高層建筑消防安全疏散設計及措施研究

引言

近年來，盡管我國在高層建筑消防設計領域取得了一定研究成果，但由于建筑結構的高度復雜性和功能特殊性，現(xiàn)行消防設計規(guī)范仍存在優(yōu)化空間。本研究通過系統(tǒng)分析高層建筑消防設計的關鍵問題，旨在完善現(xiàn)有技術標準體系，從而有效提升建筑安全性能。研究成果不僅有助于降低高層建筑的火災風險，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，還能為城市可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術支撐，具有顯著的社會經(jīng)濟效益[]。

一、高層建筑消防安全疏散的重要性

火災是指在時間和空間上失去控制的燃燒現(xiàn)象，高層建筑火災往往呈現(xiàn)特定防火分區(qū)的蔓延特征。根據(jù)火災事故分析，高層建筑起火的主要原因包括生活用火管理不善、違規(guī)電氣焊作業(yè)以及違反安全生產(chǎn)操作規(guī)程等。建筑火災通常始于內(nèi)部特定空間，初期火源多為固態(tài)可燃物，這些物質(zhì)在達到臨界溫度后會發(fā)生熱解并轉(zhuǎn)化為明火。室內(nèi)火災本質(zhì)上是由可燃物燃燒與熱氣流相互作用形成的復雜物理化學過程，其初期發(fā)展階段直接關系人員安全疏散和滅火救援的有效性?；馂穆铀俣仁怯绊懭藛T逃生成功率的關鍵參數(shù)，這使得火災初期成為實施疏散和滅火的最佳窗口期。值得注意的是，高層建筑因其體量大、垂直通道多、空間結構復雜等特性，普遍存在火災風險高、煙囪效應顯著和疏散難度大等特點?；谏鲜鎏卣?，本研究結合我國高層建筑火災案例的實證分析，系統(tǒng)地提出了優(yōu)化消防安全疏散體系的策略方案。

安全疏散效率。首先，疏散系統(tǒng)規(guī)劃缺乏整體性考量。許多高層建筑在設計階段過于注重建筑外觀美學和使用功能，卻忽視了疏散過程的動態(tài)特性。這種設計理念的偏差導致疏散通道寬度、出口數(shù)量與人員密度等關鍵參數(shù)的匹配度不足。事實上，根據(jù)疏散動力學理論，這些因素直接影響著人員的安全疏散時間（ASET)與必需疏散時間(RSET)的平衡關系。其次，消防設施存在系統(tǒng)性失效風險。在設備選型階段，部分項目存在成本導向而非性能導向的決策傾向；在安裝施工環(huán)節(jié)，經(jīng)常出現(xiàn)未嚴格按規(guī)范實施的情況。更重要的是，在后期維護方面，普遍缺乏定期檢測和保養(yǎng)機制，這使得許多消防設施處于“帶病運行”狀態(tài)。再次，疏散引導系統(tǒng)效能不足。實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，約 35% 的高層建筑存在疏散指示標志設置不合理、亮度不足或信息不明確等問題。同時，建筑使用人員普遍缺乏系統(tǒng)的消防培訓，導致其在緊急情況下的應變能力不足。最后，應急救援資源配置失衡。高層建筑特有的“垂直城市”特性給消防救援帶來了特殊挑戰(zhàn)。目前普遍存在的問題包括建筑內(nèi)部救援設備配置不足、外部消防登高面被占用以及缺乏針對超高層建筑的專用救援方案等。為解決這些問題，應建立基于性能化的疏散設計標準，引入計算機仿真技術進行疏散模擬驗證；完善消防設施全生命周期管理制度，從選型到維護建立閉環(huán)管理體系；優(yōu)化疏散引導系統(tǒng)，采用智能化的動態(tài)指示技術；定期開展多部門聯(lián)合演練，提升應急響應協(xié)同效率。通過這些措施的系統(tǒng)實施，有望顯著提升我國高層建筑的消防安全水平[2]

二、當前高層建筑消防安全疏散設計存在的不足 三、高層建筑消防安全疏散設計及措施

當前我國高層建筑防火應急疏散體系仍存在若干亟待解決的關鍵問題，這些問題直接影響著火災情況下的

（一）豎向防火分區(qū)設計

豎向防火分區(qū)是高層建筑防火設計的關鍵環(huán)節(jié)，其核心在于有效控制火災的垂直蔓延。根據(jù)建筑高度和使用功能的不同，豎向防火分區(qū)通常采用分層隔離原則，將建筑劃分為若干個獨立的防火單元。規(guī)范要求，標準層高建筑的防火分區(qū)宜按單層劃分，特殊情況下允許2層至3層合并為一個分區(qū)，合并后的分區(qū)面積不得超過1500m² 。在具體實施中，豎向防火分區(qū)設計需要重點把控以下幾個技術要點。首先，分隔構件的選擇至關重要?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板因其優(yōu)良的耐火性能（耐火極限可達2小時以上)和高溫穩(wěn)定性，是最理想的分隔材料。其次，必須嚴格控制豎向管井的防火封堵。電梯井、管道井等豎向通道應采用耐火極限不低于2小時的防火隔墻進行分隔，并在每層樓板處用防火材料嚴密封堵。最后，中庭等特殊空間的防火處理需要特別重視，應采用“防火艙”設計理念，設置雙層防火隔離系統(tǒng)。在實際工程中，豎向防火分區(qū)設計還需要考慮建筑功能的特殊性。對于商業(yè)綜合體等人員密集場所，建議采用更嚴格的分區(qū)標準；對于超高層建筑，應每隔15層設置避難層，形成多級防火防御體系。同時，所有防火分隔構件都必須與建筑結構可靠連接，確保在火災情況下保持完整性和穩(wěn)定性。隨著建筑技術的發(fā)展，現(xiàn)代豎向防火分區(qū)設計正在向智能化方向發(fā)展。通過集成溫度感應、自動閉門等智能系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控分區(qū)的 完整性，動態(tài)調(diào)整防火策略[3]。

（二)防煙樓梯間防火疏散設計

高層建筑火災防控需要建立全方位的防火體系。研究表明，火災在水平和垂直方向的蔓延速度分別可達1.5m/min 和 5m/min ，凸顯防火設計的重要性。當前63% 項目存在疏散通道設計缺陷， 28% 建筑消防設施維護不足， 35% 疏散指示系統(tǒng)設置不當。因此，應嚴格執(zhí)行防火分區(qū)標準( 1500m² /分區(qū)），中庭采用“立體防火艙\"設計，自動扶梯區(qū)域設置特級防火卷簾或水幕系統(tǒng)。智慧消防系統(tǒng)可縮短 58% 應急響應時間，VR演練能提升 30% 逃生成功率。建議實施全生命周期管理，引入第三方評估，構建多方協(xié)作的防控體系。未來需重點關注超高層防火和智能消防技術創(chuàng)新，建立符合國情的安全標準。

（三)科學設計安全疏散路線

高層建筑疏散通道設計必須兼顧日常使用與應急疏散的雙重需求，針對不同建筑類型應采取差異化設計策略。居住類建筑宜采用“內(nèi)走廊 + 外走廊”的復合模式，確保每個單元設有兩個獨立出口；對于公共建筑，推薦環(huán)形走道系統(tǒng)，配合智能疏散指示。設計需重點把控四大要素：連續(xù)暢通的路徑網(wǎng)絡、多向選擇的逃生方向、科學合理的通道容量（人均 ?0.28m² )以及系統(tǒng)完善的標識指引。同時，應充分考慮特殊群體需求，設置無障礙通道和避難間等設施。通過BIM技術模擬優(yōu)化，可使疏散效率提升 30% 以上，顯著增強建筑安全性能。這種“平災結合”的設計理念，既保證了日常使用的便利性，又能有效應對突發(fā)火災等緊急情況[4]

（四)科學設計疏散出口

高層建筑疏散設計應充分考慮火災時的人員行為特征。研究表明， 85% 的逃生者會優(yōu)先選擇熟悉的路徑，具有明顯的趨光性。因此，疏散出口布局應遵循“雙向設置”原則，每個防火分區(qū)至少設置2個方向相反的出口，間距不小于分區(qū)對角線長度的 1/3 。優(yōu)先沿建筑外圍布置疏散通道，既便于自然排煙（開窗面積 ? 地面面積 2% ），又利于消防救援。當受限于建筑布局時，核心筒區(qū)域需配置機械加壓送風系統(tǒng)（風速 ?0.7m/s 和獨立防煙前室。超高層建筑建議采用分段疏散策略，每15層設置避難層（人均面積 ?0.2m² ）。同時，應通過智能疏散指示系統(tǒng)和應急照明系統(tǒng)，引導人員快速識別逃生路線。這種基于行為科學的疏散設計，可顯著提升逃生效率[5]

（五)科學設計疏散標志

高層建筑疏散標識系統(tǒng)設計應基于人因工程學原理，建立科學完善的視覺引導體系。研究表明，優(yōu)化后的標識系統(tǒng)可提升 40% 以上的疏散效率。設計要點包括建立分級標識體系，雙向通道標識間距不超過 15m ，袋形走道縮短至 8m ，所有轉(zhuǎn)彎處設置高亮度強化標識；采用立體化布設方案，針對大開間區(qū)域綜合運用頂部懸掛、地面LED導向帶和立柱多面體標識；應用智能光電技術，包括動態(tài)導向系統(tǒng)、自發(fā)光蓄光材料和應急照明系統(tǒng)。要注意保持標識的連續(xù)性和一致性，避免雙向指示造成混淆。通過這種系統(tǒng)化設計，既能確保各種環(huán)境條件下的可視性，又能實現(xiàn)快速、準確的疏散引導，顯著提升高層建筑的應急疏散能力。

結語

高層建筑火災疏散設計必須構建全方位的安全防護體系，通過科學規(guī)劃防火分區(qū)、優(yōu)化疏散路徑設計、配置智能消防設施以及應用人因工程學原理打造直觀高效的引導系統(tǒng)。要特別重視建筑結構與消防系統(tǒng)的協(xié)同配合，采用BIM技術建立數(shù)字化仿真平臺進行動態(tài)模擬和評估，同時結合定期實戰(zhàn)演練持續(xù)優(yōu)化設計方案。這種系統(tǒng)化、智能化的設計方法能夠顯著提升疏散效率 50% 以上，確保在緊急情況下為人員提供最大程度的安全保障，最終實現(xiàn)高層建筑消防安全水平的本質(zhì)提升。

參考文獻

[1］李亞萍.高層建筑消防安全疏散設計中存在的不足及管理對策[J].中國建筑裝飾裝修，2022(04)：78-79.

[2]孫廣沖.高層建筑防火疏散設計探討[J].工程建設與設計，2024（21）：44-46.

[3］李威龍.對醫(yī)療建筑消防配電形式及應急疏散指示系統(tǒng)的探討[C].中國消防協(xié)會學術工作委員會消防科技論文集，2024.

[4］趙芬.高層住宅建筑防火設計要點研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2024(16)：119-121.

[5]黎宇.高層建筑消防設計關鍵要點分析[C].智慧施工與規(guī)劃設計學術交流會論文集，2024.