高層建筑防火技術及安全疏散設計

魏瀟

摘 要：一旦高層建筑發生火災，就很容易造成人員的傷亡與財產的損失，還會對社會產生不良的影響。文章首先分析了高層建筑火災發生的特點，然后分析了高層建筑防火安全對策，并針對安全疏散設計的目標與方法，制定出高層建筑安全疏散設計的具體方法與對策，希望能夠對今后的高層建筑防火提供一定的參考。

關鍵詞：高層建筑；防火；安全疏散；設計

隨著最近幾年高層建筑頻發火災，使得高層建筑消防的安全與火災發生之下的安全疏散受到越來越多業內人士的關注。因此，希望通過本文的闡述，能夠對高層建筑防火起到借鑒作用。

1 高層建筑的火災特點

在防火條件基本相同的大背景下，相比單層或者是多層建筑物，高層建筑物本身的火災危害性更大，并且其危害性與危險性在隨著高度增加的同時，也會加重火災事故的影響。

1.1 火災蔓延速度快

在發生火災的時候，沿著通風井、電梯井、管道井等，火勢會迅速地蔓延，從而形成煙囪效應，這樣就會導致火災蔓延。就試驗數據表明，火災在最初期階段的擴散速度為0.3m/s，在燃燒迅猛階段，其水平的煙氣擴散速度為0.5-3m/s；沿著豎向管井擴散速度為3-4m/s，并且，隨著風速與氣壓的影響，其內部的空氣流動速度還會增快，這樣，也會加快火災的蔓延速度。

1.2 火災撲救難度大

在發生火災后，消防車很難達到高層建筑的撲救高度，這樣也使得從室外進行火災撲救顯得異常困難，一般情況下，都需要進行自救處理，也就是通過室內的消防設施撲救。如果在初期階段無法控制好火災蔓延趨勢，等待消防人員趕到之后，不僅需要耗費大量的體力登上高樓，并且，在高熱、濃煙的環境下，也會加大消防隊員的撲救難度。

1.3 人員疏散困難

考慮到高層建筑本身的垂直高度較大，人員需要耗費大量的時間才能夠撤離出建筑物，再加上火災發生時容易出現恐慌、混亂局面，也會增大疏散的困難度。就加拿大研究委員會提供的數據表明，從50層樓開始，每一層擁有240人，通過1.1m寬度的樓梯疏散，需要花費2小時11分鐘才能夠撤離出建筑物。就相關的資料表明，在集中疏散的時候，人員的行進速度為22m/min。在發生火災的情況下，高層建筑的安全疏散主要是依靠樓梯，如果樓梯內部流入煙氣，就很可能對人員疏散產生影響。

1.4 可燃易燃材料多，火災荷載大

在設計施工當中，高層建筑物為了減輕建筑物本身的自重，增加內部裝飾美觀度和擴大建筑空間，就會使用大量易燃的建筑材料，一旦發生火災，就容易產生大量的有毒有害煙氣，很容易讓人員中毒傷亡。

2 高層建筑防火安全對策分析

2.1 嚴把高層建筑防火設汁源頭關

嚴把高層建筑防火設計源頭關卡，應該實行消防專篇的名文規定，帶有自動消防系統的高層建筑就需要做好消防專篇的準備。所以，消防專篇當中應該包含電氣、結構、建筑、給排水以及暖通等多個方面的消防設計內容。并且，專篇需要體現在建筑的初期設計當中，設計人員應該通過自檢自審，強化“誰設計、誰負責”的規定，同時，要求對自己的設計工程負擔有終身責任，這樣才能夠避免自查自審工作流于表面的形式。

2.2 嚴把消防審核關

2.2.1 提高主管領導的防火專業技術水平

建設審查工作需要由經辦人員和分管領導共同努力才能夠完成，油氣是在基層的消防部隊，分管領導自身所具備的專業技術水平應該得到相應的提高，起到防微杜漸的作用，避免在審核失誤的消防驗收當中，確保驗收不合格就不得投入到使用等情況。進行建設方的整改需要耗費大量的資金，因此，部分建設單位就會想方設法找人情、托關系，希望能夠勉強過關。這樣就會找到分管領導頭上，如果領導的專業技術水平不高，或者是不具備較強的工作責任意識，就很可能在工作當中睜一只眼閉一只眼，讓建設單位蒙混過關，這樣就很容易給建設審查工作帶來諸多不利的影響。

2.2.2 落實防火安全責任制

消防工作需要將消防安全責任制加以落實，而審核工作需要將誰審核、誰負責加以落實。傳統模式下，一般都是建設方送來設計圖紙，消防部門提出審核意見，在意見書出具之前，需要做好內部審批表的填寫，由分管領導和資格經辦人員簽字。但是，這樣的傳統模式應該進行相應的調整，特別是在施工圖紙送審的時候，對于整個設計審查來說，施工圖紙的審查是最重要的一個環節，就審核的程度而言，這屬于相對完善的設計階段，應該建立施工圖紙的審查制度，對于消防施工圖紙，也需要具備相應資質的消防工程師簽字方可生效，然后才送達消防部門進行審核。

2.3 嚴抓后期管理

2.3.1 加強消防監督檢查

第一，嚴格的檢查安全出口以及疏散通道，確保疏散通道不會對人員的疏散產生影響；第二，確保高層建筑內部的自動噴火滅火設施、火災自動報警設施以及消防防排煙等系統都能夠正常的運行，確保疏散標志設施位置的準確性、保證滅火器材完好有效；做好高層建筑物消防產品的檢查，確保沒有任何偽劣產品混入到其中。

2.3.2 做好日常維護管理

等待公安消防機構驗收合格之后，建筑工程才能夠投入到后期的使用。而做好建筑消防設施的日常維護，才能夠確保消防系統能夠始終處于正常運行的狀態之下，才能夠將其功能發揮出來，減少和防止建筑物發生火災。在交付建筑工程之后，建筑管理與使用單位也需要做好日常的消防設施維護，確保正常運行之外，還應該針對性地建立崗位責任制度，崗位責任制度的建立健全主要包含了消防設施的檢查、檢測以及維修保養等方面的制度，這樣才可以確保高層建筑物的消防設施能夠處于正常的運行狀態之下，才能夠確保在發生火災的時候，將消防設施的作用充分地發揮出來。

3 高層建筑安全疏散設計目標及方法

3.1 安全疏散設計目標

安全疏散設計主要是針對高層建筑物的實際特性，從而針對煙氣與火災在高層建筑物內部傳播特性以及疏散形式的預測，從而采取針對性的防火措施，并且做好安全疏散設施的設計與設置，從而提供合理的安全防護與疏散方法，確保在緊急的狀況下，高層建筑物內部的所有人員都能夠迅速疏散，并且還可以使用其余的方法，確保人員的安全性。

3.2 安全疏散設計方法

安全疏散設計方法包含了處方式設計與性能化設計兩個方面。處方式設計方法主要是根據具體的規范，做好疏散通道尺寸和數量的設計。其特點是設計非常簡單，只需要參考設計標準與設計規范就行，但是，對于每一個建筑物，處方式設計無法提供針對性的設計方案。所以，由于建筑物本身存在的差異性，也會使得其安全水平出現不同的結果；性能化設計的基本步驟：第一，將建筑物消防安全目標加以確定；通過消防工程的安全評估以及工程學原理，量化分析高層建筑物的火災危險性；根據在實際火災發生當中所獲取的經驗，綜合地分析與計算建筑物以及其內部可燃物燃燒時候出現了火災危險度，然后再對各種可能引起火災的條件加以預測與評估，從而校對其條件是否能夠滿足消防安全設計的實際目標；第三，對設計方案進行再一次調整、優化，確保其滿足高層建筑的防火需求。

4 高層建筑火災安全疏散設計的方法與對策

4.1 延長火災危險來臨時間

對于高層建筑內部人員而言，煙氣是最主要的影響因素。由于頂棚的限制，在火災發生的房間上部就會形成熱煙氣層，并且隨著煙氣量的增加，也會加厚熱煙氣層，當煙氣層的某一部分參數增大到范圍值之外，就會威脅到人員。所以，想要將火災危險來臨的時間延長，就應該盡可能地減薄煙氣層的厚度，主要采取的措施如下：

4.1.1 做好防火分區的設計

在高層建筑發生火災時，由于煙氣與火焰蔓延的速度較快，因此，人員的撤離難以跟上蔓延的速度，所以，對于水平防火分區和豎向防火分區都需要合理的進行設計，這樣才能夠將火災控制在界定的范圍之內。

4.1.2 做好自動滅火系統的設置

自動滅火系統一方面能夠在火災發生的初期達到消滅、降溫以及控制火災的擴散；另一方面，也可以確保疏散設施的安全性不受影響，這是最主要的火災防護手段，同時，也是人員安全疏散的前提條件。根據滅火劑的種類，滅火系統可以分為自動噴水滅火、氣體滅火和水噴滅火三種系統。就高層建筑而言，應該根據《高層民用建筑防火設計規范》當中提出的要求，根據自身高層建筑物的特點，設置出相對應的自動滅火系統。另外，對于自動噴水滅火系統，還需要注意：

第一，在消防中心，應該設置自動噴水滅火系統的監視信號，其中主要包含了火力報警信號、水箱水位、水泵的供電狀況、報警閥前控制閥開關等等；第二，一旦自動噴水滅火系統受到影響，無法正常的運行，就會將這一個區域關閉，并且確保人員的安全。

4.1.3 做好自動排煙設施的設置

第一，做好自動排煙設施的設置。其目的在于對期貨地點的延期擴散加以限制，對疏散通道的安全性加以保護，提供疏散人員安全的疏散通道。自動攀巖設置的設置屬于救火的疏散逃生以及輔助的手段；第二，根據《高層民用建筑防火設計規范》當中提出的規定，還需要結合高層建筑物本身的實際特點，設置出具體的自動排煙設施。

4.1.4 做好消防控制系統的設置

在高層建筑的消防控制中心應該具有以下幾個方面的緊急控制功能：第一，防火門或者是其余的開口保護設施，能夠讓其關閉；第二，樓梯間和前室能夠加壓送風；第三，做好排煙系統的控制；第四，控制好緊急事故照明；第五，控制好廣播誘導系統。

4.2 進行安全出口的合理布置

所謂的安全出口，指的是提供給人員疏散使用的直通室內外安全區域的樓梯、走道和門等等。高層建筑物內部的房間或者是高層建筑物本身，都應該根據防火規范的具體規定，根據人員的集中度和數量，對安全出口的數量、距離和分布情況進行綜合考慮。在人員相對集中的房間安全疏散，除包含了疏散總寬度之外，還應該考慮到安全出口的數量，比如：如果一個房間內部的人員較多，有的時候只需要布置一兩個寬大的出口就可以滿足設計要求，但是在平時的通行中，會存在不便之處，一旦發生火災，就很容易造成人員方面的傷亡。因此，在安全出口的設計上，在高層建筑物內部的任何一個位置，都應該保證兩個或者是兩個以上的疏散方向提供人員的安全疏散。在布置安全出口，也應該保持均勻性，在不同的疏散方向的兩個出口之間至少應該保持間距在5m之上。疏散樓梯如果具備條件，還應該通至屋頂。

4.3 進行疏散走道的合理布置

為了確保高層建筑物發生火災的時候，人員能夠暢通的疏散，避免出現混亂或者是阻塞現象，在疏散走道的設計上，就應該保持走道的簡潔平緩，盡可能避免出現較多的曲折迂回，在轉角的盡頭之處，還應該安排出垂直的疏散口。在地面上不得存在磕絆物或者是地面打滑，在疏散走道中，不能夠設計門欄、臺階等突出物。如果存在突出物，其最窄的地方也不能夠低于疏散走道寬度的整體要求。疏散走道的建筑結構以及室內的裝修還應該具備較高的耐火性能，無論是其地面裝修、墻面，還是天棚的設計，都應該滿足規范要求。疏散走道兩側的隔墻還需要設置窗口，應可能減小窗口面積。

4.4 進行疏散樓梯的合理布置

在高層建筑物當中，樓梯間和疏散樓梯是最主要的通道。高層建筑物內部的疏散樓梯一般都采取的是封閉的樓梯間、室外樓梯以及防煙樓體驗，就具體的規范標準來看，還應該考慮到實際的防火要求，注意到疏散樓梯布置的幾點要求：

4.4.1 做好疏散樓梯問題的確定

一般來說，最恰當地疏散樓梯的設置，應該是靠近客用電梯，平時，人們出行經常使用電梯，因此，靠近電梯的疏散樓梯是人們最容易發現，也是最熟悉的。一旦發生火災，人們就會選擇常使用的路線，這樣，也容易快速地疏導人員。如果條件允許，疏散樓梯間以及前室的設置還應該盡可能地靠近外墻，這樣可以通過外墻，將窗戶開啟，從而滿足自然的排煙，這樣，才可以為消防撲救以及安全疏散創造有利的條件；如果條件不允許，就應該在建筑中心部位設置疏散樓梯，并且還需要設置機械正壓送風設施，這樣也方便安全的疏散。

4.4.2 消防電梯與疏散樓梯要盡可能地面前室的合用

雖然在規范標準當中允許消防電梯與疏散樓梯能夠公用前室，但是為了避免在發生高層建筑火災的時候，消防撲救人員與疏散人員之間產生了相互的干擾，對于消防撲救和安全疏散產生阻礙，因此，在設計的時候還是應該盡可能避免前室的共同使用。

4.5 為防火、防煙、防熱創造良好的安全環境

在安全通道當中，應該創造出防火、防煙、防熱的優良安全環境，這是重要的安全疏散條件，在疏散通道的不同區段或者是不同的部位上，都應該由防排煙設施的設置，才能夠保證其安全性。比如：防煙樓梯間前室、防煙樓梯間、消防電梯間前室，在無自然通風的走到或者是房間，還需要做好機械排煙系統設施。此外，在防護方面，還應該添加部分呼吸使用的防護用品。

4.6 妥善制定防火安全疏散預案

由于高層建筑本身的特點，也就決定了在火災發生的時候，人員無法及時地撤離出去。這樣就要求了管理人員能夠對火災潛在的風險和危險有預見力，并且可以根據建筑物本身的情況，制定出合理的防火安全疏散預案。

第一，做好安全疏散的組織與管理工作。強化人員疏散誘導知識的培訓工作。一旦人們意識到需要逃生的時候，首先就應該去尋找進入的出口，但是如果無法抵達（進入口充滿了煙與火的時候），人們就會本能地返回，離開危險，去尋找另外的安全地點與出口。人們有可能會低估危險帶來的傷害，不情愿使用自己不夠熟悉的通道。這時的疏散誘導，尤其是日常經歷過了訓練的誘導，就會發揮出奇重要的作用。疏散人員的誘導還應該確定出“帶頭人”。這主要是因為“隨大流”的傾向，有的時候還可能將危害擴大；第二，針對建筑物的不同部位，還需要針對火災發生時的具體疏散規則和實施過程制定預案；第三，確保老弱病殘的疏散；第四，對于疏散過程中存在的不良行為需要及時糾正，必要的時候，還可以采取強制性的措施；第五，疏散誘導計劃應該合理地制定，可以定期或者是不定期開展火災演習。應該經常進行消防逃生訓練，并且要根據一定的程序來進行。負責指導訓練以及計劃的人員，還應當具備一定的領導才能。在指導訓練過程中，應該強調有序的疏散，并非是速度上的訓練。并且，訓練還應該在不同的時間段進行，能夠模擬火災的發生情況。

5 結束語

本文主要是針對高層建筑防火技術以及安全疏散設計進行了具體的討論。作為一門持續性的課程，高層建筑的防火還有很長的一段路要走。并且，隨著超大型公共建筑的出現，新問題與功能復雜化，也需要建筑設計人員和消防專業人士能夠針對防火進行更深層次地研究。

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