淺談高層建筑設計及火災預防措施

于春林

(鞍山市公安消防支隊，遼寧 鞍山 210300)

隨著我國經濟社會和人們生活水平的不斷提高，高層建筑在我國城市建筑的建設中迅猛發展，數量持續增長，規模和高度不斷提升，高則上百層幾百米、少則十幾層幾十米，使高層建筑逐漸成為日常生活、辦公和消費娛樂的重要場所。由于高層建筑具有自身火災危險性高、救援難、人員傷亡大等特點[1]，因此，做好高層建筑的火災預防工作越來越重要。筆者結合“預防為主，防消結合”的消防工作方針，對高層建筑設計及火災預防措施進行分析。

一、高層建筑火災特點

(一)火勢猛烈，蔓延速度極快

高層建筑裝修豪華，室內含有大量的可燃物質，如家具、窗簾、地毯、吊頂裝飾等，發生火災時燃燒猛烈。高層建筑的豎向井道多，如電梯井、樓梯井、通風井、管道井、電纜井、垃圾道、排氣道等，這些都是火災蔓延的通路，極易形成“煙囪效應”；加上這些豎井的抽風作用，一旦發生火災火勢蔓延迅速，樓層越高，抽風越強，火勢越猛。據測定，初期火災煙氣水平擴散速度約為0.31 m·s-1，猛烈燃燒階段水平擴散速度為0.5～0.8 m·s-1，而豎向擴散速度高達3～4 m·s-1。

(二)滅火設備復雜，火災撲救難度大

高層建筑消防設計立足于“自救”，其滅火設備復雜、自動化程度高，只要任何一個環節出現問題，滅火設施便不能充分發揮作用。撲滅初期火災至關重要，但現場人員大多不會或無力使用滅火設備，等消防人員全副武裝從駐地趕到現場，登上高樓，不僅體力消耗大，還可能與消控中心和水泵房等聯系不便、配合困難，加之樓高風大、火勢猛烈，消防隊員在高熱、濃煙下操作，比一般火場撲救難度大得多。目前，國產登高消防車輛尚不能滿足高層建筑安全疏散和撲救火災的需要，不能將人員及時疏散到室外。

(三)人員集中，自救和疏散困難多

由于高層建筑內往往人員眾多，不少公共活動場所人員相對集中，加上樓層多、垂直疏散距離長，疏散到室外地面、屋頂直升飛機停機坪或避難層所需時間也相應要長，所以發生火災時人員自救和疏散難度大，極容易造成重大人員傷亡事故。同時，高層建筑發生火災時，常因通信聯絡失控，往往造成下層發生火災而上層未知其事，尤其是在高層酒店中，人員眾多，人地生疏，更易導致慘重事故。

二、高層建筑消防設計體系

與多層建筑火災撲救相比，高層建筑火災存在撲救難度較高、滅火用水供應難度較大、人員疏散困難等問題，增加了火災撲救困難程度。另外，高層建筑功能復雜、火災荷載大，也在一定程度上增大了高層建筑火災預防的難度。高層建筑火災預防和火災撲救已成為世界性難題，因此，做好高層建筑設計并組織嚴密施工，是做好高層建筑火災預防、把好源頭關的重要環節。

首先，在高層建筑規劃期間，要考慮城市常年主導風向、節約用地以及熱輻射作用、消防車道、火災撲救等關鍵環節，合理規劃高層建筑的平面布局，盡量避免由于先期考慮不足導致建成后存在先天性隱患。目前由于城市征地緊張，往往在實際布局中出現消防撲救面不足或撲救場地設計位置不正確的現象。

其次，在高層建筑設計期間，供水系統設計有著較為重要的作用，但是受到建筑高度、功能性復雜等因素影響，高層建筑供水系統設計中經常存在著管線復雜性較強、分區較多、管線系統受壓加大、系統聯動復雜性較強以及水泵運行期間管線超壓等問題[2]。針對管線超壓問題，設計人員通常結合實際情況應用不同方法，例如，使用多臺小流量泵并聯的方法對大流量泵進行替代，使用曲線平緩水泵，在水泵出水管處安裝相應的安全設備等。結合消防實戰滅火特點和規律總結，這些消防設施除在自救過程中能發揮比較積極的作用外，在滅火實戰中的作用不大。

再次，由于建筑高度和體量的影響，以及可開啟外窗(特別是公共區域)面積受限，防排煙設計在高層建筑中也有著較為重要的地位。火災現場的煙氣將直接影響人員的生命安全，良好的防排煙設計將對保護樓內居民生命財產安全起到至關重要的作用。高層民用建筑防排煙系統主要在消防電梯前室、防煙樓梯間、合用前室等設施中安裝防煙設施，在無窗以及存在固定窗房間、地下室等安裝相應的排煙系統。

另外，自動消防系統對于高層建筑的消防安全具有重要意義。高層建筑自動消防系統主要是由聯動系統以及智能化警報系統組合而成。智能化警報系統主要利用各種探測設備形成的大規模警報系統，第一時間明確火災發生地點。聯動系統主要是由自動報警系統、自動噴水滅火系統、消火栓系統、送風排風系統組合而成。利用聯動系統撲救初期火災，使用送風排風系統降低火災地點的煙霧含量，可提高人員逃生概率。隨著高層建筑使用時間增加，自動消防系統中各種運行問題發生概率也逐漸提升，對其進行科學管理與維護也是現階段高層建筑管理的主要工作之一。

三、高層建筑火災預防措施

(一)使用探測設備，增添故障記錄功能

火災探測設備主要有光感探測設備、感溫探測設備、感煙探測設備以及可燃氣體探測設備等，可較好地對可燃氣體泄漏以及火災發生等進行探測，其高效運行可早期發現火情并預警，因此應對探測設備進行科學合理的檢測維護，同時相關維修人員應充分了解探測設備的維修方法[3]。但在高層建筑施工中，一些施工單位對探測設備重要性認識不足，為了降低成本，經常使用劣質產品，有的使用單位將存在故障的探測設備等進行人為隔離，導致高層建筑中相關區域的探測設備在關鍵時刻不能發揮應有作用。另外，各種探測設備長時間在自然環境中裸露，在濕度等因素作用下易引發誤報警問題。在發生火災時，探測設備如不能在第一時間探測火災發生地點并反饋火災信號，將導致系統不能及時控制火災，進而對用戶的生命財產安全產生嚴重影響。

使用單位應增加自動消防設施設備的運行故障記錄功能，記錄設備運行故障時間，工作人員不能對其進行隨意更改。同時，維護部門可利用計算機以及互聯網技術將記錄定期傳輸到消防部門，消防部門對記錄進行充分檢測與分析就可對高層建筑進行全面監管，并對沒有第一時間進行火災隱患整改的機構進行督促和相應的處罰，進一步提高高層建筑火災預防質量。

(二)完善制度，強化設施的維護管理

一是要保障自動消防系統維護與管理的落實。以某市為例，該市高層建筑12 520棟，但消防監管機構的監管能力有限，若只依靠消防管理人員對高層建筑自動消防系統進行全面的維護與管理，則會因精力不足導致出現火災隱患，增大火災發生概率。因此，應對相關工作人員進行嚴格管理，嚴格落實相應的設備維護責任，并加強對維護人員的業務培訓，全面提升設備維護保養和運行質量。

二是要制定完善的記錄登記制度。運行記錄、零件更新記錄、維修養護記錄等，對高層自動消防系統的管理與維護有著直接的影響與作用。對相關記錄進行檢測可及時確定老化部件的實際位置，提高維修質量，因此維保單位應根據高層建筑特性和實際維護情況建立完善的系統維護保養登記[4]。利用完善的維修管理系統，可提高高層建筑自動消防系統維修與管理力度，在一定程度上降低其運行故障。

三是要提高相關工作人員的綜合素質。相關工作人員24小時對高層自動消防系統負責，無關的工作人員不能對其進行觸動。維護人員應受過較為嚴格的訓練，并具有相應的從業資格。值班人員應充分了解系統的使用原理與操作需求，并掌握自動報警系統警報范圍與探測范圍。

(三)完善功能，進行科學合理的防火設計

一是設置防火分隔設施。要按照規范要求，采取相應措施，合理劃分防火分區，同時還應注意重點部位的防火分隔。高層建筑中邊營業邊施工的現象普遍存在，要確保其消防安全，必須將施工區與其他部位隔開，搭建臨時防火墻則是必不可少的。

二是合理設計疏散樓梯。高層建筑疏散樓梯是保障人員疏散安全的重要通道，設計原則是疏散樓梯能在火災時防火且不聚集煙氣。因此，一類高層公共建筑和建筑高度大于32 m的二類高層公共建筑，其疏散樓梯應采用防煙樓梯間；裙房和建筑高度不大于32 m的二類高層公共建筑應采用封閉樓梯間。公共建筑疏散樓梯的數量應經計算確定，且不應少于2部，并分散布置，這樣有利于人員多個方向疏散，避免人流擁擠。當分散布置確有困難且從任一疏散門至最近疏散樓梯間入口的距離不大于10 m時，可采用剪刀樓梯間。

高層住宅建筑的疏散樓梯應根據建筑高度、單元建筑面積、戶門至最近安全出口的距離等合理布置疏散樓梯的數量及形式。值得注意的是樓梯間是火災時人員在建筑內豎向疏散的唯一通道，因此，高層住宅建筑的戶門不應直接開向樓梯間的前室。同時，還應該注意由于住宅建筑的特殊性，住宅建筑單元的疏散樓梯分散布置確有困難的可采用剪刀樓梯間，但當兩部剪刀樓梯間共用前室時，進入剪刀樓梯間前室的入口應該位于不同方位，且入口之間的距離不小于5 m。

三是合理設計防排煙系統。高層建筑內的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室、避難區域等，都是建筑物著火時的安全疏散、救援通道。為有效控制火災煙氣的流動蔓延，降低撲救工作難度，應合理設計高層建筑的防排煙系統。火災時，可通過開啟外窗等自然排煙設施將煙氣排出，亦可采用機械加壓送風的防煙設施，使煙氣不致侵入疏散通道或疏散安全區內。高層建筑中的歌舞娛樂放映游藝場所、中庭、經常有人停留或可燃物較多的房間均應根據其使用面積及所在位置相應設置自然排煙窗或機械排煙設施，地上無窗房間的排煙設置應與地下建筑的排煙要求一致。同時，在排煙設計的過程中，要合理劃分防煙分區，并根據相關要求正確計算防排煙風機的最小排煙量，以確保煙氣有效及時排出。

參考文獻：

[1] 陶海超.淺談高層建筑的設計及其火災預防[J].法制與經濟(上旬刊),2011(3):43-44.

[2] 田立會,時培軍.高層建筑防火設計與火災預防[N].中華建筑報,2010-06-10(7).

[3] 李歌.高層建筑消防工程設計及施工的探討[D].武漢:武漢工程大學,2014:75.

[4] 劉永杰.中小城市高層建筑防火安全問題分析[J].中國科技信息,2010(17):151-152.