高層建筑防火設(shè)計措施探討

尚新峰（牡丹江師范學(xué)院黑龍江牡丹江 157011）

牡丹江科技攻關(guān)項(xiàng)目：智慧城市建設(shè)路徑及關(guān)鍵技術(shù)研究（G2014a1572）

現(xiàn)代大中型城市發(fā)展的趨勢是城市規(guī)模越來越大，樓盤面積越來越大，單體大型性建筑越來越高，多種使用性質(zhì)的綜合樓越來越多。大型化、高層化和多功能化等特點(diǎn)的高層建筑在城市建設(shè)中越來越多。

現(xiàn)代高層建筑由于越來越高，200-300米高層建筑屢見不鮮。這些高層建筑物受煙囪效應(yīng)作用影響很大，一日發(fā)生火災(zāi)，所產(chǎn)生的危害和后果要比普通建筑嚴(yán)重得多，尤其是建筑內(nèi)的樓梯間、管道井、電纜井、排氣道、垃圾道等各種豎向管井，就像一座座高聳的煙囪，構(gòu)成了迅速燃燒、蔓延擴(kuò)大的重要途徑，很短的時間就會將整個大樓就變成一片火海。而在火災(zāi)發(fā)生過程中，受煙氣危害直接造成人員死亡的比例要占總數(shù)的70%以上，因此，當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，如何保證高層建筑減少產(chǎn)生煙氣或者不產(chǎn)生煙氣，并將火災(zāi)煙氣控制在一定的空間內(nèi)并且以最快的速度將其排除到建筑物外的安全空間是建筑消防設(shè)計重要的課題，而且非常值得研究。

一、高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)

1.火勢蔓延快：煙氣在沒有阻擋的情況下，火災(zāi)造成的煙氣在水平向擴(kuò)散速度為0.5-3米／秒，而沿樓梯間和豎向管道井?dāng)U散速度可達(dá)3-5米／秒，這個速度加之東北的煙囪效應(yīng)和正負(fù)壓效應(yīng)速度更加可怕。

大型綜合建筑內(nèi)，房間用電量大，裝修標(biāo)準(zhǔn)高的單位，難免采用可燃易燃材料裝修，這樣就增加了火災(zāi)荷載，必然加速了火災(zāi)的蔓延。，

2.煙囪效應(yīng)形成立體火災(zāi)：火災(zāi)煙囪效應(yīng)在高層建筑的豎向管道井、玻璃幕墻縫隙、共享空間、陽光大廳等部位產(chǎn)生，并加快煙氣的蔓延速度同時，火災(zāi)的蔓延途徑還會沿外墻窗口向上升騰、彎曲，更甚者還會跳躍式向上蔓延，尤其是保溫板作為外墻的節(jié)能建筑。

3.疏散特別困難：由于多數(shù)大型商業(yè)建筑物高、樓層多，垂直疏散距離較遠(yuǎn)，需要疏散的時間長。在疏散人員較多時，由于火災(zāi)驚慌難免發(fā)生擠傷、踩踏等事故，并日還需要對重要的物資進(jìn)行疏散，在占用疏散通道的同時也增加了疏散難度，延長了疏散時間。

4.撲救難度大：由于各地實(shí)際情況，消防設(shè)施的配套建設(shè)不能跟上本地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，消防設(shè)施已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足撲救本地火災(zāi)的需求。

二、高層建筑、超高層建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計思路

1.防排煙設(shè)計中需要考慮的因素：最優(yōu)方案是采用自然排煙方式進(jìn)行排煙，可開啟的外窗面積達(dá)到《高層民用建筑設(shè)討防火規(guī)范》(GB50045-95)的相關(guān)要求。但是一般高層建筑規(guī)模較大，內(nèi)走道的可開啟外窗面積往往不能達(dá)到走道面積的2%。這時需要增設(shè)防排煙設(shè)施。封閉樓梯間不具備自然排煙條件的時采取相應(yīng)的防煙設(shè)用來解決防排煙的問題。

2.防排煙部位的設(shè)定

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》( GB50045-95)中對高層建筑防排煙部位進(jìn)行了規(guī)定，其中需要排煙的部位主要有3個方面，一是長度超過20米的內(nèi)走道；二是面積超過100平方米，且經(jīng)常有人停留或者可燃物較多的房間；三是高層建筑物的中庭和經(jīng)常有人停留或者可燃物較多的地下室。需要設(shè)置防煙設(shè)施的部位也有3個方面，一是不具備自然排煙的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室；二是采用自然排煙措施的防煙樓梯間，其不具備自然排煙條件的前室；三是封閉避難層（間）。根據(jù)具體情況的不同，防煙、排煙分別需要采用機(jī)械方式或者自然排煙設(shè)施。高層建筑防煙分區(qū)劃分方法主要有按用途劃分、按面積劃分和按方向劃分3種。按用途劃分是指根據(jù)建筑物中辦公室、衛(wèi)生間、起居室、廚房及客房等每個部分的不同功能來對其進(jìn)行防煙分區(qū)的劃分，這樣的劃分方法既合理又方便。最常用到的劃分方法是先將高層建筑劃分為停車庫、辦公用房或居住用房、電梯、電梯前室、樓梯、疏散通道等，然而將各個劃分部分作為防煙分區(qū)。按面積劃分是指將建筑內(nèi)面積劃分為若干基準(zhǔn)防煙分區(qū)。而為了各層的防煙分區(qū)能采用一套防排煙設(shè)備并加以連貫，即使防煙分區(qū)的形狀和用途不同，但它們的面積需要基本一致。按方向劃分是指結(jié)合高層建筑中上層部分與底層部分用途的不同，根據(jù)各個房間的用途先沿垂直方向按樓層劃分防煙分區(qū)，再沿水平方向按面積劃分。按防排煙方式主要分為3種：機(jī)械加壓送風(fēng)防煙、機(jī)械排煙、自然防排煙。機(jī)械加壓送風(fēng)防煙的主要目的是：采用送風(fēng)機(jī)給特定的部位或空間加壓送風(fēng)，以防止火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害、高溫?zé)煔膺M(jìn)入某空間，把煙氣控制在一定范圍內(nèi)，保證人員不受火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣威脅，避免人員傷亡。

機(jī)械排煙的工作方式有局部排煙方式和集中排煙方式兩種，前者是給某個需要排煙部位設(shè)置的獨(dú)立排煙機(jī)直接進(jìn)行排煙。后者是需要由多種設(shè)備組成才能進(jìn)行排煙。在采用機(jī)械排煙系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的排煙量，一般一個防煙分區(qū)排煙或凈空高度在6米以下的不劃分防煙分區(qū)，排煙量應(yīng)按每平方米不小于60立方米／小時計算；負(fù)擔(dān)兩個以上（包括兩個）排煙分區(qū)的排煙量每平方米應(yīng)按120立方米／小時以上計算。在布置排煙口時，應(yīng)特別注意排煙管道采用的材料必須是非燃料材料；機(jī)械排煙的地下室應(yīng)與送風(fēng)系統(tǒng)同時設(shè)置，且送風(fēng)量應(yīng)大于排煙量的50%；機(jī)械排煙系統(tǒng)與通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)宜分開設(shè)置。

自然防排煙方式是沒有機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，主要靠的是自然力的作用來使防煙樓梯間和走道內(nèi)等部位不受火災(zāi)產(chǎn)生煙氣地入侵。該方式具有簡單易行、造價低、經(jīng)濟(jì)且不受電源中斷影響等優(yōu)點(diǎn)。該方法主要是在靠建筑物外墻、陽臺或凹廊、前室開窗排煙的防煙樓梯間及不靠外墻的防煙樓梯間等處設(shè)置排煙豎井和過風(fēng)豎井類的室外防煙樓梯間。

總之，對于高層建筑的防排煙設(shè)施在建筑設(shè)計時必須考慮城市的消防能力，工程造價控制建筑施工成本、施工中嚴(yán)格控制工程質(zhì)量、驗(yàn)收中嚴(yán)格進(jìn)行消防測試、投入使用后對消防負(fù)責(zé)人要認(rèn)真培訓(xùn)，高度重視消防安全。

防排煙系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)在火災(zāi)防范中起著至關(guān)重要的作用，一旦在火災(zāi)中防排煙設(shè)置、噴淋系統(tǒng)不能正常啟動，那么將可能帶來災(zāi)難性的后果和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著建筑高層化的發(fā)展趨勢，高層建筑的防排煙系統(tǒng)設(shè)計將面臨著新的問題與挑戰(zhàn)，因而，設(shè)計人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計、科學(xué)合理地設(shè)置防排煙系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)，保證各類人員安全疏散和火災(zāi)撲救，使損失達(dá)到最小化。