高層建筑消防防火排煙設計探討

摘 要：城市用地緊張，導致居民樓越建越高。一旦引發安全事故，其造成的危害將會越來越難以處理。我國規模較大的高層建筑內房間、走廊、中庭、避難所、防煙樓梯間等均采用自然排煙、機械排煙、機械加壓送風等處理方式，但是設計過程中選取的計算方法和計算參數有很大的差別，導致設計出來的排煙結果出入較大。應對高層建筑消防防火排煙設計的無序情況，國家有關部門頒布了《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-95），對高層建筑的防火防排煙設計做了詳細的規定。文章主要探討高層建筑消防防火排煙設計中的問題及對策。

關鍵詞：高層建筑；消防防火；排煙設計；問題；對策

1 前言

我國人口數量十分龐大，城市居民人口密度相對較高。為此，我國城市建筑向著拔高、綜合性、功能多等方向迅速發展。于是火災一旦在高層建筑中被引發，事故將更加難以處理。主要是因為，高層建筑結構和功能復雜，火災引起濃煙模糊人視線，同時消防車難以趕上樓層高度，因此給滅火等救援措施帶來很大的不便。

從建筑布局及風口等角度來看，一旦出現火災，樓梯間、電梯井、管道井等所有豎向管井的煙囪效應和風力影響，會導致火勢更加迅猛，事故的損害也因此更加慘重。根據國外的關于高層建筑火災事故的不完整數字統計，火災中有一半以上的人是被煙霧窒息而死或者因為煙霧火勢蔓延無處逃脫跳樓而死。因此，對高層建筑消防防火排煙的設計便十分必要。

2 高層建筑消防防火設計存在問題

高層建筑因其總體高度較大，各樓層在火災發生時因此面臨的危險程度不同，低樓層人員逃離建筑更加便利；同時建筑內部的結構十分復雜，在煙霧中容易迷失方向；再者火災引發時，相關人員自救或者他救都需要一些基本設施保障。因此，設計人員需要綜合考察各方面的因素，全面分析利弊，分析差異，才能盡可能的避免建筑物投入使用后出現的消防問題。

目前根據各方面的考察分析，高層建筑消防防火排煙設計中主要出現以下幾類問題。

2.1 消防設施短缺

由于高層建筑內部空間龐大，人員分布不是特別集中，那么一旦出現火災，引發的安全問題，可能不會使樓內所有人第一時間知道，因此而造成的問題是一旦火災情況變得更加嚴重，而建筑內人員若不能及時獲得火災的相關信息，將在火災趨勢太大時無法及時脫困。因此，當前很多高層建筑內的火災安全警報設施不夠完善，很多類似設施形同虛設：一方面，火災不會經常發生，因此火災警報設施可能被遺忘；另一方面，因為火災報警設施確實使用較少，日久變壞，不易被察覺，一旦到關鍵時刻無法及時派上用場。

火災需要及時被發現，防范于未然，樓內的滅火器需要備足。但因為火災不常出現，滅火器可能配備不足，甚至出現銹蝕，難以使用等問題。

建筑內的通道可能會在火災時被燒毀或者其他原因阻擋，這時候需要逃生或者消防人員尋找其他的出路，因此建筑內需要配備錘子或者斧頭等工具，在關鍵時刻可以砸開門窗，供人逃生或者打開出煙口。

火災時最令人難以忍受的是濃煙，一方面模糊人視線，令人眼睛睜不開，另一方面令人呼吸困難，常常是因為這兩個方面，造成火災中的人員傷亡。因此，需要在關鍵場所配備防煙口罩。這也是當前高層建筑消防防火排煙設計中容易忽略的部分。

2.2 建筑裝飾材料不當

當前很多建筑設計者或者房主因舒適美觀，而選用大量的易燃的材料。他們對建筑防火排煙不夠重視，或者相關的易引發火災方面的知識短缺，因而給建筑防火排煙設計帶來巨大隱患。當建筑使用時間過長，會出現內部電線等易燃易起火的裝置老化，這類問題比較隱秘，不易檢查，因而同樣使防火排煙遭遇重大挑戰。

2.3 建筑內部的結構設計不合理

高層建筑的內部空間龐大，因建筑的多功能化需求，常會導致內部結構復雜。一旦引發火災，不當的內部結構可能會導致濃煙流向的方向不合理，可能積壓在人群居住或者辦公的地方。同時，建筑內部的空氣流動也需要給予盡可能的關注，在火災排煙設計中利害攸關。例如，空氣若向內涌動，無法對外形成氣流循環的通道，那么火災中的煙霧可能在建筑內外的氣壓下先想內噴涌，然后由內部向外噴發，給人們的逃生帶來巨大傷害。火災容易沿著橫向的走廊或者豎向的管道迅速蔓延，在排煙設計中需要注意設置相關的通道關閉措施，一旦火勢蔓延或者濃煙蔓延，可關閉相關的通道將濃煙隔絕，盡量保持樓梯通道等設施內的空氣相對適宜人活動，為人們的逃生或救援提供較好的環境。

3 案例分析

此處選取近幾年內較為典型的案例2009年央視大樓火災事故，并從中探討高層建筑防火排煙設計中需要引起重視的問題。

3.1 案例概述

2009年2月9日晚上，北京市朝陽區東三環中央電視臺新址園區在建的附屬文化中心大樓工地發生火災，在相關人員的救援下，火勢經過三小時后得到控制。但是，卻因此付出1名消防隊員犧牲，6名消防隊員和2名施工人員受傷，以及其他建筑內物質損失，數額巨大。

該建筑處于火災中的面積為21333平方米，過火面積為8490平方米。這棟建筑是央視的電視文化中心，建筑高達159米。

3.2 案發原因

根據相關部門的調查分析，這次火災事故的發生可以歸納為以下幾方面：（1）建筑單位私自破壞煙花燃放規定，不合理組織煙花燃放活動。（2）施工單位使用的保溫板達不到要求，給煙花引燃相關設施帶來隱患。（3）監管單位監管不利，沒能及時阻止公共場合內的非法燃放煙花。

3.3 事故教訓及如何設計消防防火排煙系統

從案發原因來看，消防防火排煙設計中應注意的問題有：（1）應按照相關法律法規的規定完善消防設施，在火災發生時及時發揮應有的作用。應該按照相關安全條例的要求設置火災自動警報系統讓建筑內人員及時發現。另外還要有滅火系統、防毒煙排煙系統、安全逃生通道輔助工具等消防設施。并對此進行定期的保養，確保關機時刻能立即有效使用。高層建筑需要多設樓梯，確保火災時有足夠的逃生通道，并于日常管理時確保通道內的安全整潔，不被任何雜物阻擋。（2）健全相關消防的監督管理體制，將責任分配到具體的個人，使消防相關人員與建筑內的民眾安全憂戚相關，真正為民安全所想，真正身心投入，而不是消防問題當成過場。（3）加強對居民和相關工作人員的消防安全教育，使他們能夠在火災時找到合理的途徑拉響火災警報，按照正確的方式滅火，學會火災中的自我營救逃生等技巧。

4 高層建筑消防防火排煙設計工程分析

火災中，濃煙伴隨火勢，使人在煙霧中迷失方向，并伴有窒息暈厥的危害。因此防火與排煙設計需并駕齊驅。尤其是在高層建筑中 ，人們距離地面較遠，火災時電梯等一些快捷的行動設施不方便運行，只能經過長時間的在煙霧中摸索逃生路徑。一方面在高層建筑消防防火排煙系統設計中，盡可能的妥善設計相關方面，杜絕火災的發生；另一方面，在火災發生時要能夠順利排煙，并重點解決消防逃生通道的排煙問題，使其在火災時不至于受到火災濃煙的嚴重干擾，從而為建筑內的民眾逃離建筑提供便利環境。

通常防火排煙的設計形式有三類，一類是自然通風排煙，一類是機械排煙。目前一般機械排煙用的較多，因為可以認為不受環境控制或者影響，只要相關機械能夠正常運行，就能夠盡可能的把煙霧抽出建筑之外，如抽煙機等。

高層建筑通常建筑總面積十分巨大，建筑內空間廣闊，因此排煙若要有效進行，需要根據建筑內的排煙量選擇合適的機械排煙機，使機械排煙機的功率盡可能的處于火災發生時能夠調用的標準。因為通常火災發生時，建筑的線路會因此受損而導致停電，為使機械排煙方式能夠順利進行可以在建筑內適當的采用小型發電機，因此機械排煙機的功率應受到限制。所以機械排煙機的選擇應根據排煙量來設計。

排煙量按60立方米/（每平方米每小時）確定（擔負2個或2個以上排煙分區者按最大排煙分區120立方米/（每平方米每小時）確定）這樣便可以選擇合適的排煙用風機。其次核查所選用的風機的風壓，在加壓機械排煙的方式中，不同的部分有一定的壓力差，再加上熱效應下的煙霧氣流方向，按排煙氣流方向來安排，便可以形成負壓，所以排煙風機之壓頭損失不必考慮太大。但是加壓送風風機不僅需要達到要求的風量大小，還必需有足夠的風壓。在選擇這種加壓送風風機時不僅要考慮克服管道沿程和局部阻力損失，還要達到如下部分之壓力要求，走道8Pa，前室25Pa，防煙樓梯間50Pa。按照這種方式就能夠形成以防煙樓梯間、前室、走道壓力遞減之形式， 以走道為主的排煙道，利用風機、排煙管道及其零部件的排煙系統。

參考文獻

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[2]趙寶武.高層建筑防火排煙設計的探討[J].科技風，2012（5）.

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作者簡介：杜毅（1981-），男，漢族，四川江油人，大學文化，巴中市公安消防支隊，工程師。