大空間建筑消防設計難點及對策探討

摘要：

隨著城市化進程的加快，大空間建筑逐漸成為現代社會中不可忽視的建筑形式。其在滿足人們日常生活和工作需求的同時，也給建筑消防設計帶來了前所未有的挑戰。本文深入探討了大空間建筑消防設計中存在的主要難點，如防火分區、煙氣控制、建筑結構與消防設施的矛盾等，并針對這些問題提出了切實可行的優化對策。通過更新設計標準、加強智能化管理、提升疏散通道設計水平等手段，以期能為大空間建筑消防設計提供新的思路和解決方案，保障建筑安全與人員生命財產安全。

關鍵詞：大空間建筑；消防設計；防火分區；煙氣控制；智能化管理

作者簡介：

黃華燦（1983— ），男，漢族，安徽淮南人，本科，研究方向：消防安全。

引言

大空間建筑因其獨特的建筑形態與廣泛的功能需求，成為現代建筑領域的重要組成部分，但隨之而來的是如何有效進行消防設計的問題。大空間建筑的消防設計要確保火災發生時的有效撲滅，更需要考慮到人員的迅速疏散、建筑的結構安全等多方面因素。因此，優化大空間建筑的消防設計，關乎到建筑的功能性與舒適性，更是保障公共安全和減少災害損失的關鍵。本文將圍繞大空間建筑消防設計中的難點展開分析，結合具體的對策與實踐，力求為日益復雜的建筑消防設計提供理論支持和實際指導。

一、大空間建筑消防設計的重要性

在大空間建筑中，容納著大量的人員和復雜的功能區，由于空間開闊，火災一旦發生，極有可能造成災難性的后果。因此，消防設計是整座建筑安全系統的核心，它關乎疏散的高效性、火災撲滅的及時性以及系統預防的可行性，任何一個環節的失誤都可能導致系統性災難的發生。大空間建筑的消防設計無法像普通建筑那樣通過常規的設施配置來滿足火災應對需求，特別是在消防設施布局、疏散通道設置、滅火系統合理配置等方面，都需要在設計階段充分考慮建筑物的特性和火災的潛在風險。在人員密集、空間高度高的環境下，設計不當極易導致疏散困難、火災撲救延誤，造成不可估量的生命和財產損失。因此，大空間建筑消防設計是對于整體城市火災防控系統的有效補充。此外，大空間鋼結構建筑的臨界失穩溫度是500℃。在高溫環境下，建筑很容易因冷熱驟變而受熱膨脹，遇冷后立即收縮，一旦鋼結構變形，構件的受力平衡被打破，建筑將會面臨倒塌風險。

二、大空間建筑消防設計中的主要難點

（一）防火分區的難題

傳統的防火分區設計方法通常基于建筑的面積和高度來進行區域劃分，這套標準對于大空間建筑來說并不完全適用。由于大空間建筑內部結構的復雜性和使用功能的多樣性，傳統的防火分區標準難以滿足實際需求。例如，在一個大型購物中心或展覽館中，空間的開放性和連通性讓防火墻和隔斷的設置變得更加困難，對于這種開放性極強的建筑，如何在不影響建筑使用功能和人員流動性的情況下，合理劃分防火分區，是設計中的一大難題。此外，《建筑設計防火規范》相關條款規定，在單層建筑中，每個防火分區的最大面積不應超過10，000m2；一、二級耐火等級的單、多層建筑中的每個防火分區的最大面積不應超過2500m2。實際情況是許多大空間建筑的單個防火分區面積遠遠超出這一限制，這使得標準的防火分區措施難以執行。

（二）防排煙設計的挑戰

在大空間建筑的消防設計中，防排煙系統是一個至關重要的組成部分。然而，由于大空間建筑結構的復雜性和空間的開闊性，防排煙設計面臨著前所未有的挑戰。在火災發生時，煙氣的擴散速度極快，尤其是在高度復雜和功能多樣的建筑內，煙氣會迅速沿著空氣流動的方向蔓延，遮擋疏散通道，導致人員無法順利逃生。購物中心、展覽館、劇院等大空間建筑一般是單層或多層的開闊空間，由于沒有明顯的防煙墻和隔斷結構，煙氣擴散難以得到有效控制，會造成火災初期大量煙氣迅速占據建筑物的上層空間，進一步影響火災撲救和人員疏散。更為棘手的是，在這些大空間建筑中，火災產生的煙氣還伴隨著高溫和毒性，這些因素是火災中造成人員傷亡的主要原因。特別是在一些較為封閉的空間內，排煙系統無法迅速排出煙氣，導致熱煙氣在室內滯留，產生惡劣的環境條件，進一步惡化火災局勢。

（三）建筑物結構與消防設計的矛盾

在大空間建筑中，常采用大跨度、高挑空等設計，以提升空間利用效率和建筑美學效果。然而，正是這種大跨度、高挑空的設計特征，在火災發生時，會使得防火隔斷、排煙系統等消防設施的效果大打折扣。建筑的結構越是開放，防火墻和隔斷的布局就越顯得局促，而這些設施的缺失會使火災蔓延的速度加快，最終導致無法有效遏制火災擴散。另外，建筑結構本身的高度與跨度讓煙氣的流動性增加，在高樓層與開闊空間中，煙氣通常會沿著不同的路徑擴散，造成火災撲救困難。建筑設計者更多地考慮了空間使用的最大化和美學效果，而在消防設計上卻不得不做出妥協，這樣的妥協意味著防火設施無法充分設置，影響整個建筑的安全性和火災應急響應效率。

（四）消防設施的有效配置問題

大空間建筑的開放性和多功能性，使得常規的消防設備布置方案無法直接適用。在這些建筑中，空間布局的復雜性導致消防設施的布局無法滿足其有效性要求。尤其是在一些多層、多功能的商業綜合體、會展中心、體育館等建筑中，由于空間跨度較大，內部功能區劃分較少，傳統的滅火設備和報警系統無法覆蓋每個角落，導致在火災發生初期，滅火系統無法及時啟動或者由于設備位置設置不合理，滅火設備無法直接發揮作用，影響消防響應的時效性和撲滅效果。此外，建筑設計中的空間規劃側重于功能和美學，導致消防設施的布置存在后期補充的現象，而不是在最初階段就予以合理規劃。例如，疏散通道、滅火器、自動噴水滅火系統等消防設施的設置，未能與建筑結構的實際需求完全吻合，影響設備的有效性。

三、優化大空間建筑消防設計的對策

（一）更新防火分區設計標準

隨著大空間建筑的不斷增加，新的防火分區標準應更加靈活，根據建筑的實際功能、火災風險以及人員密度來定制分區要求，而不是按面積進行劃定。在此過程中，可以結合建筑物的使用性質，如將公共區域、疏散通道和高風險區域的防火分區要求進行差異化處理，確保消防設施的配置既符合實際需求，又能夠有效防止火災蔓延。另外，隨著智能化技術的發展，防火分區設計應與火災預警系統、自動滅火系統等現代消防技術深度融合。智能化技術能夠提升火災應急響應速度，動態監控火災發展態勢，并根據火災擴散的實際情況實時調整分區劃定。此外，智能化系統還可以優化消防資源的分配，在建筑內的高風險區域和人員密集區配備更多的滅火設備與通風系統，減少火災初期對建筑內其他區域的威脅。因此，更新防火分區設計標準時，必須考慮現代消防技術的支持，使其能夠在火災發生時更精準地發揮作用，避免傳統設計中的滯后性和局限性，確保建筑物的火災防控能力得到有效提升。

（二）強化煙氣控制系統

強化煙氣控制系統是提升大空間建筑消防安全的關鍵對策之一。在火災發生時，煙氣的擴散會比火勢更為迅猛，煙氣中不僅含有毒氣，還帶有高溫，這使得建筑內部的人員疏散和滅火救援變得異常困難。為了有效應對這一問題，建筑內應設置多個煙氣控制裝置，這樣可以確保各個區域的煙氣得到及時有效疏散，尤其是在大空間建筑中，通過合理分布的機械排煙系統和自然通風結合，能夠在火災發生初期，迅速疏散建筑內產生的煙氣，防止煙氣蔓延至其他區域或疏散通道，保障人員安全疏散。同時，合理設置的防煙墻和隔離裝置，能夠進一步限制煙氣蔓延速度，形成有效的火災隔離帶，為滅火工作和人員疏散贏得寶貴時間。此外，智能化技術在煙氣控制系統中的應用也應得到充分重視。通過安裝智能煙霧檢測器和溫度傳感器，能夠在火災發生初期，自動識別煙氣的擴散方向與速度，并啟動相應的排煙設備。更為重要的是，結合智能消防管理系統，煙氣控制系統能夠動態調節排煙量和排煙方式，實時監控建筑內各個區域的煙氣濃度，并根據火災的蔓延情況調整排煙策略。

（三）加強結構與消防設施協調設計

大空間建筑通常具有復雜的功能布局和獨特的空間設計，其開放性和靈活性要求消防設施在設計階段被充分考慮進去。在這種環境中，高層建筑中的火災逃生通道與疏散路線應充分考慮建筑的垂直和水平分布，防止在結構布局的復雜性中忽視疏散系統的有效性。同時，結構設計師應與消防工程師共同評估建筑的耐火極限、隔斷墻的設置以及結構材料的選擇，確保結構本身的抗火性與消防設計方案的完美契合。建筑內部的每一個功能區域都需要考慮消防設施的合理布局，特別是高風險區域（如廚房、設備房、商場大廳等），這些區域的設計要與消防設施配備協調，確保在火災發生時，滅火系統能夠在第一時間迅速投入使用。在高空間、高跨度的建筑中，自動噴水滅火系統、滅火器、火災報警器等設施應根據建筑結構和使用性質的不同，靈活布置，避免因空間設計疏漏導致設備無法有效運行。此外，合理的結構與消防設施協調設計還包括在建筑內部通過設置防火門、防火隔墻等措施，將火災源頭迅速隔離，最大限度地控制火災蔓延速度，確保火災發生時消防設施能夠發揮最大作用。

（四）智能化消防管理系統的應用

智能化消防管理系統的應用正在成為大空間建筑消防設計中不可或缺的一部分。通過引入智能技術，能夠將傳統的人工監控和應急處理轉變為實時、精確、自動化的響應體系，極大地提升建筑物在火災等緊急情況下的反應效率。在大空間建筑中，智能化消防管理系統通過集成溫度傳感器、煙霧探測器、視頻監控等多種感知設備，形成一個覆蓋整個建筑的高效監測網絡。一旦發生火災，系統可以立刻識別出火源的具體位置，并根據火災蔓延情況自動調節排煙系統、滅火設備、疏散通道的狀態，確保最快速、最精準地控制火災發展。另外，智能化消防管理系統能夠通過傳感器和自診斷模塊，監測滅火器、消防栓、排煙系統等設備的工作狀態，當設備出現故障或需要維護時，系統會自動發出警報并提示管理人員進行處理。此外，智能化消防管理系統還可借助云平臺實現遠程監控和管理，建筑的運營管理者可以通過手機或計算機隨時查看消防設備的工作狀態，并在突發火災時，能夠立即調度應急資源。通過與建筑物的綜合管理系統相結合，智能消防管理系統還可以自動調整建筑內的照明、空調、門禁等設備，在火災發生時關閉不必要的設施，為消防隊員的進入和疏散人員創造更有利條件，實現綜合管理與消防設施的無縫對接，提升大空間建筑的整體消防安全水平。

（五）合理設置緊急疏散通道

在大空間建筑中，緊急疏散通道的合理設置關系人員在火災等緊急情況下的逃生安全，影響整個建筑的防火效果和應急響應能力。在設計疏散通道時，必須靈活而精細，以滿足不同人群的疏散需求。例如，在商場、劇院等公共場所，考慮人員密集度和疏散時的流動性，應基于建筑的功能特點設定多個出入口，并根據疏散人數和人員流動方向合理分配各個通道的寬度。通道內的標識、照明和引導系統應清晰可見，尤其在夜間或煙霧彌漫的情況下，確保疏散引導系統能發揮最大作用。除了通道的物理設計外，緊急疏散規劃還應與建筑物的整體布局緊密結合。尤其是在高層建筑中，需要設置直通地面的疏散樓梯，還應考慮樓梯間的防火分隔，確保火災發生時煙霧或火焰不會蔓延至疏散區域。同時，設計人員應根據建筑的功能需求以及人員流動的特殊性，增加預留的疏散空間或通道，一旦發生火災，建筑物內部能迅速實現人員的疏散分流。在某些需要高效疏散的區域，設立多重出口或備用疏散通道非常必要。特別是在人員高密度集的場所，確保在突發事件時，人員可以迅速通過多條獨立通道進行疏散，避免因通道過于集中而造成擁擠現象。

結語

綜上所述，隨著消防技術的發展和大空間建筑的不斷增加，消防設計面臨的挑戰日益多樣化。盡管現有的消防設計標準為保障建筑安全提供了基礎框架，但隨著技術和建筑理念的更新，通過結合新的防火分區設計、加強煙氣控制系統的智能化應用以及合理配置疏散通道等措施，能夠提升大空間建筑的消防安全性，確保在突發火災等緊急情況下，最大限度地保護人身財產安全。未來，大空間建筑的消防設計將朝著更加智能化、系統化的方向發展，為構建安全、舒適的建筑環境提供強有力的支持。

參考文獻

饒俊，程紫來.大空間建筑消防設計難點與對策.今日消防，2022，7（07）：97-99.

梁蔚.大空間公共建筑消防設計難點及對策探索.智能城市，2018，4（23）：25-26.

汪敬雯.大空間建筑消防導視系統設計重要性探討.消防界（電子版），2023，9（21）：54-56.

鄒進.民用建筑消防設計中存在的問題及對策.建筑技術開發，2023，50（09）：33-36.

李星萌.高層建筑消防設計問題及管理對策解析.消防界（電子版），2023，9（09）：57-59.

張汝波.某超高層住宅消防系統設計體會.給水排水，2023，59（S2）：767-769.