高層建筑防火工作分析

摘要：現(xiàn)階段，社會經(jīng)濟的發(fā)展加速了城市化進程。在城市現(xiàn)代化建設中，高層建筑工程量顯著增多，其潛在安全隱患也需要引起重視。火災是眾多隱患中危害性最大的，所以做好高層建筑的防火工作是重中之重。文章分析了高層建筑防火工作，闡述了引發(fā)火災的原因和防火工作中出現(xiàn)的問題，并提出了高層建筑防火工作的相關(guān)設計，希望對相關(guān)工作有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防火工作；分析

當前國內(nèi)的經(jīng)濟迅猛發(fā)展，特別是一些發(fā)達城市，經(jīng)濟發(fā)達、城市人口基數(shù)大、增長速度快，但由于土地資源有限，很多建筑商將項目重點轉(zhuǎn)向高層建筑。高層建筑能夠承載更多人口，但正是由于人員數(shù)量多，一旦發(fā)生類似于火災的突發(fā)狀況會明顯增加疏散和撤離工作的難度，若處理不當極容易造成人員傷亡和社會公共財產(chǎn)的損失，為此，應該深入分析高層建筑防火工作問題與原因，找到問題的根源，從而采取針對性的解決措施[1] 。

一、高層建筑火災的特點

（一）誘發(fā)起火因素較多

對于高層建筑物來講，自身建筑面積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜且內(nèi)部人員的聚集性較強，建筑使用的大多數(shù)裝修材料是易燃易爆材料，以上均屬于高層建筑起火的隱患[2]。

（二）火災時火勢蔓延快

在高層建筑中，樓道、排氣管道、電梯井、管道井等縱向的管道較多，若建筑過程中未科學處理防火分隔，一旦發(fā)生火災，縱向管道均會成為加速火勢蔓延的最佳途徑[3]。尤其是酒店、綜合樓、檔案館、圖書館、實訓室等可燃物較多的場所，火災發(fā)生后火勢很容易迅速蔓延。

（三）疏散人員難度大

由于高層建筑樓層較多，人員疏散所需時間較長。在火災發(fā)生狀態(tài)下，建筑內(nèi)電梯由于自身結(jié)構(gòu)原因絕大多數(shù)處于暫停使用狀態(tài)，所以在高層建筑發(fā)生火災時最主要的疏散方式就是樓梯步行迅速轉(zhuǎn)移，但樓道內(nèi)混煙氣后會使得疏散的速度明顯受到影響[4]。除此之外，大部分人并未切身經(jīng)歷過火災，一旦有火災發(fā)生很容易出現(xiàn)恐懼與不知所措的狀態(tài)，導致受驚嚇人員在擁擠狀態(tài)下增加疏散工作有序進行的難度。

二、高層建筑防火工作中出現(xiàn)的問題

國內(nèi)很多高層建筑自設計、施工至交付后裝修全過程都存在內(nèi)在安全隱患，若正式交付使用前未進行徹底排查，很容易在使用中出現(xiàn)一系列防火問題[5]。防火安全隱患集中表現(xiàn)為：（1）很多高層建筑裝有玻璃幕墻，由此種材料制成的外墻因材料易碎，很容易在后期使用中破碎而產(chǎn)生掉落；（2）有些高層建筑裝修過于奢華，建筑材料大量堆積，一旦發(fā)生火災很容易成為嚴重的安全隱患；（3）部分建筑防火手續(xù)審批和審核過程繁多復雜；（4）高層建筑在設計方面未考慮到消防安全重要性，致使后期安裝的消防設施不能完全匹配；（5）高層建筑內(nèi)部人群未參與火災安全知識普及和學習，火災發(fā)生后會因安全防護意識薄弱而增加疏散和救援的難度。

三、火災對于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響

（一）對鋼結(jié)構(gòu)的影響

在高層建筑中鋼型材料的使用率較高，一旦發(fā)生火災后，鋼型材料由于自身結(jié)構(gòu)原因，其屈服、抗壓強度以及彈性模量等力學性能會隨火勢蔓延下降，且在短時間內(nèi)達到剛性材料的極限，最終損壞建筑結(jié)構(gòu)層面[6]。大部分高層建筑因剛性結(jié)構(gòu)未采取防護措施，其耐火性所承受的時間不足15分鐘，在火災溫度高于200℃的情況下剛性材料會發(fā)生藍脆、徐變等現(xiàn)象，在溫度達到300～400℃之間時，高層建筑內(nèi)部剛性材料的強度會急速下降，當溫度超過400℃時，剛性屈服強度會迅速降低并且低于室內(nèi)溫度下材料強度的一半；當溫度高達600℃時，高層建筑內(nèi)部所有材料就均會喪失強度和原有剛性。通常情況下，大型火災溫度會達到1000℃，此時高層建筑結(jié)構(gòu)強度急速下降并產(chǎn)生形變，最終會引發(fā)坍塌事故。

（二）對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響

高層建筑發(fā)生火災時對建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響基本可以分為兩類：第一類是發(fā)生火災時整體結(jié)構(gòu)中的某一構(gòu)件受損，比如說在建筑結(jié)構(gòu)表面的混凝土受熱開始脫落、火災位置出現(xiàn)裂縫；第二類就是高層建筑中梁柱整體結(jié)構(gòu)受升溫影響產(chǎn)生一定程度上的結(jié)構(gòu)形變，進而使建筑結(jié)構(gòu)被損壞[7]。當鋼筋混凝土內(nèi)部鋼筋低于200℃時，即便發(fā)生火災且火勢很大，其內(nèi)部強度下降的速度也相對緩慢，當溫度在200～450℃時，強度會隨著火勢有明顯變化，當火勢溫度上升到450℃時，剛性強度會隨火勢呈線性下降。

四、高層建筑防火工作的有關(guān)設計

在高層建筑防火工作的設計過程中最關(guān)鍵的就是要確保建筑的整體結(jié)構(gòu)具有較強的防火性，這體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，要盡可能避免發(fā)生火災時結(jié)構(gòu)的損壞，最大限度地減少火災過程中人員傷亡和高層建筑整體結(jié)構(gòu)破壞；第二，一旦火災發(fā)生，要盡量減少受火災損壞結(jié)構(gòu)的維修費用，縮短修復周期，保證高層建筑盡快恢復使用，間接性挽回經(jīng)濟損失；第三，在建筑設計的過程中要節(jié)約用料，從結(jié)構(gòu)入手展開深入分析，盡可能提高高層建筑的結(jié)構(gòu)安全性。現(xiàn)階段，絕大多數(shù)高層建筑的設計以鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)為主，所以有必要對其設計展開進一步分析。

（一）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設計

在國內(nèi)的高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的使用較為常見，在防火材料的選擇方面通常會使用防火性較強的涂料、發(fā)泡防火漆或是在常用設施表面包裹防火層。裸露在外的鋼結(jié)構(gòu)材料通常選用防火噴涂法進行處理，具體指的就是在高層建筑的剛性結(jié)構(gòu)表面噴涂一層具有防火性的涂料，使其結(jié)構(gòu)的耐火性得以增強。發(fā)泡防火漆與噴涂法有所不同，防火漆主要是由成膜劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等材料綜合運用而制成的一種能夠抵抗火災的噴涂材料[8]。這種漆和最常使用的油漆相比，在物理屬性方面基本沒有顯著區(qū)別，最明顯的不同在于漆面固定干燥之后，防火漆表面形成的漆面能夠有效隔絕高溫，即便遇到明火也能夠避免燃燒到涂有防火漆的可燃物，因此在建筑結(jié)構(gòu)中運用這種漆面能夠使防火效果明顯增強。在設施表面包覆防火層通常會采用兩種方法：現(xiàn)澆成型和噴涂法。現(xiàn)澆成型基本上以實體鋼筋混凝土為主，這種類型的鋼筋混凝土外表面通常都會有一層鋼絲網(wǎng)或者是鋼筋，這樣能夠有效防止由于結(jié)構(gòu)或者環(huán)境影響而產(chǎn)生的形變形成，保證整體結(jié)構(gòu)的完整性。噴涂法則是對建筑鋼結(jié)構(gòu)表面進行噴涂以形成一層保護層，噴涂過程中可以使用石灰水或者是石膏砂漿，還可以使用珍珠巖、石棉等。

（二）對鋼筋混凝土的設計

當高層建筑發(fā)生火災時，建筑中混凝土的結(jié)構(gòu)強度來源于鋼筋與混凝土之間的摩擦力、水泥之間的膠結(jié)力、二者之間在物理作用下的咬合力。針對這種情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防火設計中應使用強度大且質(zhì)量達標的混凝土，具體的操作方式：使用活性細粉、耐熱粉煤灰以及減水劑以提升混凝土結(jié)構(gòu)的整體強度，在保證其強度達到預期的標準時盡量減少水泥使用量；在建筑過程中要選擇使用高溫條件下結(jié)構(gòu)依然不發(fā)生變化的材料；增加建筑結(jié)構(gòu)保護層的厚度，使保護層的耐性達到最大，盡可能減少由于鋼筋受熱產(chǎn)生物理形變所引起的混凝土結(jié)構(gòu)損壞發(fā)生；將防火材料適量噴涂在注入鋼筋混凝土樓板下方，進而在火勢蔓延時能夠有效實施阻隔。

（三）設計合理的防火區(qū)域

在高層建筑防火工作中，要格外注意防火分區(qū)與間距，防火分區(qū)設計的合理化可以有效減緩火災發(fā)生時火勢的蔓延速度，并能得到一定的控制，減少由于火災造成的人員傷害和社會公共財產(chǎn)的損失，同時也能為消防滅火救援爭取更充足的時間。防火區(qū)域的劃分分為水平和垂直兩個區(qū)域，其中水平區(qū)域是通過具有防火裝置的墻體、卷簾門以及注有混凝土的樓板進行搭建。垂直防火分區(qū)通常采用抗火系數(shù)較高的樓板或者窗檻墻貫穿于防火區(qū)域，例如電梯、樓道等。

（四）設計安全疏散通道

對于高層建筑來講，消防安全是整個建筑的重中之重，對此，要設計相關(guān)的安全疏散通道。建造高層建筑安全疏散通道時要注重防火設計，安全疏散通道的目的就是為發(fā)生災害時高層建筑內(nèi)部人群能夠快速、安全地撤離并在火勢蔓延之前確保所有人員安全到達指定位置。所以在設計時要注重安全疏散管道的出口、疏散通道的數(shù)量、通道的寬度、設計的位置以及通道到達安全區(qū)域的位置，各防火區(qū)域要設置多個出口大門，人員疏散時撤離的路線到安全出口大門的距離一定要最短，在疏散通道的選擇上盡量選擇樓梯形式，在疏散的方向上也要做到雙向甚至是多向，并保證疏散時人員之間要留出足夠大的空間，避免由于疏散擁擠造成人員踩踏事件發(fā)生。在防火設計的過程中還要注意要設計防煙專用的樓梯間，增設應急照明燈以及疏散標識等。

（五）設計防排煙系統(tǒng)

高層建筑一旦發(fā)生火災，不僅火勢會對人員造成一定的傷害，煙氣也是最主要的危害因素，對此要在高層建筑中建設消防排煙系統(tǒng)[9]。垂直管道井是火勢爆發(fā)時火勢豎直擴散的唯一渠道，在建筑出現(xiàn)火災的情況下，電梯井則是內(nèi)部人員暫時躲避的良好地點。消防專用電梯間是火災發(fā)生時消防隊員迅速進入高層建筑內(nèi)部的良好途徑，也能夠避免煙霧在管道中擴散，確保救援人員和臨時避難人員的人身安全。高層建筑在建筑設計過程中需在樓梯間和管道井處設置高壓排風裝置，并將裝置設置成火災自動觸發(fā)模式，這樣一旦發(fā)生火災，高壓排風裝置能夠立即運轉(zhuǎn)，借助巨大抽力將樓梯間、管道井內(nèi)的因火災產(chǎn)生的煙氣排出，并注入新鮮的空氣，在裝置高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下也可防止煙氣再次通過管道流入其中。此外，需在建筑內(nèi)部標注高壓排風裝置的位置，對此區(qū)域加強日常的巡視和監(jiān)督，定期開展消防設施的日常維護保養(yǎng)和更換工作，確保發(fā)生火災等突發(fā)狀況時裝置能正常運行。

（六）防火儲水設計

若建筑物的水壓與水資源儲備量不足則會對防火工作的開展產(chǎn)生不利影響。為此，在建筑防火設計方面，應增加設置建筑儲水設備，科學設置專業(yè)消防給水途徑，在建筑內(nèi)部設置備用水箱，以免引起給水系統(tǒng)壓力不足的問題而致使火勢蔓延，盡可能降低建筑滅火狀態(tài)下斷水故障的發(fā)生率，使得建筑滅火裝置水資源充足，進而確保建筑內(nèi)部人群的生命財產(chǎn)安全。

（七）建筑防火墻設計

建筑防火墻體設計在建筑物的防火設計中同樣占據(jù)重要地位，特別是墻體厚度與應用材料。應盡量保證防火墻厚度與具體要求吻合，若出現(xiàn)火災問題，應盡量提高防火墻支撐能力，而在重大火災狀態(tài)下應避免建筑物倒塌，以確保滅火工作的正常開展。選擇防火墻材料的時候，應保證材料防火性與耐高溫性達標，盡量確保材料強度理想，且滿足成本要求。在設計建筑物內(nèi)部防火墻的過程中，需加大檢查與管理的力度，盡量減少防火墻孔洞開設數(shù)量，對防火墻使用性能與質(zhì)量予以全面維護。

五、結(jié)語

在我國高層建筑的建造過程中，要注重防火工作設計的重要作用。火災的危害性極大，會對人身安全和社會公共財富造成不可逆的損傷。特別是部分高層建筑，其復雜結(jié)構(gòu)和建筑材料都是引起火災并增大火勢的主要原因。對此，就需要合理安排和加強設計，提高防火設計水平以減少火災發(fā)生隱患，這樣一旦出現(xiàn)問題能夠及時發(fā)現(xiàn)、有效疏散、及時處理，最大限度地降低人員的傷亡和社會公共財產(chǎn)的損失。

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作者簡介：鄭蕾（1989—），女，河北石家莊人，本科，初級專業(yè)技術(shù)職務，研究方向：防火監(jiān)督。