超高層建筑防火設(shè)計存在的問題以及解決對策分析

張海峰

（漢中市消防救援支隊，陜西 漢中 723000）

1 超高層建筑特點(diǎn)分析

根據(jù)我國有關(guān)資料，建筑樓層超過40層、高度超過100 m即為超高層建筑。超高層建筑符合我國目前的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，在當(dāng)前城市建設(shè)中，超高層建筑越來越多，并且逐漸成為衡量一個國家建筑行業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。在超高層建筑的施工中，需要考慮到供水供電、人員密度以及維護(hù)成本等方面的因素，而安全因素是需要考慮的首要因素。超高層建筑主要有以下特點(diǎn)。

1.1 交通的垂直性

超高層建筑高度大、層數(shù)多，垂直距離較長，目前可采用的有效輸送工具僅為電梯一種。一部電梯在人員數(shù)量上有嚴(yán)格的限制，但是全國各地每年因電梯引發(fā)的安全事故不計其數(shù)，所以，在超高層建筑的建設(shè)中需要探索有效的垂直運(yùn)輸方式。

1.2 建筑材料復(fù)雜

超高層建筑的功能多樣，不同的空間使用功能不同，在裝飾材料的使用方面也有所不同，若易燃材料使用較多，會增加火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險。同時，超高層建筑內(nèi)部電氣設(shè)備眾多、各類管線眾多，電器設(shè)備的火災(zāi)風(fēng)險較大[1]。

2 超高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)分析

2.1 管道豎井多，容易形成“煙囪”效應(yīng)

超高層建筑出于功能需求，會設(shè)置很多管道豎井，如電纜井、電梯井、管道井等。在發(fā)生火災(zāi)后容易形成煙囪效應(yīng)，濃煙與火苗會順著井道蔓延，使火勢迅速發(fā)展。建筑物越高，火災(zāi)時的煙囪效應(yīng)就越明顯。一座高度為100 m的建筑在沒有阻擋的情況下，發(fā)生火災(zāi)時煙氣會順著豎向管井?dāng)U散，擴(kuò)散到頂層只需要短短30 s的時間。所以，在短時間內(nèi)，整個超高層建筑會成為“立體火場”，對建筑物及人身財產(chǎn)安全造成極大威脅。

2.2 火勢大，蔓延速度快

超高層建筑在發(fā)生火災(zāi)時，會在短時間內(nèi)快速蔓延，威脅整個超高層建筑物的安全。并且，對于超高層建筑，電梯井和管道井是必備的結(jié)構(gòu)組成部分，給火勢蔓延提供了環(huán)境條件，使電梯井及管道井內(nèi)形成煙囪效應(yīng)，煙霧加速擴(kuò)散，給救援工作帶來了極大難度。

2.3 人員密集，不易疏散

超高層建筑的人口密度遠(yuǎn)高于一般建筑，并且樓層多，疏散距離長，給火災(zāi)的防范和疏散帶來了巨大的困難。

2.4 樓層高，影響救援工作開展

救援部門對超高層建筑火災(zāi)開展救援時需要借助云梯，但是，我國目前的救援云梯最長僅為101 m，這對于超高層建筑火災(zāi)的救援來說無疑是個難題，同時樓層越高，消防救援可采取的救援選擇方法也越少。

3 超高層建筑防火設(shè)計問題分析

要做到有效應(yīng)對超高層建筑的火災(zāi)，就需要從設(shè)計階段開始進(jìn)行防火設(shè)計，對于已建成的超高層建筑，要綜合分析超高層建筑自身的特點(diǎn)和可能導(dǎo)致火災(zāi)的因素，完善后續(xù)火災(zāi)防護(hù)方案。目前，超高層建筑防火設(shè)計存在的問題包括以下幾類。

3.1 總平面設(shè)計問題

建筑的總平面設(shè)計包括建筑群的組成以及相關(guān)的功能要求，通過對建筑周邊的地形、建筑群、交通線路等因素進(jìn)行分析，綜合形成設(shè)計方案，總平面設(shè)計與火災(zāi)防控息息相關(guān)，其設(shè)計中主要包括以下問題。

3.1.1 消防車道規(guī)劃不合理

建筑中的消防車道是火災(zāi)出現(xiàn)時及時撲救的基礎(chǔ)，當(dāng)前社會中不乏因消防車道被占用或規(guī)劃不合理而造成火勢發(fā)展嚴(yán)重的案例。例如，消防車道在設(shè)計時容易受到裙樓的影響，且很多裙樓比較龐大，如果發(fā)生火災(zāi)會影響消防車靠近高層建筑；高層建筑周圍的消防車道設(shè)計過于狹窄，在遇到火災(zāi)后給消防車的活動造成影響。

3.1.2 設(shè)計不切合實(shí)際

主要原因在于設(shè)計人員未對建筑實(shí)際情況進(jìn)行探索和實(shí)地了解，形成的設(shè)計方案與建筑情況不相符，比如，消防設(shè)備的數(shù)量不夠、安放位置不合理等，嚴(yán)重影響了超高層建筑在實(shí)際應(yīng)用中的防火效果。

3.2 避難層設(shè)計問題

避難層主要在超高層建筑中被運(yùn)用，是規(guī)劃出的專門供高層用戶避難使用的場所。避難層設(shè)計存在的問題主要表現(xiàn)在以下方面。

3.2.1 避難層的高度設(shè)計不合理

根據(jù)有關(guān)要求，從1樓到第一個避難層的高度應(yīng)小于50 m，而之后每兩個避難層之間的距離不應(yīng)超過50 m，這是最佳的救援距離。但在建設(shè)過程中，因過分追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化，避難層之間設(shè)置的距離普遍較長。

3.2.2 避難層位置設(shè)置不合理

避難層的位置應(yīng)靠近消防通道，以便緊急情況下順利開展救援，部分設(shè)計人員因消防知識匱乏或不熟悉建筑總體情況，設(shè)置的避難層偏離消防通道，增加了救援難度。

3.2.3 避難層面積設(shè)置不合理

根據(jù)我國相關(guān)要求，避難層大概每平方米應(yīng)能夠容納5人。而一些設(shè)計人員在設(shè)計避難層時忽略了建筑的使用需求，導(dǎo)致避難層的面積較小，不能容納足夠的人員數(shù)量[2]。

3.3 防火分區(qū)設(shè)計問題

防火分區(qū)主要是指利用耐火的建筑物材料將建筑內(nèi)部的空間進(jìn)行分隔，火災(zāi)時可以起到一定的阻止火勢蔓延到作用，避免在火災(zāi)出現(xiàn)時產(chǎn)生較多的人員傷亡和財產(chǎn)損失。防火分區(qū)的設(shè)計要根據(jù)建筑的實(shí)際情況和人員密度進(jìn)行合理劃分和不斷調(diào)整，在建設(shè)初期需要對防火分區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃，并且選擇符合國家防火標(biāo)準(zhǔn)的建材，建筑完工投入使用時，要根據(jù)建筑的使用情況再次對防火分區(qū)進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際中，因設(shè)計人員對于建筑的功能以及部分技術(shù)規(guī)范要求不清晰，導(dǎo)致規(guī)劃的防火分區(qū)不符合建筑的實(shí)際情況，在實(shí)踐中不能有效地阻斷火勢的蔓延。

3.4 新型防火材料應(yīng)用不當(dāng)

火災(zāi)防護(hù)是建筑建設(shè)不容忽視的因素，所以，在施工階段要充分考慮建筑的防火效果。當(dāng)前諸多防火材料被應(yīng)用到建筑當(dāng)中，建筑的防火性能也得到了大幅度提升。然而因防火材料成本較高，增加了建筑的建設(shè)成本，在一些建筑的建設(shè)過程中，因成本問題導(dǎo)致防火材料并未得到充分的應(yīng)用。

3.5 設(shè)計人員的問題

防火設(shè)計需要考慮的因素較多，涉及消防通道、電梯、救援通道等，設(shè)計人員不僅需要具備豐富的設(shè)計專業(yè)知識、對建筑實(shí)際情況進(jìn)行充分的了解，更需要掌握全面的消防知識，能從消防救援的角度進(jìn)行科學(xué)合理的防火設(shè)計。這對于設(shè)計人員有較高的要求，而實(shí)踐中很少有設(shè)計人員同時具備這樣的能力和知識水平，所以，防火設(shè)計最終的問題較多。

4 超高層建筑防火設(shè)計問題對策建議

通過對超高層建筑自身特點(diǎn)及火災(zāi)形成的特點(diǎn)進(jìn)行分析，已明確超高層建筑火災(zāi)的潛在因素及危害，需要對其進(jìn)行有效的防范，避免出現(xiàn)人身財及產(chǎn)安全方面的損害。

4.1 整體布局方面

超高層建筑在規(guī)劃初期需要與城市規(guī)劃建設(shè)部門進(jìn)行溝通與交流，從城市規(guī)劃的角度進(jìn)行建筑的建造施工，并且積極采取城市消防相關(guān)部門的建議，努力建設(shè)高防火性能的超高層建筑。在城市化發(fā)展的推動下，超高層建筑的數(shù)量逐漸增加，其對附近建筑的影響是不容忽視的，比如，一棟超高層建筑發(fā)生火災(zāi)，如果無法及時將火情阻斷，就可能引起建筑倒塌，必然會影響周圍的建筑，故需要從規(guī)劃初期就對其進(jìn)行全面的分析探索：

1）要保障消防通道的暢通。火災(zāi)發(fā)生時，撲救的時效性極為關(guān)鍵，直接影響著救援能否成功，一旦消防通道被堵，會耽誤救援隊伍到達(dá)，后果不堪設(shè)想。

2）要保障火災(zāi)營救場地的合理性。超高層建筑火災(zāi)一般都需要借助救援工具，救援工具對場地要求較高，所以，在建設(shè)時需嚴(yán)格遵守消防場地的設(shè)計規(guī)定。

4.2 耐火設(shè)計方面

防火材料雖然成本較高，但提高了建筑防火性能和安全性，保障了用戶的人身和財產(chǎn)安全。在增強(qiáng)超高層建筑的防火性能時，也可以考慮從耐火材料的應(yīng)用方面入手：

1）從防火性能上看，全鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火性能低于混合結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生時會造成建筑的溫度過高并且持續(xù)性強(qiáng)，鋼結(jié)構(gòu)在溫度達(dá)到500℃時就可能發(fā)生嚴(yán)重變形，在1 000℃時就可能直接軟化，這對超高層建筑來說非常危險，會給建筑用戶及周圍建筑都帶來風(fēng)險。

2）混合材料包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚墻與鋼混凝土結(jié)構(gòu)組成的混合結(jié)構(gòu)，這類混合材料屬于一級的耐火材料，能夠極大地提升超高層建筑的耐火極限。所以，在選擇建筑材料時，要通過對比材料在火災(zāi)中的應(yīng)用情況進(jìn)行選擇。

4.3 疏散安全保障方面

在超高層建筑的初步設(shè)計圖紙中必須對疏散安全通道做出規(guī)劃，并且堅持科學(xué)性、合理性原則。通過對超高層建筑的安全疏散通道進(jìn)行分析研究得出，必須設(shè)置兩種以上的安全疏散通道：一類可供用戶日常使用，一類僅作為緊急避險通道使用。在建筑的建設(shè)過程中，也需要根據(jù)其他超高層建筑的使用情況和現(xiàn)狀對安全疏散通道進(jìn)行實(shí)用性研究，不斷進(jìn)行優(yōu)化和完善。同時，在建筑投入使用后也要加強(qiáng)維護(hù)管理，禁止用戶將雜物堆積到安全疏散通道，影響其使用。需要建筑管理部門及其消防部門定期對建筑的安全疏散通道進(jìn)行檢查和測試，確保發(fā)生緊急險情時能夠正常投入使用。另外，電梯作為超高層建筑常用的通行工具，其設(shè)計需要規(guī)范合理。在火災(zāi)得到基本控制時，需要疏散超高層用戶時，要保證電梯在特殊情況時也能安全使用。

5 結(jié)語

在城市發(fā)展中，超高層建筑越來越多，由于其自身特性帶來的安全隱患不容忽視。超高層建筑的火災(zāi)有其自身的特性和危害性，給建筑物及人們的人身財產(chǎn)安全帶來了極大的威脅，防火設(shè)計一直是超高層建筑設(shè)計過程中需要考慮的重要問題，通過合理的防火設(shè)計可以提升超高層建筑的防火性能，加快火災(zāi)時的救援速度，減少火災(zāi)對建筑物、人員、財產(chǎn)等造成的威脅與損失。相關(guān)人員應(yīng)對此引起重視，對超高層建筑的防火設(shè)計對策進(jìn)行研究，提高超高層建筑的安全性。