高層建筑消防安全疏散設計中的不足及解決對策

俞佳

(晉中市建筑勘察設計院，山西 晉中 030600)

隨著城市化進程的加速和高層建筑的快速增長，高層建筑消防安全已成為一個亟待解決的問題。在火災發生時，高層建筑內部的人員疏散是至關重要的。然而，目前的疏散設計存在不足，如疏散通道擁堵、疏散時間過長等，給人員的生命財產安全帶來威脅。因此，本研究旨在分析當前高層建筑消防安全疏散設計中的不足，并提出解決對策，以促進高層建筑的消防安全。

1 高層建筑火災發生特征

高層建筑火災具有火勢蔓延快、疏散困難和撲救難度大等特征。高層建筑內部的豎向井道會增加火災迅速蔓延的速度。高層建筑的高度、結構會使人員疏散到地面或其他安全場所時間過長，人員密集和豎井通風也使疏散困難加劇。另外，由于水源供應高度限制，高層建筑外部火災的撲救難度過大，主要依靠室內消防設施進行撲救。因此，在高層建筑的火災安全設計和管理中，應考慮定期評估風險、保證疏散通道不被占用，從而影響疏散。因此，加強室內消防設施維護、開展培訓與演練等措施，以減少火災風險，保障人員的生命財產安全。

2 當前高層建筑消防安全疏散設計中的不足

當前高層建筑消防安全疏散設計中存在一些不足之處，包括：1)缺乏全面考慮：有些高層建筑的消防安全疏散設計仍然存在片面性，更多關注建筑的外觀和功能，而忽視了火災發生時人員疏散的實際情況。需要更加全面地考慮人員密度、疏散通道的寬度、疏散出口的數量等因素；2)設備故障和維護問題：有些高層建筑在設備的選擇和安裝上存在缺陷，如自動噴水滅火系統、疏散通道的照明設備等。另外，對于已安裝設備的定期維護和檢查也常常得不到足夠的重視，導致設備失效或運行不正常；3)缺乏細化的指引和培訓：在一些高層建筑中，安全疏散指示標識的設置不夠清晰明確，無法提供足夠的指引和輔助人員逃生。此外，對居住或工作在高層建筑中的人員缺乏定期的消防培訓和演習，使得其在火災發生時缺乏應對措施和自救能力；4)應急救援措施不足：在火災發生時，高層建筑內消防應急救援器材不完備，高層建筑周圍的消防救援場地被占用和消防車道不暢通需要采取相應措施確保疏散的安全。為了解決這些不足之處，我們需要在高層建筑消防安全疏散設計中加強綜合考慮，充分利用科技手段進行模擬和仿真，確保設計的合理性和可行性。此外，還需要加強對設備的選擇、安裝和維護，確保其正常運行。制定明確的指引和規范，提供更加詳細和清晰的安全疏散指示標識，并加強對居住和工作人員的培訓和演習，提高他們的火災應急意識和自救能力。另外，還需要與相關部門合作，聯合演練，確保在火災發生時能夠及時救援和疏散。

3 高層建筑消防安全疏散設計優化對策

3.1 綜合規劃和設計

高層建筑的總平面設計需要綜合考慮城市規劃要求，合理選擇建筑位置，確保周圍環境、交通便利性和消防救援資源的充足性。同時，確定適當的防火間距，以防止火災蔓延，并遵循相關消防規范。設置合理的消防車道，確保消防車輛能夠快速到達火災現場進行撲救和救援。此外，規劃消防水源，滿足消防系統的水量需求，保證供水的可靠性和穩定性。通過與相關部門和專業人員的溝通和協商，優化總平面設計，最大程度提高高層建筑的消防安全性，切實保障人員生命財產安全。

預防火災大面積蔓延的主要措施之一是設置合理的防火分區。防火分區是通過在建筑內部設置防火墻、樓板和其他防火間隔設施來劃分的局部空間，其目的是在一定時間內阻止火災蔓延到同一建筑的其他部分。采用劃分防火分區的措施，在建筑物發生火災時能夠有效地將火勢控制在一定范圍內，減少火災造成的損失，并同時為人員的安全疏散和消防撲救提供有利條件。防火分區可以根據其作用分為2種：水平防火分區和豎向防火分區。在確定防火分區的面積大小時，需要考慮建筑物的使用性質、重要性、火災危險性、建筑物高度、撲救能力以及火災蔓延速度等因素。水平防火分區是通過使用防火墻、防火門和防火卷簾等防火分隔物將各樓層在水平方向劃分成防火區域。它能夠在樓層的水平方向上阻止火勢蔓延。將防火墻用于防火分區的分隔。在遇到困難時，可以選擇使用防火卷簾加冷卻水幕或閉式噴水系統，或者使用防火分隔水幕進行分隔。上下2層之間采用耐火樓板等構件進行分隔，建筑外部采用防火挑檐，設置窗檻墻等技術手段，建筑內部的敞開樓梯、自動扶梯、中庭以及管道井等采取防火分隔的措施。除此之外，還要進行防火封堵處理，以保證防火分區處的管道和電纜穿越部位不會導致火災蔓延。

最后，高層建筑根據一般的建筑設計規范和消防安全要求，每個防火分區應至少設置2個安全疏散樓梯和1個消防電梯。安全疏散樓梯應該寬敞、坡度適宜，設置符合相應的規范要求，建筑內的疏散樓梯間在各層的平面位置不應改變，除非通向避難層應錯位。地下、半地下室與地上層不應共用樓梯間。如果必須共用樓梯間，首層需要采用耐火極限不低于2.00h的防火隔墻和乙級防火門，以完全分隔地下、半地下部分與地上部分的連通部位，并應有明顯標志。疏散樓梯間與其他區域有明顯的標識指示，以便人員能夠快速找到并安全疏散。消防電梯轎廂、轎廂外部井道以及前室的設置應分別滿足設置要求，并定期進行維護和檢查，確保在緊急情況下能夠正常運行。通向避難層的疏散樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開，確保疏散安全。此外，還可以增設逃生疏散輔助設施，如避難袋、緩降器、縮放式滑道以及簡易防毒面具等。這些設施應經過專業設計和測試，確保其可靠性和安全性。

3.2 合理規劃疏散通道

在高層建筑的消防安全疏散優化設計中，合理規劃疏散通道至關重要。在建筑設計初期，應考慮多條寬敞、直達的疏散通道，并確保路徑清晰明確，以提供快速、順暢的疏散路徑。為了進一步提高疏散效率，可以采用分區域的方式來劃分樓層。每個疏散單元包含了一定數量的房間或區域，并擁有獨立的疏散通道系統。這樣做的好處是，當火災發生時，只需疏散受到威脅的疏散單元，其他疏散單元的疏散通道可以保持通暢，不會因為火災而被阻斷。通過這種設計，可以將大量人員分散到不同的疏散通道中，避免擁堵和混亂，提高疏散速度和安全性。其次，確保每個疏散通道路徑清晰明確。在設計中，應盡量避免通道的交叉和交錯，減少人員混亂的可能性。通道的寬度應足夠滿足疏散人員的需要，同時還要考慮到輔助設備(如輪椅和擔架)的通過[3]。在通道設置中，需要注意合理安排樓梯、扶手、過道、門等元素，確保人員能夠快速、安全地疏散。疏散通道應標明明顯的指示標識和緊急出口標志。這些標識應易于識別并清晰可見，以幫助人員快速找到正確的疏散通道。此外，建筑中的疏散通道應保持長時間穩定供電，并設有緊急照明系統，以應對意外情況下的停電情況。燈光應安裝在足夠的位置，沿著疏散通道的路徑進行布置，以確保人員能夠清晰地看到前方的方向指示和路徑標識。

3.3 設置避難層和屋頂停機坪

為了優化高層建筑的消防安全疏散設計，嚴格按照規范的相關要求設置避難層和屋頂停機坪。避難層應具備足夠的面積，以容納大量人員。根據建筑物的使用情況和人員數量，確定避難層的面積，并確保每個人都有足夠的空間移動和等待救援。避難層應具備良好的通風系統，以確保人員在避難層內呼吸暢通。通風系統可以包括自然通風和機械通風，確保空氣流通，并排除可能存在的有害氣體或煙霧。避難層應配備緊急通訊設備，例如電話或對講機，以便人員能夠與外界聯系并及時獲取救援。這些通訊設備應設置在每個避難層的易于訪問的位置，并且應提供簡單易懂的操作方式，以便人員在緊急情況下能夠迅速使用[4]。在避難層中可以儲備一些基本的生活物資，如飲水、食品、急救箱等。這些物資可以幫助人員在等待救援期間滿足基本需求，并提供必要的急救和護理。在避難層中可以設置逃生設備，如應急出口或逃生窗。這些設備應易于使用，并且保持暢通無阻，以便人員在需要時能夠迅速逃離。而在設計屋頂停機坪作為接收空中救援平臺時，需要綜合考慮多個要素以確保平臺的安全性和應急響應能力。首先，平臺的結構必須具備足夠的強度，能夠承受直升機的重量和飛行動力。其次，配備適當的消防設備，如消防栓、滅火器等，以便在火災發生時快速響應并控制火勢蔓延。同時，牢固的安全欄桿或圍欄必不可少，以防止人員從平臺墜落。此外，明確標示的緊急出口和規劃清晰的逃生路徑也非常重要，以便人員在緊急情況下能夠迅速、安全地撤離。

3.4 完善高層建筑室內消防設施

高層建筑根據規范要求應配備完善的室內消防設施，如水系統有室內消火栓系統和自動噴水滅火系統、其中自動噴水滅火系統在火災初期可以有效的控制火災，并達到完全控制火勢的目的。電系統有火災自動報警系統、應急照明和疏散指示系統以及消防供配電系統。除此以外還應設置防排煙系統和氣體滅火系統，以及配置滅火器等。

自動噴水滅火系統能夠在無人的情況下控制火災火勢，與傳統的滅火水槍相比具有良好的滅火性能，實驗研究表明自動噴水滅火系統的一次滅火率可以達到95%以上，目前在國內還只停留在實驗室階段，主要的研究方向主要集中在噴水系統的供水水源、合適水壓以及管道布置等方面。自動噴水系統的優點和缺點主要體現在以下2個方面：1)自動噴水系統的保護范圍較大，設備可靠性較高，且維護和保養比較簡單，可以提高高層建筑室內滅火設施的安全性；2)該系統的主要缺點就是在滅火的過程中對氣體、油類和化學品引起的火災并不適用，此時在高層建筑的消防設施設計中就可以通過采用氣體滅火系統以及滅火器的配置等來彌補這一不足。如高層建筑的配電室、發電機房以及電器引起的相關火災。自動噴水滅火系統分為閉式和開式系統，閉式系統如濕式、干式、預作用自動噴水滅火系統，開式系統如雨淋、水幕系統。其中濕式、干式、預作用、雨淋自動噴水滅火系統為滅火系統。水幕系統為冷卻和分隔的作用，主要用于水平防火分區劃分處。

火災報警控制器是整個火災自動報警系統的中樞。當建筑物內發生火災時，會立即發出火警信號并啟動相應的消防設備。火災自動報警系統由探測器、手動報警按鈕、消火栓按鈕、聲光報警器、應急廣播、消防電話、火災報警控制器和消防聯動控制器等組成。根據現場實際和消防規范要求，在火災自動報警系統的設計中，會選擇不同類型的火災探測器，并與其他消防滅火系統進行聯動控制。在高層建筑中，消防滅火系統常常與火災報警系統聯動，包括消火栓滅火系統、自動噴水滅火系統、防排煙系統和氣體滅火系統等。

此外，高層建筑消防設計中的防排煙系統也很重要。首先，針對樓梯間、前室、避難層、避難間和避難走道等安全區域，應設計并安裝有效的防煙系統。這個系統可以使安全區域處于正壓，確保人員疏散通道暢通。其次，針對房間、走道等非安全區域，應設計并安裝排煙系統。這個系統應能夠及時排煙，減少火災蔓延的風險。要確保排煙路徑暢通，需要定期檢查和清潔排煙通道和設備，以確保其正常工作。此外，防排煙系統應與火災探測系統結合使用，實現自動報警和防排煙控制。當火災探測系統檢測到火災時，防排煙系統應能自動啟動，加速排煙。為了保證火災報警系統的正常運行，應配置應急電源，以避免在正常電力供應中斷時系統無法工作。

3.5 強化建筑防火材料和構造

在高層建筑的消防安全疏散優化設計中，強化建筑防火材料和構造是至關重要的措施。通過采用防火性能良好的材料，并進行合理的防火構造設計，可以有效延緩火勢蔓延的速度，為人員疏散爭取更多的時間。首先，高層建筑的外墻應選用具有良好防火性能的材料，如防火墻板材、耐火磚等。這些材料具有較高的阻燃性和隔熱性能，在火災發生時能夠有效抵擋火勢蔓延，減少火災對建筑結構和人員的威脅。其次，隔墻和樓板等關鍵部位也應選用具有良好防火性能的材料和構造。例如，隔墻可以采用防火磚墻體結構，樓板可以采用混凝土結構或鋼板混凝土結構等。這些結構具有較高的耐火性能，能夠有效隔離火災蔓延，保護人員疏散通道的安全[5]。此外，還應注意防火材料和構造的完整性和密封性。建筑內部的電纜、管道等設備應采用防火包覆材料或進行合理的隔離，以防止火災通過這些通道傳播。門窗、空調通風口等開口部位也應設置防火門窗或防火閥門，確保在火災發生時能有效阻止火勢蔓延。此外，還應確保防火材料和構造的完整性和密封性，以有效隔離火災傳播路徑。

3.6 加強培訓和演習

為提高高層建筑內居住和工作人員的火災應急意識和自救能力，定期組織消防培訓和演習是至關重要的。首先，定期組織消防培訓。高層建筑的居住和工作人員應接受定期的消防培訓，以增強他們對火災風險和安全措施的認知。培訓內容可以包括火災預防知識、火災報警裝置的使用方法、疏散逃生的基本原則和技巧等。通過系統的培訓，使人員掌握消防常識，了解火災情況下應該如何正確行動。其次，組織模擬火災演習。定期進行模擬火災演習，可以幫助人員熟悉火災疏散通道和出口的位置，并掌握正確的逃生方法。演習可以模擬真實的火災場景，包括觸發火災報警器、模擬火焰和煙霧等，讓人員在相對安全的環境下進行實地逃生訓練。通過演習，人員能夠更加深刻地體驗逃生的緊迫感和重要性，提高應對火災的能力。此外，提供實用的救援技能培訓。除了疏散逃生，人員還應該接受一些實用的救援技能培訓，如使用滅火器、正確逃生繩索的使用等。這些技能可以在火災發生時發揮重要作用，在初期火災擴散前采取控制措施，增加自救和互救的機會。

3.7 制定應急預案和救援計劃

為確保高層建筑火災應急救援的高效性和協調性，制定應急預案和救援計劃至關重要。首先，制定綜合性的應急預案。該預案應包括火災預防、報警與通知、疏散撤離、救援與撲救等各個環節的詳細規定。明確各部門和責任人的職責和行動方案，確保在火災發生時，人員能夠快速、有序地行動。預案還應考慮不同火災情況下的因素，并制定相應的處置措施，以提高應對突發事件的能力。其次，與相關部門合作。高層建筑的消防救援需要與消防部門、醫療部門、應急管理部門等進行有效合作。與這些部門建立緊密聯系，協商制定聯合救援計劃，明確各自的責任和配合方式。通過共同努力，確保救援通道暢通、設備完好，并能夠及時響應和執行救援任務。另外，進行定期演練和評估。應急預案和救援計劃還需要進行定期演練和評估。通過模擬火災情況，檢驗預案的可行性和有效性，并發現潛在問題進行改進。同時，定期組織演練可以提高人員的救援技能和應變能力，確保在實際情況下能夠做出正確的決策和行動。最后，建立信息共享機制。及時準確的信息對于火災救援至關重要。建立高層建筑內各部門之間的信息共享機制，確保及時傳遞火災信息、疏散指令等重要信息。同時，與外部相關部門建立合作渠道，分享火災防控經驗和救援資源，以提高整體應急響應能力。

3.8 運用科技手段

為提高高層建筑的火災應急救援效率，可以充分利用先進的科技手段。首先，安裝智能監控系統。通過在高層建筑內部和外部設置攝像頭和傳感器等設備，實時監測人員密度、煙霧濃度、溫度等指標，以便及早發現火災風險。智能監控系統還可以自動識別可疑行為或異常情況，并及時報警，提醒相關人員采取措施。其次，利用人流分析技術。借助人流分析算法和攝像頭，可以實時分析高層建筑內人員的流動路徑、密集區域等信息。通過對人員密度和疏散情況的實時分析，可以預測可能出現的擁堵點和疏散困難區域，從而及時采取調控措施，確保人員的快速疏散和安全撤離。另外，運用無線通訊技術。在高層建筑內部安裝無線通訊設備，如WIFI、藍牙等，確保在緊急情況下能夠與被困人員進行有效溝通。通過手機應用或其他終端，向被困人員發送緊急通知和救援指引，提供疏散路線、安全出口等相關信息，以便被困人員及時采取行動。此外，使用虛擬現實技術進行模擬演練。借助虛擬現實技術，可以快速建立高層建筑的虛擬環境，并進行火災模擬演練。通過模擬真實場景，讓參與者體驗疏散過程和危險區域，提高應對突發情況的反應和應變能力。

4 結語

高層建筑消防安全疏散設計中的不足會對人員的生命財產安全造成了嚴重威脅。本研究旨在提出解決對策，以改進疏散通道設計、增加應急設備配置和完善疏散預案。通過這些對策的實施，可以提高高層建筑消防安全疏散的效果和可行性，保障人員在緊急情況下的安全撤離。然而，解決問題需要綜合多方面因素，包括技術、管理和法規等。未來，應加強相關部門的監管，并持續研究和改進高層建筑消防安全疏散設計，以不斷提升城市的整體消防安全水平。