高層建筑消防安全管理與應急疏散策略研究

引言

高層建筑作為現代城市的重要組成部分，其消防安全管理問題一直是城市安全管理的重點。隨著技術的發展和城市化進程的加快，高層建筑的消防安全面臨著更加復雜的挑戰。在此背景下，傳統的消防安全管理方法已不能完全滿足現代高層建筑安全管理需求，迫切需要創新方法，提升消防安全管理效率。2020年修訂的《建筑設計防火規范》雖強化了技術標準，但在實際管理中仍存在執行偏差與系統協同不足等問題[1]。本文基于建筑安全工程理論，結合消防安全管理實踐，系統分析高層建筑火災風險特征，提出涵蓋設計建造、日常運維、應急響應全過程的綜合治理策略。研究重點探討疏散通道動態優化、智能消防系統集成應用等創新方法，旨在構建科學、系統的消防安全管理體系。

一、高層建筑消防安全管理概述

（一）高層建筑消防安全現狀

當前，高層建筑消防安全管理面臨諸多挑戰。隨著城市化進程的加快，高層建筑如雨后春筍般涌現，給消防安全管理帶來了新的挑戰。在當前的高層建筑消防安全管理體系中，普遍采用的是一種綜合性的管理模式，涵蓋了從設計、建設到使用各個階段。這種模式強調建筑物的消防安全設計，包括消防設施配備、建筑材料防火性能以及消防逃生路徑規劃等。建筑功能復合化趨勢導致火災荷載顯著增加，商業綜合體內部餐飲娛樂設施與辦公區域的混合布局，形成潛在風險耦合。玻璃幕墻構造雖滿足采光需求，但高溫狀態下的爆裂風險可能形成垂直火勢蔓延通道。部分老舊高層建筑受制于歷史技術標準，存在防火分區劃分不合理、疏散通道被占用等結構性缺陷。物業管理單位消防專業能力不足，導致設施維護存在盲區，自動噴淋系統故障、防煙樓梯間正壓送風失效等問題時有發生。城市消防救援裝備的舉升高度與供水能力難以匹配超高層建筑發展速度，外部救援與內部自救的協同機制亟待完善。

（二）高層建筑消防安全特點

高層建筑火災呈現出區別于普通建筑的特殊性。豎向管井形成的煙囪效應可導致火勢垂直擴散速度達到水平方向的8倍一10倍，200米以上建筑火災煙氣可在30秒內蔓延至頂層。人員疏散面臨垂直距離長、逃生時間受限的嚴峻挑戰，百米以上建筑人員完全疏散通常超過1小時。建筑設備層電纜密集布置，易引發電氣火災，高空強風環境可能改變常規火勢蔓延規律[2]。玻璃幕墻單元墜落風險與高空墜物形成立體化次生災害威脅，智能建筑控制系統與消防設施的兼容性問題可能造成應急響應延遲。

二、高層建筑消防安全管理策略

（一）建筑設計階段的消防安全管理

1.結構設計中的消防考量

建筑結構防火設計需建立多層級防御體系。鋼筋混凝土核心筒應設置雙向防火隔離帶，鋼結構構件必須采用膨脹型防火涂料與混凝土包覆相結合的保護措施。避難層設置應遵循垂直間隔不超過50米的原則，兼顧設備層功能整合與結構加強。電纜豎井每三層設置防火封堵，幕墻空腔實施水平防火分隔。防煙樓梯間前室采用機械加壓送風系統時，應配置冗余風機與備用電源。建筑平面布局應確保任意點至最近安全出口距離不超過規范要求，剪刀樓梯設計需滿足雙向疏散需求[3]。

2.消防設施的配置與優化

消防設施配置需形成立體化防控網絡。超高層建筑應設置高區、低區雙路消防供水系統，中間水箱容積需滿足兩小時持續滅火需求。火災自動報警系統應采用環形總線拓撲結構，探測器類型應根據空間功能差異化配置。機械排煙系統應與防火卷簾聯動控制，排煙口風速需經CFD模擬驗證。廚房等特殊區域需設置專用氣體滅火裝置，數據機房應采用惰性氣體滅火系統。消防電梯應具備迫降功能與防水保護，轎廂內設置獨立通信線路。

（二）日常使用中的消防安全管理

1.定期檢查與維護消防設施

消防設施維護管理應建立全生命周期檔案。濕式報警閥組每月需進行末端試水檢測，氣體滅火系統鋼瓶壓力每季度記錄核查。機械防排煙系統半年期進行全負荷運行測試，防火卷簾年度下降試驗需覆蓋所有控制模式。消防水泵接合器明顯標識并保持接口完好，建筑屋頂試驗消火栓定期測試靜壓值。物聯網監測系統實時采集設備狀態數據，故障信息自動推送至管理平臺。維護記錄電子化存檔并關聯建筑信息模型，實現設施狀態的可視化追蹤[4]

2.建立防火巡查制度

防火巡查體系應覆蓋建筑全區域。中控室值班人員每小時通過視頻監控核查重點部位，保安人員每日三次進行現場巡查。餐飲場所營業結束后檢查燃氣閥門關閉狀態，設備機房建立溫度異常預警機制。裝修施工區域實施動火作業電子審批，臨時消防設施配置納入驗收流程。防火門閉門器功能檢查列入月度計劃，常開式防火門電磁釋放裝置每日測試。巡查發現隱患通過移動終端實時上報，整改過程實行閉環管理。

（三）人員培訓與演練

1.消防安全知識普及與培訓

消防安全培訓需構建分層教育體系。新人職員工必須通過VR火災模擬考核，租戶負責人每季度參加消防法規培訓。微型消防站隊員每月開展專業技能集訓，中控室操作人員持證上崗并定期復訓。培訓內容涵蓋初期火災撲救技巧、防煙面罩正確佩戴方法及報警裝置操作流程。重點崗位人員需掌握建筑消防設施聯動原理，熟悉消防水泵、排煙風機手動啟動程序。培訓效果通過情景模擬測試評估，將考核結果納人個人安全績效。

2.定期組織疏散演練

應急疏散演練應注重實戰效能。演練方案預設不同起火點位，測試人員疏散路徑選擇的合理性。殘疾人員疏散采用專用逃生設備，志愿者協助引導確保全員撤離。記錄各樓層疏散時間，分析瓶頸區域改進方案。夜間演練檢驗應急照明系統的可靠性，消防廣播多語言播報測試信息傳達效果。演練后，召開總結會議，根據評估報告優化應急預案。通過年度綜合演練，協調外部救援力量，測試建筑消防系統與城市應急指揮平臺的數據交互。

三、高層建筑應急疏散策略

（一）應急疏散預案的制定與實施

1.疏散預案的詳細內容與要求

高層建筑應急疏散預案的制定需要建筑管理單位聯合消防設計團隊建立系統化的編制流程。預案編制應以建筑信息模型為基礎，構建包含結構特征、功能分區、設備布局的三維數字化模型，模型中需標注防火分區邊界線、疏散樓梯坐標、避難層位置等關鍵空間要素。預案內容應區分工作日與節假日不同人員密度場景，針對餐飲區燃氣泄漏、設備層電氣短路、幕墻空腔起火等典型火災類型，制定差異化處置方案。建筑消防控制中心需明確火災確認后的標準操作程序，包括非消防電源切斷時序、防煙系統啟動優先級、電梯迫降控制邏輯等技術細節[5]。

建立樓層責任人制度，明確各區域安全員在火災初期的報警職責與中后期的疏散指揮權限。特殊群體疏散方案應配置輪椅升降平臺操作指南，制定視障人員定向引導規程。預案附件需包含消防設施操作流程圖解，詳細標注手動報警按鈕分布、消火栓箱開啟方法、防火卷簾手動下降裝置位置等實用信息。應急物資管理系統應建立電子化臺賬，實時更新防煙面具有效期、急救藥品庫存量、應急照明燈具充電狀態等動態數據。建筑業態發生調整時，物業管理方應在三個月內完成預案修訂，需及時將新入駐商戶的火災荷載數據納人風險評估體系。

2.預案的演練與評估

實施高層建筑應急演練，需建立多主體協同機制，整合物業管理部門、承租單位、消防救援機構等多方資源。演練方案設計應采用情景構建技術，設置煙霧擴散模擬、局部電力中斷、信號干擾等復雜條件，測試系統的可靠性。疏散效率評估需在主要疏散路徑安裝激光計數裝置，精確記錄各時段的人員通過量，計算樓梯間單位寬度通行效率。建筑設備系統測試需監測排煙風機啟動響應時間，驗證防火閥熔斷關閉動作與報警信號聯動的準確性。人員行為觀察組應配備移動記錄設備，重點采集驚慌性折返、錯誤工具使用、群體盲從等非理性行為數據。

聲學環境檢測需使用專業分貝儀，測定消防廣播語音清晰度指數，評估背景噪聲干擾下信息傳達的有效性。演練數據分析平臺應整合建筑自動化系統日志、視頻監控影像、人員定位軌跡等多源數據，運用離散事件仿真技術重構疏散過程。評估報告編制需包含設施故障統計表、疏散時間分布圖、行為模式分類矩陣等可視化分析工具，針對疏散瓶頸區域提出通道寬度調整、導向標識增設、照明照度提升等具體改造建議。重大演練評估結果應形成改進任務清單，明確責任部門與整改時限，并作為下年度消防預算編制的依據。

（二）應急疏散設施的優化與布局

1.疏散樓梯與消防電梯的設置

高層建筑疏散樓梯系統設計應遵循分級保障原則，核心筒疏散樓梯需滿足超高層建筑耐火極限要求，采用鋼筋混凝土結構并配置防火涂層保護。樓梯間前室加壓送風系統應設置風速監測裝置，確保門洞處風速值持續高于臨界煙氣擴散速度。踏步尺寸設計需符合人體運動力學特征，臺階高度控制在15厘米一17厘米范圍，踏面寬度不小于28厘米，以保障下行的穩定性。消防電梯動力系統需配置雙回路供電，井道圍護結構采用3小時耐火極限的混凝土墻體，層門縫隙安裝膨脹密封條防止煙氣滲透。電梯轎廂內部應設置獨立應急照明與空氣呼吸裝置，控制面板增設消防員優先操作按鍵。超高層建筑群組電梯需實施分區調度管理，火災時自動鎖定非消防電梯并形成特定服務梯組。樓梯導向系統需在距地面85厘米處設置連續熒光條帶，轉角平臺安裝語音提示裝置，應急物資箱內置破拆工具與逃生緩降器。疏散通道轉折處需設置反光鏡面，擴大視野范圍，樓梯間通風百葉應具備熔斷自閉功能。

2.避難層與逃生通道的規劃

避難層空間規劃需滿足人員安全待援的基本需求，結構設計荷載值應按照每平方米6千牛標準進行復核驗算。通風系統需配置兩級過濾裝置，初級過濾網攔截大顆粒污染物，高效微粒過濾器處理煙氣懸浮顆粒。應急衛生設施應設置真空節水型廁所，配備免沖消毒設備與密閉式污物收集系統。逃生通道幾何設計需保持連續直線特征，通道寬度根據建筑人員容量計算確定，最小凈寬不低于1.4米。防火門啟閉裝置應安裝電磁釋放器與順序閉門器，確保火災時按預設時序自動關閉形成防煙分區。導向標識系統采用光電復合顯示技術，常規狀態下顯示綠色指引標志，應急狀態切換為紅色閃爍模式。

地面導流帶使用蓄光型陶瓷顆粒材料，光照停止后可持續發光30分鐘以上。智能監控系統在通道關鍵節點設置雙目客流統計相機，當單位時間通過人數超過設計值時觸發分級預警。避難層物資儲備庫需建立溫濕度監控系統，醫療急救箱內置自動體外除顫器與止血包扎套裝，應急通信設備配置衛星電話與Mesh自組網對講機。建筑平面示意圖應采用立體浮雕工藝制作，盲文標注重要設施位置，滿足特殊群體信息獲取需求。

（三）應急疏散中的科技應用

1.智能化疏散指示系統的應用

智能疏散系統實現動態路徑規劃。物聯網終端實時采集火災位置與蔓延方向，中央處理器計算最優逃生路線。方向指示牌采用LED可變標識，根據煙氣擴散調整引導方向。人員密度傳感器監測通道擁堵狀態，自動分流至備用路線。移動終端推送個性化逃生指南，AR導航輔助復雜環境定位。系統自檢功能每日測試線路連通性，蓄電池組滿足72小時續航需求。

2.消防廣播與通信系統的優化

應急通信系統構建多重傳輸通道。數字廣播具備分層分區控制能力，優先覆蓋火源相鄰區域。無線對講系統設置獨立頻段，中繼設備確保信號全覆蓋。電梯轎廂與避難層安裝可視對講裝置，支持多方視頻會商。消防控制室配置衛星電話鏈路，保障極端情況下的指揮通信。系統每月進行抗干擾測試，確保電磁兼容性符合標準。

結語

高層建筑消防安全管理需要構建全流程防控體系。從設計階段的防火分區規劃到運維期的設施精細管理，從人員常態化培訓到智能疏散系統應用，每個環節都直接影響災害防控效能。應急疏散策略應立足建筑空間特征，融合工程技術與管理手段，通過預案動態優化與科技賦能提升逃生成功率。未來研究需關注超高層建筑消防救援無人機應用、人員行為大數據分析等，持續完善城市建筑安全防護網絡。

參考文獻

[1」張冉.高層建筑消防安全疏散問題及對策研究——評《高層建筑應急疏散行為與風險防控》[J」.人民長江，2024，55（07）：257-258.

[2]張旭.高層建筑消防安全疏散問題及對策研究[J].工程設計與施工，2024，6（01）：14-16.

[3]王亞升.高校大型公共建筑火災及人員應急疏散模擬研究[J].陜西交通科教研究，2024（02）：8-13.

[4]肖方.應急管理部消防救援局相關負責人就《高層民用建筑消防安全管理規定》答記者問[J].中國消防，2021（08）：54-58.

[5]高層民用建筑消防安全新規出臺要點問題深入解讀[N].天津日報，2021-08-13（008）.