高層建筑消防安全疏散設計研究

文/大地建筑事務所（國際） 吳明哲 李 典

近年來，我國高層建筑火災頻發，建筑消防尚存大量不足，災害后易造成巨大社會危害。消防安全設計需根據高層建筑實際情況，加強對消防安全疏散問題的研究，做好應急預案，火災發生后第一時間做出反應，幫助群眾快速逃離。

1 高層建筑火災特點

1.1 火勢蔓延快

高層建筑不同于一般建筑，內部管道數量較多，火災發生后，短時間內火勢迅速蔓延易造成極大危害，即“煙囪效應”。高層建筑因有管道井、電梯間和樓梯間等多個垂直井道，火災發生后會形成立體火勢，導致建筑內部大面積燃燒，造成極大危害。

1.2 人員密集

高層建筑多為寫字樓、住宅或大型商場，人員密集且因其垂直長度較長，人流疏散難度大，一旦發生火災，建筑內人員因內心恐慌，短時間內很難完成安全疏散。

1.3 裝備不足，消防能力有限

我國高層建筑消防安全疏散能力有限，目前常用的消防救援云梯實際高度100m，但從實際情況看，難以滿足現代高層建筑的救援要求。高層建筑樓頂可鋪設停機坪并利用直升機輔助完成相應救援工作，但火勢較猛時，直升機難以靠近高層建筑，增大了人員逃生難度。

2 消防安全疏散設計的主要問題

2.1 思想問題

消防安全疏散是建筑防火設計中最主要的問題，關系到群眾的生命財產安全，故高層建筑消防安全疏散設計需加強對人流的組織，傳統建筑設計對此項內容重視程度不夠，造成許多安全隱患，無法滿足現代城市建設需要：①大部分高層建筑均位于城市繁華地段，建筑投資成本較高，建設單位為降低成本，聯合設計人員暗箱操作來應付消防審批單位的檢查；②個別施工單位為降低成本，擴大建筑使用面積，減少建筑安全疏散通道與出口，壓縮樓梯間、走廊等位置的面積，導致安全疏散通道無法滿足人流疏散需要，發生火災后無法及時疏散群眾。

2.2 設計問題

在建筑消防電梯設計方面，多數開發商擅自將消防電梯改為普通電梯，在消防前室設置各種豎井，且將前室口設置于走道排煙口附近，導致排煙氣流與疏散方向相對；在建筑樓梯間設計方面，為擴大可利用的建筑空間，開發商大多盡量壓縮建筑樓梯間的面積，增加其他設備面積，無法為防煙消防安全疏散提供足夠面積，故建設單位也多忽略防煙排煙和自然通風設計。

3 設計原則

近年來，我國高層建筑快速發展，高層建筑設計若無完備的消防安全疏散設計會造成嚴重社會危害，無法被審批通過，故消防安全疏散設計是高層建筑設計的重要組成部分，設計過程需遵循各類原則，減少錯誤操作，具體原則如下。

1）應深入調研安全疏散內容，一些高層建筑設計表面看安全程度較高，但實際火災時，因缺乏專業指導，安全通道擁堵，災后易引發不同程度的安全事故，故需采取相應解決措施。

2）消防救援需通過嚴格的消防安全技術管理規范來控制，最大程度滿足規范要求，保證建筑內人員可快速疏散至安全區域。

3）高層建筑設計時應模擬火災發生后的消防安全疏散方案，提升安全防火意識，通過消防模擬修正設計。

4 消防安全疏散設計的有效措施

4.1 科學設計防火分區

火災發生后，危害群眾生命的因素有溫度、一氧化碳濃度、煙氣等，這些因素均能在可利用的安全疏散時間內排除，故需盡量延長可利用的安全疏散時間，使其與人體耐受度相適應，從而保證安全疏散的有效性。建筑應合理設置防火分區和滅火系統。

1）防火分區 指在建筑設計中利用防火墻、防火門窗將建筑劃分成不同區域（見圖1），通過分區控制火勢蔓延，減少煙氣產生，延長可利用的安全疏散時間。防火分區設計需注意以下問題：玻璃幕墻內可設置實體群墻，墻高大于0.8m，耐火極限大于2h；建設1個貫穿中庭的防火分區；建筑中設置防煙樓梯間，用防火卷簾隔開，電梯耐火極限需大于2h。

圖1 防火分區示意

2）滅火系統 火災初期，滅火系統保證能正常運行，控制火勢蔓延、煙氣和一氧化碳；根據建筑實際情況設計滅火系統，原因在于災后會產生大量煙氣，干擾空間環境判斷，也對人的身體造成嚴重危害；采用自動滅火和排煙裝置，火災發生時，若火勢較小可撲滅火情、阻止火勢蔓延并疏散建筑內的煙氣；設置消防控制系統，在樓梯間適當加大風力，科學控制排煙及照明系統。

4.2 合理設計火災預警系統

群眾反應時間指火災預警發出后從建筑內疏散到全部撤離至安全區域所花費的時間。人員疏散時間越短，逃離火災現場的成功幾率越大，故建筑物內要設置科學靈敏的火災探測系統，根據建筑物的功能和特點，選擇適合的報警裝置。大多數高層建筑都采用感溫、感煙探測器，及時為人員發送報警信號，延長安全疏散時間。

合理設置安全消防廣播系統，在火災探測器探測到建筑火災發生后，通過消防廣播系統向建筑內人員傳遞警報信號，引導人員避開火源，迅速撤離火災現場，故需保證建筑內各角落人員都能聽到廣播警報信號。根據高層建筑自身特點，需合理設置火災探測系統，縮短人員的反應時間并增加疏散時間。火災探測系統可利用光感、光溫感及煙感等功能進行設置。

4.3 安全疏散距離設計

高層建筑中的安全疏散距離極為重要，建筑設計標準相關規范已明確了安全疏散距離設計的參考數值，但實際把握仍有一定難度，安全疏散距離設計應做到以下幾點。

1）安全出口設計時，采用平開門作為安全門，門開啟時，不能對人員撤離造成不良影響，不能將門檻設置于空間狹小、人員密集的區域。

2）加強安全距離設置，確保火災發生時人員迅速撤離。

3）在嚴密計算基礎上設計樓梯，適當控制樓梯寬度和數量，科學布置疏散樓梯，根據不同安全出口容納的人員數量和相應的安全距離科學確定樓梯數量及位置。

4.4 消防登高面和避難層設計

我國消防部門采用消防作業中的云梯高度標準已難以滿足現代高層建筑需求，故高層建筑設計時應做好消防登高面設置和避難層設計。消防登高面應結合消防建筑高度及消防工作實踐合理性進行設計，合理選擇消防登高場地，盡量降低建設難度。因高層建筑距地高度較遠，火災發生時無法利用電梯疏散。

實際設計過程中，考慮到安全因素，設置避難層不僅可最大程度減少逃離距離，還可降低投資成本。從我國高層建筑設計實際情況看，避難層主要分為與設備層結合設計和專門設計2種方式，前者占地面積小且能提供避難功能，但設計相對復雜，后者可在火災發生時提供專業避難設施。應根據高層建筑的實際情況確定設計方式，若建筑總高度超過100m，須嚴格按照規范設計避難層，多選擇12～15層區域設計首個避難層，依次規律設置其他避難層，通常采用全敞開、半敞開及封閉式的設計方式：全敞開避難層的圍護結構需全部敞開，故多存在于建筑頂層；半敞開避難層周邊的圍護結構設計需留約1m的防護墻，頂端通氣窗可自然通風，確保人員在等待救援過程中不受煙氣危害；封閉式避難層設計重點在于防火墻，保證墻體的高耐火性，此外，照明設備、暖通和排煙等系統也是避難層不可或缺的設計要素。

4.5 應急照明和指示標識設計

應急照明和指示標識設計極為重要，需保證人員在逃生疏散過程中的正常照明，疏散指示標識需有連續性，安全逃生出口的指示方向也應堅持就近設計原則，盡可能摒棄雙向疏散標識，避免火災發生時，因標志不明確延誤逃生時機。沿疏散走道設置的燈光疏散指示標識，需保證間距在20m內，帶形區域的燈光疏散標識需保證間距在10m內。在人員較多的重要場所內，需設置不間斷發光的逃生標識，為疏散提供最大便利。

5 結語

高層建筑消防安全疏散設計是一項關乎人民生命財產安全的工作，要充分考慮高層建筑的實際情況，確保消防設計科學合理，消防設計時一定要嚴格執行各項消防規范要求，為人民生命財產安全提供可靠保障。