建筑防火設計在民用建筑設計中的運用

金新力

隨著我國經濟的快速發展，人們對民用建筑的設計工作提出了越來越高的要求。在針對民用建筑進行設計的過程中，相關設計人員要合理劃分建筑物內部結構，合理規劃火災疏散通道，防止火災擴散到其他地區，保障建筑內部和周圍居民的生命財產安全。現階段的民用建筑中，防火隔離技術是非常常見的防火設計技術之一，該技術的存在一方面可以最大限度地減少火災帶來的損失，降低消防工作的難度，另一方面也可以為住戶提供安全的豎向分隔空間，可以起到防止火勢蔓延的功效。

1 民用建筑發生火災時的主要特點

隨著經濟的發展和科學技術的發展，當前我國的建筑業水平得到了顯著提高，人們的生活質量得到了很大程度的改善。近年來，隨著一座座摩天大樓拔地而起，城市面積不斷向外擴張。但是在城市規劃建設的過程中，民用建筑，尤其是高層民用建筑的耐火性以及防火設計效果，都或多或少存在一些問題。與其他建筑類型對比，民用建筑發生火災后，其特點表現在以下兩方面[1]。

1.1 人員疏散難度較大

在民用建筑中，特別是高層民用住宅，其設計高度一般都在24 m 以上，部分居民樓甚至高達30 m，樓層內部住戶人數較多，存在一層多戶現象。如果高層民用建筑發生火災，其消防通道狹窄，可能會導致走廊內部產生較多有害的煙氣，容易影響人員疏散工作。同時，高層建筑通常會有水暖井、電井等設施，如果缺乏合理的劃分，火勢很可能會在短時間內蔓延開來，使居住在頂樓的住戶無法及時逃生，給其生命健康安全帶來嚴重危害。

1.2 火勢蔓延速度快

當高層民用建筑發生火災時，若不及時采取防火隔離措施，火勢會快速蔓延。結合大量的案例進行分析可知，現階段大部分的民用建筑保溫層采用的都不是A級保溫材料，應用A 級保溫材料可以有效地起到預防火災的效果。高層建筑的樓層較高，住戶人數較多，傳統的消防云梯高度有限，同時消防水炮、水槍也不可能發揮到最大的滅火作用。此外，高層民用建筑周圍都有一定數量的裙樓，裙樓的存在會使消防救援工作變得更加困難。

2 現代城市民用建筑防火設計現狀

2.1 耐火穩定性不足

高層民用住宅對建筑結構的防震、防火、防災等性能要求要遠遠超出普通的多層建筑，甚至比其他建筑更加苛刻，所以高層民用建筑對建筑材料的耐火性能也有了更高的要求。目前，在高層住宅的實際設計中，部分設計人員過分注重降低投資成本，忽略了消防安全工作，沒有及時地將各種消防技術應用到實際的建筑設計過程中。因此，相關單位應進一步加強對高層住宅的消防設施建設，并不斷完善相關的法律法規，以此來有效提升高層民用建筑的防火性能。

2.2 對防火材料的控制能力不足

就高層民用建筑的防火材料控制情況來看，在實際的建筑設計過程中，由于相關設計人員沒有嚴格按照規范設計有關建筑構件的耐火極限，沒有明確各種保溫建材（尤其是二次裝修）的耐火等級，或任意降低其耐火等級，這對高層住宅的防火安全構成了很大的威脅[2]。

2.3 保溫節能與內飾問題

在高層建筑外墻保溫施工設計的過程中，人們非常注重保溫材料的節能性和環保性。科學的保溫層施工技術不僅可以起到環保的效果，同時可以提升建筑的質量。但是，很多建設方為了節約施工成本，往往在保溫材料中使用廉價的可燃材料。根據《建筑設計防火規范（2018 年）》（GB 50016—2014）可知，設計人員不得在外墻保溫層中增加易燃材料，但結合大量實際案例可知，在建設過程中，施工單位有時會使用劣質保溫材料進行外墻保溫建設，一定程度上增加了火災安全隱患。

3 防火設計理念在民用建筑設計中的運用

3.1 建筑設計中平面布局對建筑防火的影響

相關設計人員在進行民用高層建筑平面設計時，必須嚴格遵守有關消防法規，保證建筑的平面設計和布局符合《建筑設計防火規范（2018 年）》（GB 50016—2014）中的要求。針對不同的區域，其平面布置也不盡相同。如針對商場進行平面布置的過程中，商場是人員和物資高度集中的地方，一旦發生火災，做好應急疏散工作就顯得尤為重要。一般情況下，商場的高度不宜超過3 層，這樣才可以保證相關人員能夠安全有序撤離。在針對幼兒園這類民用建筑進行防火設計的過程中，因為幼兒眾多，且逃生能力很差，所以不能將幼兒園設置在高層建筑中。通常，幼兒園多為3 層及以下建筑，而且為了保證幼兒能夠安全有序疏散，必須設置一個直通室外的安全出口[3]。

3.2 建筑防火分區、安全疏散以及救援設施

高層建筑的地上防火分區最大建筑面積不能大于1 500 m2，地下及半地下室的最大建筑面積不能大于500 m2。在大樓內部安裝消防自動滅火裝置后，防火分區的面積可以擴大1 倍[4]。在實際設計過程中，設計人員要根據實際需求進行防火分區的合理劃分。當民用建筑內部設有電梯、開放式樓梯等可供上下相通的出入口時，防火分區的建筑面積要按上下疊加計算。若超過一層的防火區域，則要與周邊的連接空間進行防火隔離。

商業在使用防火墻的時候，可以使用防火卷簾隔斷。在商業、公共建筑中，卷簾門使用的是不易燃材料，所以在消防設計工作中必須使用防火卷簾。防火卷簾有防火、防煙的功能，在發生火災時防火卷簾可以自動控制，也可以通過手動控制，應用高等級的防火卷簾可以有效防止火勢蔓延。通常，防火卷簾不應設置在狹窄、密閉的空間周邊區域，可以將其設置在電梯、走道、管井的檢修門周圍等。為了確保防火卷簾在使用中不被遮擋，工作人員應在防火卷簾的底部寫上“嚴禁在卷簾下面堆放物品”的標識，并安排專人定期或不定期地對其進行維護、檢查，以確保防火卷簾能夠正常運行[5]。

另外，除了天井之外，在消防分區寬度不超過30 m 的情況下，防火卷簾的寬度不得超過10 m。根據建筑的高度、規模、使用功能及防火等級等因素，相關設計人員應在民用建筑中合理安排疏散通道和避險區域。對于建筑高度超過27 m 但不超過54 m 的民用建筑，必須有一條直接通往屋面的樓梯作為逃生通道，并利用屋面將各單元之間的樓梯連接起來，并在單元之間安裝防火墻。針對高度超過54 m 以上的建筑，設計人員要在每一棟樓設置一個避難間。針對建筑高度超過100 m 以上的民用建筑，設計人員還要注意合理設計避難層。例如，設計人員可以根據實際情況，在高層的每一個防火分區內配備一部消防電梯；或者在各樓層的疏散樓梯附近設置對應的應急設備。在建筑高度超過100 m、標準層超過2 000 m2的公用建筑物上，設計人員應在樓頂增設直升機停機坪[6]。

3.3 高層民用建筑的防火技術措施

將高層民用建筑耐火技術應用于高層民用建筑的設計中，可很好地解決建筑物的構造問題，但其又往往被設計者忽略，導致建筑存在一定的火災隱患。如對于L 型、C 型高層民用建筑，由于其內部拐角處不適合做窗戶，若設計者將窗戶設在高層建筑的轉角處時，窗戶之間的最小邊沿水平間距應不小于4 m。此外，若建筑墻體的一面設有一側固定防火窗，則不需考慮橫向間距；對于緊靠防火墻左右側的窗戶，設計人員應將最小邊距控制在2 m 以內，若相鄰防火墻與窗戶的水平間距小于2 m，設計人員應按實際情況設計、固定乙級防火窗。

建筑變形縫在火災中能起到很好的拔火作用。如果填充物是易燃的，那么火焰就會從變形縫中的易燃物中蔓延開來，而煙霧會通過變形縫等垂直結構的裂縫，擴散到整個大樓。所以，在變形縫的填料和變形縫的結構基礎上，設計人員必須使用不燃或者難燃的材料。

例如，以聚苯乙烯和聚氨酯為芯材的金屬夾芯板是一種常見的易燃材料，非常容易誘發火災事故，而且一旦發生火災，很容易蔓延。新的防火規范對金屬夾芯板芯材的阻燃性能提出了更高的要求：在建筑工程中，非承重外墻、房間隔墻、房屋樓板等必須使用金屬夾芯的芯材，其芯材必須是不可燃的A 級材質，并且其防火極限必須滿足本規范的相關規定。需注意的是，上人屋面板材因其結構和承載能力的局限，不能滿足本規范的相關防火要求，因此未使用金屬夾芯板[7]。防火隔離帶示意如圖1 所示。

圖1 防火隔離帶示意

公共建筑封閉樓梯間的內墻、防煙樓梯間的前室，消防電梯前室除疏散門、外窗外，不得再設其他洞口；消防電梯須確保各樓層均可停泊，并將前室設在外墻附近，與室外出口相距不超過30 m。同時，設計者也要考慮火災對鋼筋的影響。建筑結構在火災中會產生一定的變形，使其與混凝土之間的結合強度降低，設計人員應根據具體情況適當增加鋼筋的保護厚度，以提高建筑物的防火性能。

3.4 建筑材料的選擇與應用

在選用建筑材料時，很多施工單位沒有考慮材料的耐火特性，只將建筑材料價格作為首要因素，導致很多未達到防火要求的建筑材料被用于高層民用建筑，從而使建筑在施工過程中存在潛在的火災風險。

很多建筑材料的組成比較復雜，特別是裝飾材料，一旦燃燒就會釋放出大量的煙霧和毒氣，這些有害氣體不但會對人體健康造成極大的威脅，而且還會對人員的逃生和救援工作造成一定的不利影響。因此在建設高層民用建筑時，設計人員應充分考慮建筑材料的耐火性，在性能與造價之間做出合理的取舍，以確保建筑工程建設及投入使用后的消防安全。例如，設計人員在設計民用建筑時可以應用新型的防火玻璃材料。

隨著社會各個領域的飛速發展，常規的防火隔離技術已不能滿足現代建筑的需要。傳統的防火隔離技術主要是為了防止火勢蔓延，給居民提供足夠的逃生時間，但一旦發生火災，建筑內的環境往往很難控制，很容易出現安全事故。為了適應高層建筑和現代商業場所的消防安全要求，相關人員需要對消防技術進行有效的創新和變革。但是，防火隔斷技術的革新絕非易事，既要與現代建筑的需求相適應，又要結合自身的實際情況進行創新。例如，設計人員可采用防火鋼化玻璃及防火泡沫代替防火墻、防火卷簾門，既能達到防火隔離的效果，又能滿足建筑的空間需求。當建筑發生火災時，向火面的玻璃噴嘴內部會在高溫下發生反應，其內部泡沫會膨脹10 倍，形成一種堅韌的乳白色泡沫狀阻燃膠片，可有效地阻擋火焰，將熱量和有害氣體隔離開來[8]。

需要注意的是，鋼化玻璃應該由專業人士嚴格遵守有關規定及要求進行安裝，否則會造成鋼化玻璃噴嘴失效或產生不良影響。另外，安裝的鋼化玻璃要符合質量標準，至少要有6 mm 的厚度，并使用不燃燒的硅膠或密封膠將玻璃粘合在一起，不能留下任何空隙。同時，玻璃噴嘴的靈敏度要高，可檢測環境的溫度，當環境溫度超過70 ℃時，噴嘴就會自動啟動，同時要確保鋼化玻璃的耐爆性，否則會因為高溫而破裂導致更大的損壞。此外，噴嘴必須在鋼化玻璃上均勻分布，保證其自主性和穩定性，從而使噴水溫度得到最好的控制，從而充分提高鋼化玻璃的隔熱性[9]。

4 結語

在民用建筑的設計和施工中，設計人員一方面要合理利用土地，以避免不必要的資源浪費，另一方面要從建筑本身的角度進行設計來美化城市的環境。設計人員在提高大樓的耐火性能的同時，還應加強對其設計和施工活動的關注，以防為主、防消并舉。要使建筑從開始的設計活動到最終的施工作業都貫徹落實安全原則，做到嚴格管理，預防火災、防止火災，盡可能地降低火災的損失。