高層建筑火災特點及防火設計要求

張艷

（運城市建筑設計研究院，山西 太原 044000）

0 引言

隨著城市建設的不斷加快，高層建筑建筑越來越多，這些建筑的結構復雜、人員密集，消防安全風險高、火災撲救難度大，屬于容易發生死傷火災事故的“重災區”。因此，高層建筑在設計過程中不僅需要滿足功能方面的需求，也需要在實用性和安全性方面符合現代社會的需要。確保一旦發生緊急情況，可以為用戶提供安全疏散的區域，保障人民生命財產安全。基于此，高層建筑在設計過程中需要重視防火設計，對其進行綜合全面地考量，從而提升防火設計的質量。

1 高層建筑概念

高層建筑指的是建筑高度大于27m 的住宅建筑和建筑高度大于24m 的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑《建筑設計防火規范（2018 年版）》（GB 50016—2014）。我國高層建筑可以劃分為二類，分別是一類高層民用建筑和二類高層民用建筑。在國際角度，高層建筑的定義存在一定差異性，但是均有嚴格的標準。

當前我國高層建筑在防火設計方面的復雜性較高，由于高層建筑內部結構的復雜，導致高層建筑想要達成防火的目的難度較大，此時需要結合高層建筑的特點對防火工作作出設計。

2 高層建筑火災特點

2.1 蔓延途徑多，速度快

高層建筑起火后容易出現煙囪效應，煙囪效應可以加劇火勢。建筑內的樓梯間、管道井、電纜井、排風道等各種橫、豎向管井、通道，從地面一直通到最高層，一旦發生火災，這些部位就成了一座拔風的“煙囪”，加速火勢的蔓延。研究發現，一座高度為100m 的建筑（約30 層），在無阻擋的情況下，煙氣順豎向管井擴散至頂層只需要30s，瞬間整棟建筑即可形成“立體火場”。建筑物越高，“煙囪效應”越明顯，煙囪效應不單使撲救更困難，更危及前往天臺逃生者的生命安全。基于此，可以看出豎井導致火災迅速擴散，并且高層建筑也會受到風力的影響，也是火災蔓延的主要影響因素。高層建筑物越高，風速越大，火災擴散的速度越快[1]。

2.2 樓層高，疏散困難

高層建筑層數較多，垂直疏散的距離較長，特別是高層大型公共建筑，功能多樣，交通路線錯綜復雜，所以在疏散過程中需要的時間較長。國外相關研究工作中，如果在50 層的建筑中進行疏散演習工作，想要疏散全部人員時間需要兩個小時左右。并且高層建筑人員較為密集，容易出現混亂、擁擠的情況，因此在火勢蔓延過程中，短時間內想要進行疏散的難度較大。此時如果樓梯間的設計不為良好，很容易造成煙火竄入速度較快的情況，導致了人員無法被疏散，嚴重造成了人員生命財產損失[2]。

針對高層建筑的特殊情況，在滅火和救護方面的難度較高，在多方面內容很難達到火災處理的標準。一般情況下，我國在城市消防方面需要結合城市具體情況，安排部分消防車，常見的是32m 登高平臺消防車，這里的32m 指的是消防車的最大工作高度為32m，此類消防設施在可以滿足高層建筑不超過32m 的范圍內對其作出有效處理，如果建筑物超過32m 后期的救火工作難度較高。

2.3 功能多，設備多

高層建筑標準較高，并且為滿足高層建筑發展需求，在建筑設計過程中融入了電氣化和自動化的設備，此類設備繁多，因此更容易造成電路短路的現象，所以更容易出現火災問題，因此內部裝修陳設和材料選擇如果不重視材料問題，選擇了纖維地毯或者泡沫塑料的家居，更容易影響火災燃燒的速度，甚至還會增加毒氣和熱量，因此高層建筑在發生火災后氧氣的消耗量較大。當前針對火災中人員傷亡的具體原因，可以看出大部分人員容易被一氧化碳中毒和有毒氣體的影響。在相關條件和背景下，室內空氣中二氧化碳的量會不斷劇增，導致住戶呼吸困難，最終造成傷亡。在火災發生后，室內煙氣會隨著燃燒的進展不斷增加二氧化碳氣體，在氧氣減少后更容易造成人員窒息的現象。

2.4 消防設施復雜，維護難度大

高層建筑消防設施容易出現損壞和故障問題。例如，火災自動報警系統中分探測器失效問題，或者某個送風口的風量不足問題，一旦發生火災此類問題導致消防設施形同虛設。部分高層建筑設施方面停用情況較為嚴重，火災報警系統警察誤報內容，導致業主自行關閉報警系統，并且為保證照明度需求，樓道內部會安排出口燈和指示燈，因此會將不常用的防火門和排煙窗進行關閉。同時在高層建筑中較為嚴重的防火問題還包括了設施方面的匱乏，形成此類問題的主要原因有兩種，一種是歷史遺留問題，例如，自動噴水滅火系統的缺失，此類問題的整改難度較大；另一種是被拆除的防火設施，如防火門應急燈。

對于高層建筑而言，部分消防設施質量不過關。消防工作包括隱蔽工程，尤其針對高層建筑改造工作，吊頂內總噴水系統在安裝過程中想要達成施工的便捷性，需要將支管斷開，此時對于橫梁兩端支管方面容易形成不通的現象，造成了每層噴水頭在工作過程中只能噴出一般區域的水源。除此之外，在消防產品質量方面也會有一定問題，比如說：消防應急燈照明問題，防火門耐火極限問題等[3]。

3 高層建筑防火設計的方法

3.1 平面布局

為確保高層建筑安全性和功能性方面的需求，高層建筑平面布局和平面布置需要結合相鄰建筑物作出分析。在總平面布局方面，為滿足布局的需求，需要明確城市規劃和安全防范要求進行布局操作；此過程也需對建筑的間距作出有效安排。在建筑布置過程中，應該明確防火的間距，從而消除建筑和周邊環境的影響，從而減少火災蔓延的概率。建筑物在防火間距設計方面需結合建筑設計防火規范等相關規范作出設計規劃。

在防火間距方面應該結合場地變化的情況，以此滿足我國消防技術規范，此時可以選擇下述措施對場地問題進行補救：首先需要拆除耐火等級低并且占地面積較小的，不具備較高使用價值的相鄰建筑物。其次如果是室外的防火墻則需結合建筑物具體情況判斷是否對其進行拆除或者改建，以此讓其具備排煙的能力。再次針對建筑物自身性能方面需要讓其具備防火的功能；最后針對建筑物的外墻需要適當進行改造，讓其成為防火墻，以此減少墻面影響問題，此過程可以安排窗戶或者防火設施，以此改善此類問題。

3.2 消防救援場地及消防車道

高層建筑在建筑周圍需要安排消防救援場地和環形的消防車道，如果設計環形車道遇到各類困難，需要沿著高層建筑兩邊安排消防車道，如果是高層住宅建筑和山坡地或臨空建造的高層民用建筑，可以在一個長邊設置消防車道，但是這長邊所在的建筑立面應為消防車登高操作面即需要在此處布置消防救援場地。高層建筑應至少沿一個長邊或者周邊長度的1/4 且不小于一個長邊的底邊連續布置消防登高操作場地，該范圍內的裙房進深不應大于4m；建筑高度不大于50m的建筑，連續布置消防車登高操作場地有困難時，可間隔布置，但間隔距離不宜大于30m，且總長度仍應滿足周邊長度的1/4 且不小于一個長邊的底邊。消防車道的凈寬和凈高不能低于4m，轉彎半徑也要滿足消防車的轉彎半徑，消防救援場地和消防車道與建筑物之間不應設置妨礙消防車操作的樹木、架空管線等障礙物和出庫出入口，救援場地的長度和寬度分別不應小于15m 和10m，對于建筑高度大于50m 的建筑，場地的長度和寬度應分別不小于20m 和10m，消防車道距離高層建筑的外墻應該超過5m 的范圍，且坡道不宜大于8%。環形消防車道應最少有兩處與其他車道連通，盡頭式消防車道，則需安排回車道或者回車場，此時回車場的范圍不能小于15m×15m 的范圍，并且還需考慮大型消防車的進出問題，因此最終回車場的范圍應該控制在18m×18m。

3.3 疏散方面

為有效保護高層建筑中人身的安全問題，需要做好安全設計工作。高層建筑平時主要靠電梯作為垂直交通，電梯在發生火災時容易出現斷電等故障，電梯井道內部容易出現煙火蔓延、傷人的情況，所以火災情況下電梯不能使用，因此疏散樓梯成為最主要的疏散通道。在高層建筑設計中，需要按建筑高度設計封閉科樓梯間和防煙樓梯間，防煙樓梯間需要設計前室，設計中需要使用常閉式防火門來區分樓梯間和建筑公共部分，防煙樓梯間內安排防煙設施，以此封閉式的處理方式進行防火設計，以此保證安全疏散的需求。此時在使用方面也需減少可燃物的數量，對各個結構作出有效布局，才可降低火災煙氣的影響。此時疏散還需考慮煙氣、毒氣、缺氧條件方面的影響，以此有效設置安全疏散的措施，從而適當提供避難層和避難室，以此有效進行疏散工作。

3.4 排煙方面

在火災發生后，煙氣具有較強威脅性。在相關統計中，建筑火災死亡人數一般均為煙熏致死，煙熏致死的占比可以達到60%。國外建筑火災死亡人數較高，其中75%左右的死亡人數均為中毒或者缺氧等問題所造成。此時在火災發生后，需要有效控制建筑物內部煙氣的流動，才可減少人員傷亡現象。此時排煙設計需要將其劃分為自然排煙和機械排煙兩種形式。如果是樓梯間，靠近外墻的位置，則需選擇利用窗戶或者陽臺進行自然排煙處理，整體排煙設計需要安排在內部。當前在國際方面，建筑防排煙趨勢更加傾向于正負壓排煙的方式，負壓排煙在著火間進行，如果是走道、前室、防煙樓梯間等多個位置則需可以選擇正壓送風的方式進行排煙處理。風壓值在建筑內部各個位置所形成的壓力會逐漸加大，所以可以降低樓梯間內部進煙的情況。為解決上述問題，需要安置自動防火門設施，此類設施可以確保對人們的安全疏散，并且還需保證密閉性需求，此時每層樓道都需安排上述裝置，以此減少煙氣直接進入走廊的概率。在出現煙氣后可以自動啟動排煙口，將煙氣進行排出。

3.5 滅火設備方面

高層建筑中滅火工作分為兩個部分，一部分是初期滅火工作，一部分是正規滅火工作。在火災出現的前期階段，被稱為初期滅火階段，此時低層建筑為方便，會將消火栓安排在樓梯間內部。但是對于高層建筑而言，為了保證疏散的需求，需要采取封閉的設施進行建設，此時樓梯間和前室門一般會被安排成為常閉式的防火門，此時才可滿足建筑內部排煙方面的需求。但是對于消防隊員而言，想要達成人群疏散的需求，需要使用消防電梯，才可快速登頂。室內消火栓應設置在消防電梯、樓梯間及其休息平臺和前室、走道等明顯位置，且火栓箱正面1.5m 和兩側的0.5m 范圍內不能放置雜物，不得有遮擋消火栓的物品，以便于消防人員快速達到救援地點，爭取救援速度。比如說：如果前期前室內不存在消火栓位，可以在墻上進行開洞，后續安裝木門，其中水龍帶可以通過洞口直接穿過走廊，以此達到指定滅火地點，一旦發生火災問題，也可以配合消防人員配合消防工作[4]。

3.6 室內陳設方面

想要在高層建筑內部進行火源消除工作的難度較大，但是在建筑內部裝修過程中全部選擇不燃或者難燃的材料難度更大，基于此為降低室內陳設的影響，需要盡可能使用選擇使用不燃材料。可燃性的裝修材料和室內陳設會造成火災的發生，并且還會加快火勢的蔓延，此時火勢的時間也會加長，嚴重形成了危害性問題。尤其針對現代化的塑像制品而言，更是高層建筑中加我國主要的火源之一，此類物品自身可燃性更快，并且在燃燒過程中還會出現各種煙氣和熱量，因此加大了火災的危害，所以在室內裝修陳設方面需要減少有有毒氣體的塑料，減少火災發生，以此降低火災的發生，解決財產損失問題。

除此之外，我國建筑在室內裝修鋪設方面更喜歡地毯制品，此類商品雖然具有一定美觀性，但是在實際應用過程中給防火工作帶來了一定的阻礙，尤其是門窗底部和樓梯間防火門的位置，此時在防火門的位置安排地毯容易將防火門卡住，因此防火門無法發揮出實際作用，更是形同虛設。基于此在室內裝修陳設方面需要重視地毯的應用，還需高度重視室內的裝修，以此降低火災所造成的影響和損失[5]。

4 結語

綜上所述，當前我國高層建筑具有一定的特點，如多樣性、復雜性的特點。當前高樓在發生火災后，滅火部門認為高層建筑在防火和滅火方面的難度較高，此時設計人員需要重視自身消防安全知識方面的學習，選擇良好的技術，優化自身業務能力，以此提升防水設計的水平，保證設計方法可以發揮出相應的作用，以此設計出符合國家相關規定的防火內容，降低高層建筑發生火災所形成的損失，提升建筑本身的功能性，促使建筑既能滿足美觀性，又能滿足實用性。