高層建筑火災跨樓層逃生通道設計

鐘東階

（武漢科技大學機械自動化學院，湖北 武漢430081）

隨著國民經濟的迅速發展，結構復雜、人員密集的高層建筑逐漸增多，一旦發生火災就會給消防工作帶來極大的困擾和危機，高層建筑的火災人員疏散及救援困難，目前消防應急救援裝備能力與高層建筑的發展嚴重失衡［1－2］。輔助性的逃生裝置是現有高層建筑火災應急救援方式的有益補充。因此，高層建筑跨樓層逃生通道就顯得尤為必要。

目前市場上有關火災逃生的器械非常多，其中關于樓層逃生的裝置也很多，但是大部分都只是涉及到樓層緩降，用于單人逃生的裝置，使用范圍不廣，同時考慮到安全因素，使用樓層也有很大的局限性［3］。而高層跨樓層逃生通道就能很好的解決這些問題，逃生站的思想也能帶來其他一些類似的逃生方式，其中多人重復使用的逃生方式在高層建筑中尤其顯現出其優勢，相對于其他逃生方式，安全性也好得多。逃生站主要由普通的鋼架結構組成，在實際批量生產時成本會很低，裝置的安裝方便和安裝環境的隨意性也凸顯出了跨樓層逃生站的優勢。在實際生活中如果逃生站能大量應用于建筑群，就可以通過建筑外觀的設計將逃生站用于其他用途，實現設備的多功能化，同時也可以使建筑外觀更漂亮。

本文設計了一種新型高層建筑火災跨樓層逃生通道，該設計將有效地緩解高層建筑救援的困難，為火災逃生開辟一條新的途徑，逃生通道的重復可利用性也保證了在一次投入后循環使用，逃生通道安裝簡單，能廣泛應用于各種類型的建筑。與其他逃生裝置相比，更為安全可靠。

1 整體結構及工作原理

圖1所示為新型高層建筑火災跨樓層逃生通道設計整體結構。

圖1 整體結構

該裝置固定在建筑外墻體上，通過一吊橋與建筑的窗戶或其他靠墻的出口相連接，如果建筑的陽臺或其它戶外的外伸平臺上有空間，裝置還可以直接固定在空閑空間上，使用時也會更加方便（在以后的說明上也主要以此種安放方式為參照）。逃生主體部分安放在一密封逃生站內，通過鏈輪、鏈條等傳送機構以及平行在鏈條上的折疊梯與下一級逃生站相連接，每一個逃生站都可以與建筑的出口相通?；馂陌l生后，處于火災上層的人員不能安全通過樓梯等逃生出口，就可以進入逃生站內，當逃生人員越過發生火災的樓層，到達安全樓層后，還可以通過逃生站回到建筑內，通過安全逃生通道到達安全地點。

逃生站內安裝了一套緩降裝置，平時吊橋通道、緩降傳送機構等逃生設施安放在逃生站內，可較好的存放，減少維護保養費用，延長存放時間，可極大地降低故障率。緩降裝置。圖2裝置由鏈條、鏈輪、

圖2 緩降裝置工作原理

大齒輪、小齒輪軸、離心裝置、摩擦塊、摩擦盤、離合器、壓桿、凸輪軸、連桿及其它傳動和連接零件等構件組成（圖2）。工作時由人體重量作為原動力，通過鏈條帶動鏈輪轉動，同時是大齒輪以相同的角速度轉動來帶動小齒輪軸，摩擦塊由于離心力作用由離心裝置中甩出緊壓在摩擦盤上，以達到加速的效果，同時在人站上鏈條組成的折疊梯時，壓桿使凸輪軸轉動帶動連桿轉動，離開定位孔處，使連接半離合器的連桿右移離合器制動，使鏈輪不能轉動。當人需要向下運輸時，可手動撥動連桿，使離合器分離，機構正常運動，達到人以安全速度下移的效果。

2 主要零部件設計及強度校核

2.1 軸系零件的設計

齒輪已知參數見表1。齒輪的設計關鍵參數見表2。選擇軸的材料為45鋼（調質），查《機械設計手冊》可得材料的力學性能見表3［4］。

表1 齒輪已知參數

表2 齒輪設計關鍵參數

表3 材料的力學性能

2.2 鍵連接的選用

1）聯軸器與大齒輪連接軸的周向定位平鍵

由軸的結構尺寸可以確定，聯軸器與大齒輪連接軸的周向定位采用平鍵連接。查《機械設計手冊》，選用平鍵的型號為 鍵 C 5×5（GB／T 1096—2003），鍵的材料為鋼，許用擠壓應力 ［σp］＝120 MPa，鍵長L＝36mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k＝0.5，h＝0.5×5mm＝2.5mm。

2）鏈輪與大齒輪連接軸的周向定位平鍵

由軸的結構尺寸可以確定，鏈輪與大齒輪連接軸的周向定位采用平鍵連接。查《機械設計手冊》，選用平鍵的型號為 鍵B 6×6（GB／T 1096—2003），鍵的材料為鋼，許用擠壓應力 ［σp］＝120MPa；鍵長L＝8mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k＝0.5，h＝0.5×6mm＝3mm。

3）大齒輪與連接軸的周向定位平鍵

由軸的結構尺寸可以確定，聯軸器與大齒輪連接軸的周向定位采用平鍵連接。查《機械設計手冊》，選用平鍵的型號為 鍵8×7（GB／T 1096—2003），鍵的材料為鋼，許用擠壓應力 ［σp］＝120 MPa；鍵長L＝22mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k＝0.5，h＝0.5×7mm＝3.5mm。

3 結論

1）裝置適用于高層建筑逃生，解決了其他逃生裝置的緩降高度限制，逃生站跨樓層逃生的思想能很好地解決這一問題。

2）整個通道采用框架的鋼制結構，使用方便，結構可靠性好，在災難發生時，可以快速形成穩固安全的逃生通道。

3）緩降鏈輪的機構可反復利用，解決了緩降器等逃生裝置每套只能供一個人使用的缺陷。設施安裝在戶外，也為消防官兵的救援提供了一條快速通道。設施平時放置在相對密封的逃生站內，可避免室外環境的侵蝕，維護保養費用低。

4）逃生通道在視覺上是密封的，可避免高空恐懼現象，增強逃生信心。逃生站位置相對固定，使逃生人員能快速準確地找到逃生站逃生。

［1］ 張 睿，遲 興，王曉龍.一種可折疊式火災逃生通道［J］.消防科學與技術，2012（01）：57－60.

［2］ 林 立，冉險生，隗寒冰，等.針對高層建筑的火災逃生設備創新設計研究［J］.包裝工程，2010，32（24）：29－41.

［3］ 白孝林.制定高層建筑逃生器材配備標準的探討［J］.消防科學與技術，2003，22（09）：390－391.

［4］ 聞邦椿.機械設計手冊 ［M］.第五版.北京：機械工業出版社，2010.