高層建筑消防防火排煙設計研究(2)

張帆

摘要：隨著社會的飛速發展，高層建筑的數量與日俱增，高度也是越來越高，功能也越來越多樣化，再加上部分微小型公司的入駐，使人流量和物資堆積越來越密集。大部分高層建筑內部結構復雜，甚至存在私自改建（如隔斷）的情況，雖為人們帶來一定的便利，但其建筑特點會引起許多潛在的消防隱患，一旦發生火災，可為救援工作帶來巨大困難。防火排煙是高層建筑消防措施中的重要組成，通過隔離明火和煙霧，可一定程度上為受困人員爭取救援時間，且在火災剛發生時，可通過防火排煙設置，爭取疏散時間，最大程度降低財產損失，保障人員生命安全。因此，必須重視高層建筑防火排煙設計，優化建筑設計水平，消除安全隱患。

關鍵詞：高層建筑;防火排煙設計;問題探討

隨著城市化的迅速發展，各種高樓大廈拔地而起，使城市建筑向綜合性高層方向發展。但大部分高層建筑為迎合當前部分人的審美和滿足開發商多售房要求，高層建筑多存在外部泡沫裝飾、內部房型緊湊、結構復雜等特點，一旦發生火災，存在救援難度大的局限，嚴重損害人民的生命財產安全[1]。再加上火災來臨后，燃燒物產生的濃煙，降低可視度，受內部結構復雜等因素影響，人群疏散或避火時，較難在短時間內逃離建筑，且可能受煙霧影響產生意識模糊或昏迷、誤入明火區，以及在吸入有毒煙霧后喪失行動能力而被燒傷甚至燒死。即便受困人員得到及時救援，逃離火災現場，在受困期間內吸入過多濃煙可導致肺組織受損，降低受困人員的肺功能。相關統計表明，大部分火災受困人員因煙霧窒息而死的占火災死亡原因的85%以上[2]。且對于高層建筑而言，一旦發生火災，大部分消防云梯難以到達起火點實施滅火救援，救援準備工作時間較長，導致救援工作難度增大[3]。最后，高層建筑受建筑形態影響，發生火災后，電梯井、樓梯通道及其他管道井等可產生“煙囪效應”，增加火勢，進一步增加救援難度和事故損失。因此，對于高層建筑而言，防火和排煙均屬于當前高層建筑消防設計中的重要內容。

1? 當前高層建筑消防防火排煙常見設計問題

高層建筑發生火災時，不同樓層住戶面臨的危險程度也有一定差異，一般情況下，發生火災時，較低樓層的人員更易逃離建筑，若建筑內部結構復雜，再加上煙霧影響視野，及濃煙毒性等，可使人們出現精神恍惚，迷失方向，進而陷入更大的危機[4]。發生火災時，受困人員也需采取自救措施，等待消防救援，因此，在進行消防設計時，應圍繞如何防火排煙等問題展開設計，以避免火災事故，而目前高層建筑消防防火排煙的常見設計問題如下：

1.1? 消防設備不足

大部分高層建筑內部空間較大，人員眾多且分散，當火災發生時，大部分人難以第一時間接收危險通知，這不僅導致人員錯過最佳逃生時機，也可能在逃生過程中因不知具體起火位置，而陷入更大的危險[5]。這主要是因為，當前大部分高層建筑的安全報警系統并不完善，或火災發生頻率較低，物業公司缺乏危機意識，導致大部分報警系統形同虛設，物業公司未進行定期維護和檢查，使其在關鍵時候無法起到救火作用。報警設施設置位置過于隱蔽，難以在第一時間發揮作用[6]。

1.2? 建筑材料不達標

大部分高層建筑為了造型美觀，未考慮到建筑材料的防火性，或設計人員缺乏消防知識，在建筑材料選擇時，選擇了不符合阻燃性和抗火性較高的建筑材料。高功率等電器的大規模使用，導致電路高負荷運轉，為火災埋下隱患[7]。隨著時間的推移，建筑材料長年累月地使用后，內部電路及相關設備嚴重老化，極易引發火災，且大部分電線設置為迎合美觀，多位置隱蔽，若沒有定期排查或排查不到位，也會為火災埋下隱患。

1.3? 自然排煙窗設計不合理

由于大部分高層建筑同時具備多種功能，內部結構較為復雜，人員眾多，若缺乏排煙系統的設計，一旦發生火災，煙霧可在短時間內達到影響視線的程度，若人員疏散不及時，極易因濃煙嗆咳或窒息。因此，排煙窗是濃煙聚集的關鍵，若空氣向內涌動，對外無法形成空氣流通，火災發生時，煙霧在內外氣壓差異下就會向內噴涌，不僅嚴重影響被困人員的氧氣需求，還可能因影響視線出現踏空、崴腳甚至踩踏等危險事件[8]。而當前大部分高層建筑均未對此進行特殊設計，煙霧和火勢蔓延時，無法進行有效隔絕。即便遵循國家相關規范設置高層排煙窗，但在實際應用過程中，單靠人工開啟自然排煙裝置顯然不現實。而自動感應裝置的排煙窗價格昂貴，大部分高層建筑中均未普及，多為側拉窗結構，火災來臨后難以起到排煙效果[9]。

1.4? 排煙系統設置不合理

我國對于高層建筑防火有明確規定，高度≥50m以上的公共建筑、高度≥100m以上的居住建筑，及未安裝自然排煙設置的建筑中，需設置機械排煙系統[10]。高層建筑中的裙房及消防電梯間前室等位置，是排煙系統設置區域，在火災發生時處于正壓狀態，避免增大火勢和促進煙霧散出，以此減輕救援壓力，增加救援效率。當前大部位高層建筑的常閉式防火門及樓梯間常處于開放狀態，一旦突發火災，難以保障樓梯通道處于正壓狀態，且難以排查哪個樓層樓梯門或防火門處于開放狀態，導致排煙系統無法起到散煙作用[11]。再加上，大部分高層建筑在排煙系統的建設工程中，為減少成本，未選用符合國家標準的相關材料及系統，導致火災發生時影響排煙效果。

1.5? 監管制度不健全

正常情況下，高層建筑的消防防火排煙設計的監管制度是以實踐經驗為基礎，而當前大部分監管制度存在不健全或執法不嚴等局限，進而導致高層建筑的消防防火排煙設計缺乏嚴格的制度管理，再加上某些無良開發商以自身經濟利益為目的，忽視建筑工程品質，對建筑材料的選擇不合理及對消防設計不關心等，為后續的火災埋下隱患[12]。一旦出現問題后，不健全的監管制度無法明確追責，導致消防防火排煙設計規范難以開展。

2? 高層建筑防火排煙設計對策

2.1? 建筑材料選擇

當前，高層建筑主要由鋼筋砼構成，這種結構的穩定性好、強度高、性能佳且造價相對較低，因此是房屋建設的常用建筑材料。但此材料抗火性能不佳，有相關研究表明，一旦發生火災，火災現場溫度高達400～700℃，鋼筋的抗拉性、強度和負載能力在此高溫影響下會大幅下降，進而出現嚴重變形，影響建筑物的穩定性，甚至導致坍塌。因此，在高層建筑的材料選擇中，首要考慮的就是建筑材料的難燃和抗火性[13]。高層建筑的設計人員應根據設計規范進行區域劃分，再根據不同區域選擇合適的建筑材料，充分考慮所選材料及配件在火災影響下的受損程度。在火災來臨時，最大程度降低鋼筋受損程度，保障建筑穩定性，為受困人員爭取救援時間和疏散時間。

2.2? 建筑排煙設計

在建筑排煙設計中，首先要考慮的就是火災發生后的煙霧高度、毒性及溫度等。在火災發生時，其熱浮力作用會帶動煙霧上升，上升至頂層后即擴散形成煙層，若遇到墻壁等擋煙垂壁時煙層會逐漸下降[14]。隨著火災持續時間越長，煙霧會逐漸增大，煙層厚度逐漸增加，若沒有有效的排煙系統，煙層不僅會逐漸增厚，還會持續加溫，高溫煙霧不僅會對被困人員產生傷害，對消防員的救火措施也會產生不良影響。再加上火災中的焚燒物復雜，煙霧的刺激性和毒性極有可能降低消防滅火有效率，因此，排煙系統極為重要?？茖W合理的排煙系統應是緩解煙層增厚的前提下，延緩煙層加溫時間[15]。受火災高溫影響，排煙系統的通風管道材料應選用不易燃材料（如離心玻璃棉等），排風機易選用離心風機，確保在高溫條件下，排風機仍可持續工作。合理的排煙系統可通過減輕煙霧濃度，有效降低煙霧毒性，避免多種有毒氣體產生互相增強效果，進而為被困人員爭取更多的救援時間及保障救援人員的人身安全[16]。一般來說，只要煙霧濃度為可視濃度，能保證最低可見度，即可將煙霧毒性維持在人員可忍受范圍內。

3? 其他防火設計

3.1? 設計合理的防火單元

合理的防火單元對高層建筑這種架構復雜的建筑體系具有較高的防火效果，防火單元是指將防火區域分割為獨立的單個細小單元，并對每個單元分別采取防火對策，而防火對策中最重要的就是做好防火分隔，以便在火災發生時，利用防火單元起到滅火和隔離火勢的作用，避免火災蔓延，增加救援時間和降低人員財產損失[17]。防火分區一般分為垂直分區和水平分區兩個部分，一般是利用防火墻、防火卷簾及混凝土樓板等。其中垂直防火分區多采用具有難燃性的水泥樓板等做分隔，而水平防火分區多采用防火墻、防火門及防火卷簾等分隔措施將各樓層在水平方向上分隔出防火區域，以此避免火災在樓層內平行蔓延。高層建筑的室內面積大，住戶家居用品較多，一旦發生火災，各種易燃物品會大幅增加，而通過合理的防火單元設計，將各個建筑聚集單元分為各個獨立的防火單元，并在其防火單元內設置消防系統（噴水、排煙等），保障火災發生時可及時控制火勢，并避免火災在不同防火單元中蔓延，爭取人員疏通時間。

3.2? 加強高層建筑消防驗收標準

由于高層建筑的火災危害過大，為降低火災發生率及降低火災發生可導致的嚴重后果，加強高層建筑消防驗收標準極為重要[18]。因此，在高層建筑的建筑初期，就應提前進行消防圖紙審核，并在建筑期間，由專業的住建工作人員親臨施工現場，參與到消防相關設計工作中，及時給予質量指導并因地制宜進行糾正，從根本上保證建筑消防系統的實用性和應用價值。且在正式驗收時，建筑消防驗收部門應從建筑工程的特點入手，構建高層建筑完善的消防施工管理體系，將高層建筑消防建設、質量控制和驗收標準等工作責任落實到位，確保整個高層建筑的驗收質量有據可依，各個驗收環節的驗收質量有所保障，同時設立監督管理部門，避免徇私舞弊等事件發生。

4? 總結

我國人口密度較大，隨著經濟的飛速發展，城市化進程的不斷加快，土地資源緊缺，高層建筑越來越多，高層建筑在一定程度上能夠節約土地資源，降低成本，同時呈現繁榮發展的建筑優勢，但在此過程中，保障建筑消防安全是首要重點[19]。但近幾年，高層建筑火災頻發，此類火災危害較大，對人民的生命安全和財產安全有著嚴重的威脅。因此，在高層建筑中一定要做好防火設計，尤其是做好消防排煙設計，對保證高層建筑中人員的生命安全至關重要。在傳統體制基礎上優化高層建筑的防火排煙設計，加強設計科學性、有效性，是迎合當前新形勢經濟發展和社會進步的重要基礎[20]。

5? 結語

綜上所述，在高層建筑設計中，結合建筑地理方位及內部結構，重視消防防火排煙設計、選用正確建筑材料、合理部署救火設備，是保障建筑安全，降低人員財產損失的重要關鍵。

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Research on design of fire prevention

and smoke extraction in high rise buildings

Zhang Fan

（Binhu District Fire Rescue Section of Wuxi Municipal，Jiangsu Wuxi? 214000）

Abstract：With the rapid development of society， more high-rises are under construction with higher height and more functions. Besides， many small and micro groups? stationed in these buildings intense the density of people and materials. The internal structure of most high-rise buildings is complex， and there is even unauthorized reconstruction （such as partition）， these structures bring convenience for people， and also raise potential risks that may causes difficulties for rescue tasks.Facilities for fire prevention and smoke discharges are vital for high rise buildings. These equipments could help people who strucked in buldings have enough time to evacuate from buildings and lowen the losses of property? and ensure people's safety. Therefore， we must pay more attention to these facilities in high rises and upgrade the design of smoke exhausting system， so as to eliminate potential dangers in the end.

Keywords：high rise buildings;fire prevention and smoke exhaust;

Problems and discussion