高層建筑防火設計措施探討

尚新峰（牡丹江師范學院黑龍江牡丹江 157011）

牡丹江科技攻關項目：智慧城市建設路徑及關鍵技術研究（G2014a1572）

現代大中型城市發展的趨勢是城市規模越來越大，樓盤面積越來越大，單體大型性建筑越來越高，多種使用性質的綜合樓越來越多。大型化、高層化和多功能化等特點的高層建筑在城市建設中越來越多。

現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作用影響很大，一日發生火災，所產生的危害和后果要比普通建筑嚴重得多，尤其是建筑內的樓梯間、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，構成了迅速燃燒、蔓延擴大的重要途徑，很短的時間就會將整個大樓就變成一片火海。而在火災發生過程中，受煙氣危害直接造成人員死亡的比例要占總數的70%以上，因此，當高層建筑發生火災時，如何保證高層建筑減少產生煙氣或者不產生煙氣，并將火災煙氣控制在一定的空間內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計重要的課題，而且非常值得研究。

一、高層建筑火災的特點

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

大型綜合建筑內，房間用電量大，裝修標準高的單位，難免采用可燃易燃材料裝修，這樣就增加了火災荷載，必然加速了火災的蔓延。，

2.煙囪效應形成立體火災：火災煙囪效應在高層建筑的豎向管道井、玻璃幕墻縫隙、共享空間、陽光大廳等部位產生，并加快煙氣的蔓延速度同時，火災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能建筑。

3.疏散特別困難：由于多數大型商業建筑物高、樓層多，垂直疏散距離較遠，需要疏散的時間長。在疏散人員較多時，由于火災驚慌難免發生擠傷、踩踏等事故，并日還需要對重要的物資進行疏散，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：由于各地實際情況，消防設施的配套建設不能跟上本地的經濟發展的步伐，消防設施已經遠遠不能滿足撲救本地火災的需求。

二、高層建筑、超高層建筑防排煙系統的設計思路

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

2.防排煙部位的設定

《高層民用建筑設計防火規范》( GB50045-95)中對高層建筑防排煙部位進行了規定，其中需要排煙的部位主要有3個方面，一是長度超過20米的內走道；二是面積超過100平方米，且經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常有人停留或者可燃物較多的地下室。需要設置防煙設施的部位也有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）。根據具體情況的不同，防煙、排煙分別需要采用機械方式或者自然排煙設施。高層建筑防煙分區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建筑物中辦公室、衛生間、起居室、廚房及客房等每個部分的不同功能來對其進行防煙分區的劃分，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。按面積劃分是指將建筑內面積劃分為若干基準防煙分區。而為了各層的防煙分區能采用一套防排煙設備并加以連貫，即使防煙分區的形狀和用途不同，但它們的面積需要基本一致。按方向劃分是指結合高層建筑中上層部分與底層部分用途的不同，根據各個房間的用途先沿垂直方向按樓層劃分防煙分區，再沿水平方向按面積劃分。按防排煙方式主要分為3種：機械加壓送風防煙、機械排煙、自然防排煙。機械加壓送風防煙的主要目的是：采用送風機給特定的部位或空間加壓送風，以防止火災產生的有毒有害、高溫煙氣進入某空間，把煙氣控制在一定范圍內，保證人員不受火災產生的煙氣威脅，避免人員傷亡。

機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置的獨立排煙機直接進行排煙。后者是需要由多種設備組成才能進行排煙。在采用機械排煙系統時，應根據具體情況選擇合適的排煙量，一般一個防煙分區排煙或凈空高度在6米以下的不劃分防煙分區，排煙量應按每平方米不小于60立方米／小時計算；負擔兩個以上（包括兩個）排煙分區的排煙量每平方米應按120立方米／小時以上計算。在布置排煙口時，應特別注意排煙管道采用的材料必須是非燃料材料；機械排煙的地下室應與送風系統同時設置，且送風量應大于排煙量的50%；機械排煙系統與通風、空調系統宜分開設置。

自然防排煙方式是沒有機械通風設備，主要靠的是自然力的作用來使防煙樓梯間和走道內等部位不受火災產生煙氣地入侵。該方式具有簡單易行、造價低、經濟且不受電源中斷影響等優點。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置排煙豎井和過風豎井類的室外防煙樓梯間。

總之，對于高層建筑的防排煙設施在建筑設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、施工中嚴格控制工程質量、驗收中嚴格進行消防測試、投入使用后對消防負責人要認真培訓，高度重視消防安全。

防排煙系統、噴淋系統在火災防范中起著至關重要的作用，一旦在火災中防排煙設置、噴淋系統不能正常啟動，那么將可能帶來災難性的后果和巨大的經濟損失。隨著建筑高層化的發展趨勢，高層建筑的防排煙系統設計將面臨著新的問題與挑戰，因而，設計人員必須嚴格按照相關規范進行設計、科學合理地設置防排煙系統、噴淋系統，保證各類人員安全疏散和火災撲救，使損失達到最小化。