴(kuò)散形成煙層，若遇到墻壁等擋煙垂壁時(shí)煙層會(huì)逐漸下降[14]。隨著火災(zāi)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，煙霧會(huì)逐漸增大，煙層厚度逐漸增加，若沒有有效的排煙系統(tǒng)，煙層不僅會(huì)逐漸增厚，還會(huì)持續(xù)加溫，高溫?zé)熿F不僅會(huì)對(duì)被困人員產(chǎn)生傷害，對(duì)消防員的救火措施也會(huì)產(chǎn)生不良影響。再加上火災(zāi)中的焚燒物復(fù)雜，煙霧的刺激性和毒性極有可能降低消防滅火有效率，因此，排煙系統(tǒng)極為重要?？茖W(xué)合理的排煙系統(tǒng)應(yīng)是緩解煙層增厚的前提下，延緩煙層加溫時(shí)間[15]。受火災(zāi)高溫影響，排煙系統(tǒng)的通風(fēng)管道材料應(yīng)選用不易燃材料（如離心玻璃棉等），排風(fēng)機(jī)易選用離心風(fēng)機(jī)，確保在高溫條件下，排風(fēng)機(jī)仍可持續(xù)工作。合理的排煙系統(tǒng)可通過減輕煙霧濃度，有效降低煙霧毒性，避免多種有毒氣體產(chǎn)生互相增強(qiáng)效果，進(jìn)而為被困人員爭(zhēng)取更多的救援時(shí)間及保障救援人員的人身安全[16]。一般來(lái)說(shuō)，只要煙霧濃度為可視濃度，能保證最低可見度，即可將煙霧毒性維持在人員可忍受范圍內(nèi)。

3? 其他防火設(shè)計(jì)

3.1? 設(shè)計(jì)合理的防火單元

合理的防火單元對(duì)高層建筑這種架構(gòu)復(fù)雜的建筑體系具有較高的防火效果，防火單元是指將防火區(qū)域分割為獨(dú)立的單個(gè)細(xì)小單元，并對(duì)每個(gè)單元分別采取防火對(duì)策，而防火對(duì)策中最重要的就是做好防火分隔，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，利用防火單元起到滅火和隔離火勢(shì)的作用，避免火災(zāi)蔓延，增加救援時(shí)間和降低人員財(cái)產(chǎn)損失[17]。防火分區(qū)一般分為垂直分區(qū)和水平分區(qū)兩個(gè)部分，一般是利用防火墻、防火卷簾及混凝土樓板等。其中垂直防火分區(qū)多采用具有難燃性的水泥樓板等做分隔，而水平防火分區(qū)多采用防火墻、防火門及防火卷簾等分隔措施將各樓層在水平方向上分隔出防火區(qū)域，以此避免火災(zāi)在樓層內(nèi)平行蔓延。高層建筑的室內(nèi)面積大，住戶家居用品較多，一旦發(fā)生火災(zāi)，各種易燃物品會(huì)大幅增加，而通過合理的防火單元設(shè)計(jì)，將各個(gè)建筑聚集單元分為各個(gè)獨(dú)立的防火單元，并在其防火單元內(nèi)設(shè)置消防系統(tǒng)（噴水、排煙等），保障火災(zāi)發(fā)生時(shí)可及時(shí)控制火勢(shì)，并避免火災(zāi)在不同防火單元中蔓延，爭(zhēng)取人員疏通時(shí)間。

3.2? 加強(qiáng)高層建筑消防驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

由于高層建筑的火災(zāi)危害過大，為降低火災(zāi)發(fā)生率及降低火災(zāi)發(fā)生可導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，加強(qiáng)高層建筑消防驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)極為重要[18]。因此，在高層建筑的建筑初期，就應(yīng)提前進(jìn)行消防圖紙審核，并在建筑期間，由專業(yè)的住建工作人員親臨施工現(xiàn)場(chǎng)，參與到消防相關(guān)設(shè)計(jì)工作中，及時(shí)給予質(zhì)量指導(dǎo)并因地制宜進(jìn)行糾正，從根本上保證建筑消防系統(tǒng)的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。且在正式驗(yàn)收時(shí)，建筑消防驗(yàn)收部門應(yīng)從建筑工程的特點(diǎn)入手，構(gòu)建高層建筑完善的消防施工管理體系，將高層建筑消防建設(shè)、質(zhì)量控制和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等工作責(zé)任落實(shí)到位，確保整個(gè)高層建筑的驗(yàn)收質(zhì)量有據(jù)可依，各個(gè)驗(yàn)收環(huán)節(jié)的驗(yàn)收質(zhì)量有所保障，同時(shí)設(shè)立監(jiān)督管理部門，避免徇私舞弊等事件發(fā)生。

4? 總結(jié)

我國(guó)人口密度較大，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，土地資源緊缺，高層建筑越來(lái)越多，高層建筑在一定程度上能夠節(jié)約土地資源，降低成本，同時(shí)呈現(xiàn)繁榮發(fā)展的建筑優(yōu)勢(shì)，但在此過程中，保障建筑消防安全是首要重點(diǎn)[19]。但近幾年，高層建筑火災(zāi)頻發(fā)，此類火災(zāi)危害較大，對(duì)人民的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全有著嚴(yán)重的威脅。因此，在高層建筑中一定要做好防火設(shè)計(jì)，尤其是做好消防排煙設(shè)計(jì)，對(duì)保證高層建筑中人員的生命安全至關(guān)重要。在傳統(tǒng)體制基礎(chǔ)上優(yōu)化高層建筑的防火排煙設(shè)計(jì)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)科學(xué)性、有效性，是迎合當(dāng)前新形勢(shì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要基礎(chǔ)[20]。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)合建筑地理方位及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重視消防防火排煙設(shè)計(jì)、選用正確建筑材料、合理部署救火設(shè)備，是保障建筑安全，降低人員財(cái)產(chǎn)損失的重要關(guān)鍵。

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Research on design of fire prevention

and smoke extraction in high rise buildings

Zhang Fan

（Binhu District Fire Rescue Section of Wuxi Municipal，Jiangsu Wuxi? 214000）

Abstract：With the rapid development of society， more high-rises are under construction with higher height and more functions. Besides， many small and micro groups? stationed in these buildings intense the density of people and materials. The internal structure of most high-rise buildings is complex， and there is even unauthorized reconstruction （such as partition）， these structures bring convenience for people， and also raise potential risks that may causes difficulties for rescue tasks.Facilities for fire prevention and smoke discharges are vital for high rise buildings. These equipments could help people who strucked in buldings have enough time to evacuate from buildings and lowen the losses of property? and ensure people's safety. Therefore， we must pay more attention to these facilities in high rises and upgrade the design of smoke exhausting system， so as to eliminate potential dangers in the end.

Keywords：high rise buildings;fire prevention and smoke exhaust;

Problems and discussion