高层建筑防火技术及安全疏散设计

魏潇

摘 要：一旦高层建筑发生火灾，就很容易造成人员的伤亡与财产的损失，还会对社会产生不良的影响。文章首先分析了高层建筑火灾发生的特点，然后分析了高层建筑防火安全对策，并针对安全疏散设计的目标与方法，制定出高层建筑安全疏散设计的具体方法与对策，希望能够对今后的高层建筑防火提供一定的参考。

关键词：高层建筑；防火；安全疏散；设计

随着最近几年高层建筑频发火灾，使得高层建筑消防的安全与火灾发生之下的安全疏散受到越来越多业内人士的关注。因此，希望通过本文的阐述，能够对高层建筑防火起到借鉴作用。

1 高层建筑的火灾特点

在防火条件基本相同的大背景下，相比单层或者是多层建筑物，高层建筑物本身的火灾危害性更大，并且其危害性与危险性在随着高度增加的同时，也会加重火灾事故的影响。

1.1 火灾蔓延速度快

在发生火灾的时候，沿着通风井、电梯井、管道井等，火势会迅速地蔓延，从而形成烟囱效应，这样就会导致火灾蔓延。就试验数据表明，火灾在最初期阶段的扩散速度为0.3m/s，在燃烧迅猛阶段，其水平的烟气扩散速度为0.5-3m/s；沿着竖向管井扩散速度为3-4m/s，并且，随着风速与气压的影响，其内部的空气流动速度还会增快，这样，也会加快火灾的蔓延速度。

1.2 火灾扑救难度大

在发生火灾后，消防车很难达到高层建筑的扑救高度，这样也使得从室外进行火灾扑救显得异常困难，一般情况下，都需要进行自救处理，也就是通过室内的消防设施扑救。如果在初期阶段无法控制好火灾蔓延趋势，等待消防人员赶到之后，不仅需要耗费大量的体力登上高楼，并且，在高热、浓烟的环境下，也会加大消防队员的扑救难度。

1.3 人员疏散困难

考虑到高层建筑本身的垂直高度较大，人员需要耗费大量的时间才能够撤离出建筑物，再加上火灾发生时容易出现恐慌、混乱局面，也会增大疏散的困难度。就加拿大研究委员会提供的数据表明，从50层楼开始，每一层拥有240人，通过1.1m宽度的楼梯疏散，需要花费2小时11分钟才能够撤离出建筑物。就相关的资料表明，在集中疏散的时候，人员的行进速度为22m/min。在发生火灾的情况下，高层建筑的安全疏散主要是依靠楼梯，如果楼梯内部流入烟气，就很可能对人员疏散产生影响。

1.4 可燃易燃材料多，火灾荷载大

在设计施工当中，高层建筑物为了减轻建筑物本身的自重，增加内部装饰美观度和扩大建筑空间，就会使用大量易燃的建筑材料，一旦发生火灾，就容易产生大量的有毒有害烟气，很容易让人员中毒伤亡。

2 高层建筑防火安全对策分析

2.1 严把高层建筑防火设汁源头关

严把高层建筑防火设计源头关卡，应该实行消防专篇的名文规定，带有自动消防系统的高层建筑就需要做好消防专篇的准备。所以，消防专篇当中应该包含电气、结构、建筑、给排水以及暖通等多个方面的消防设计内容。并且，专篇需要体现在建筑的初期设计当中，设计人员应该通过自检自审，强化“谁设计、谁负责”的规定，同时，要求对自己的设计工程负担有终身责任，这样才能够避免自查自审工作流于表面的形式。

2.2 严把消防审核关

2.2.1 提高主管領导的防火专业技术水平

建设审查工作需要由经办人员和分管领导共同努力才能够完成，油气是在基层的消防部队，分管领导自身所具备的专业技术水平应该得到相应的提高，起到防微杜渐的作用，避免在审核失误的消防验收当中，确保验收不合格就不得投入到使用等情况。进行建设方的整改需要耗费大量的资金，因此，部分建设单位就会想方设法找人情、托关系，希望能够勉强过关。这样就会找到分管领导头上，如果领导的专业技术水平不高，或者是不具备较强的工作责任意识，就很可能在工作当中睁一只眼闭一只眼，让建设单位蒙混过关，这样就很容易给建设审查工作带来诸多不利的影响。

2.2.2 落实防火安全责任制

消防工作需要将消防安全责任制加以落实，而审核工作需要将谁审核、谁负责加以落实。传统模式下，一般都是建设方送来设计图纸，消防部门提出审核意见，在意见书出具之前，需要做好内部审批表的填写，由分管领导和资格经办人员签字。但是，这样的传统模式应该进行相应的调整，特别是在施工图纸送审的时候，对于整个设计审查来说，施工图纸的审查是最重要的一个环节，就审核的程度而言，这属于相对完善的设计阶段，应该建立施工图纸的审查制度，对于消防施工图纸，也需要具备相应资质的消防工程师签字方可生效，然后才送达消防部门进行审核。

2.3 严抓后期管理

2.3.1 加强消防监督检查

第一，严格的检查安全出口以及疏散通道，确保疏散通道不会对人员的疏散产生影响；第二，确保高层建筑内部的自动喷火灭火设施、火灾自动报警设施以及消防防排烟等系统都能够正常的运行，确保疏散标志设施位置的准确性、保证灭火器材完好有效；做好高层建筑物消防产品的检查，确保没有任何伪劣产品混入到其中。

2.3.2 做好日常维护管理

等待公安消防机构验收合格之后，建筑工程才能够投入到后期的使用。而做好建筑消防设施的日常维护，才能够确保消防系统能够始终处于正常运行的状态之下，才能够将其功能发挥出来，减少和防止建筑物发生火灾。在交付建筑工程之后，建筑管理与使用单位也需要做好日常的消防设施维护，确保正常运行之外，还应该针对性地建立岗位责任制度，岗位责任制度的建立健全主要包含了消防设施的检查、检测以及维修保养等方面的制度，这样才可以确保高层建筑物的消防设施能够处于正常的运行状态之下，才能够确保在发生火灾的时候，将消防设施的作用充分地发挥出来。

3 高层建筑安全疏散设计目标及方法

3.1 安全疏散设计目标

安全疏散设计主要是针对高层建筑物的实际特性，从而针对烟气与火灾在高层建筑物内部传播特性以及疏散形式的预测，从而采取针对性的防火措施，并且做好安全疏散设施的设计与设置，从而提供合理的安全防护与疏散方法，确保在紧急的状况下，高层建筑物内部的所有人员都能够迅速疏散，并且还可以使用其余的方法，确保人员的安全性。

3.2 安全疏散设计方法

安全疏散设计方法包含了处方式设计与性能化设计两个方面。处方式设计方法主要是根据具体的规范，做好疏散通道尺寸和数量的设计。其特点是设计非常简单，只需要参考设计标准与设计规范就行，但是，对于每一个建筑物，处方式设计无法提供针对性的设计方案。所以，由于建筑物本身存在的差异性，也会使得其安全水平出现不同的结果；性能化设计的基本步骤：第一，将建筑物消防安全目标加以确定；通过消防工程的安全评估以及工程学原理，量化分析高层建筑物的火灾危险性；根据在实际火灾发生当中所获取的经验，综合地分析与计算建筑物以及其内部可燃物燃烧时候出现了火灾危险度，然后再对各种可能引起火灾的条件加以预测与评估，从而校对其条件是否能够满足消防安全设计的实际目标；第三，对设计方案进行再一次调整、优化，确保其满足高层建筑的防火需求。

4 高层建筑火灾安全疏散设计的方法与对策

4.1 延长火灾危险来临时间

对于高层建筑内部人员而言，烟气是最主要的影响因素。由于顶棚的限制，在火灾发生的房间上部就会形成热烟气层，并且随着烟气量的增加，也会加厚热烟气层，当烟气层的某一部分参数增大到范围值之外，就会威胁到人员。所以，想要将火灾危险来临的时间延长，就应该尽可能地减薄烟气层的厚度，主要采取的措施如下：

4.1.1 做好防火分区的设计

在高层建筑发生火灾时，由于烟气与火焰蔓延的速度较快，因此，人员的撤离难以跟上蔓延的速度，所以，对于水平防火分区和竖向防火分区都需要合理的进行设计，这样才能够将火灾控制在界定的范围之内。

4.1.2 做好自动灭火系统的设置

自动灭火系统一方面能够在火灾发生的初期达到消灭、降温以及控制火灾的扩散；另一方面，也可以确保疏散设施的安全性不受影响，这是最主要的火灾防护手段，同时，也是人员安全疏散的前提条件。根据灭火剂的种类，灭火系统可以分为自动喷水灭火、气体灭火和水喷灭火三种系统。就高层建筑而言，应该根据《高层民用建筑防火设计规范》当中提出的要求，根据自身高层建筑物的特点，设置出相对应的自动灭火系统。另外，对于自动喷水灭火系统，还需要注意：

第一，在消防中心，应该设置自动喷水灭火系统的监视信号，其中主要包含了火力报警信号、水箱水位、水泵的供电状况、报警阀前控制阀开关等等；第二，一旦自动喷水灭火系统受到影响，无法正常的运行，就会将这一个区域关闭，并且确保人员的安全。

4.1.3 做好自动排烟设施的设置

第一，做好自动排烟设施的设置。其目的在于对期货地点的延期扩散加以限制，对疏散通道的安全性加以保护，提供疏散人员安全的疏散通道。自动攀岩设置的设置属于救火的疏散逃生以及辅助的手段；第二，根据《高层民用建筑防火设计规范》当中提出的规定，还需要结合高层建筑物本身的实际特点，设置出具体的自动排烟设施。

4.1.4 做好消防控制系统的设置

在高层建筑的消防控制中心应该具有以下几个方面的紧急控制功能：第一，防火门或者是其余的开口保护设施，能够让其关闭；第二，楼梯间和前室能够加压送风；第三，做好排烟系统的控制；第四，控制好紧急事故照明；第五，控制好广播诱导系统。

4.2 进行安全出口的合理布置

所谓的安全出口，指的是提供给人员疏散使用的直通室内外安全区域的楼梯、走道和门等等。高层建筑物内部的房间或者是高层建筑物本身，都应该根据防火规范的具体规定，根据人员的集中度和数量，对安全出口的数量、距离和分布情况进行综合考虑。在人员相对集中的房间安全疏散，除包含了疏散总宽度之外，还应该考虑到安全出口的数量，比如：如果一个房间内部的人员较多，有的时候只需要布置一两个宽大的出口就可以满足设计要求，但是在平时的通行中，会存在不便之处，一旦发生火灾，就很容易造成人员方面的伤亡。因此，在安全出口的设计上，在高层建筑物内部的任何一个位置，都应该保证两个或者是两个以上的疏散方向提供人员的安全疏散。在布置安全出口，也应该保持均匀性，在不同的疏散方向的两个出口之间至少应该保持间距在5m之上。疏散樓梯如果具备条件，还应该通至屋顶。

4.3 进行疏散走道的合理布置

为了确保高层建筑物发生火灾的时候，人员能够畅通的疏散，避免出现混乱或者是阻塞现象，在疏散走道的设计上，就应该保持走道的简洁平缓，尽可能避免出现较多的曲折迂回，在转角的尽头之处，还应该安排出垂直的疏散口。在地面上不得存在磕绊物或者是地面打滑，在疏散走道中，不能够设计门栏、台阶等突出物。如果存在突出物，其最窄的地方也不能够低于疏散走道宽度的整体要求。疏散走道的建筑结构以及室内的装修还应该具备较高的耐火性能，无论是其地面装修、墙面，还是天棚的设计，都应该满足规范要求。疏散走道两侧的隔墙还需要设置窗口，应可能减小窗口面积。

4.4 进行疏散楼梯的合理布置

在高层建筑物当中，楼梯间和疏散楼梯是最主要的通道。高层建筑物内部的疏散楼梯一般都采取的是封闭的楼梯间、室外楼梯以及防烟楼体验，就具体的规范标准来看，还应该考虑到实际的防火要求，注意到疏散楼梯布置的几点要求：

4.4.1 做好疏散楼梯问题的确定

一般来说，最恰当地疏散楼梯的设置，应该是靠近客用电梯，平时，人们出行经常使用电梯，因此，靠近电梯的疏散楼梯是人们最容易发现，也是最熟悉的。一旦发生火灾，人们就会选择常使用的路线，这样，也容易快速地疏导人员。如果条件允许，疏散楼梯间以及前室的设置还应该尽可能地靠近外墙，这样可以通过外墙，将窗户开启，从而满足自然的排烟，这样，才可以为消防扑救以及安全疏散创造有利的条件；如果条件不允许，就应该在建筑中心部位设置疏散楼梯，并且还需要设置机械正压送风设施，这样也方便安全的疏散。

4.4.2 消防电梯与疏散楼梯要尽可能地面前室的合用

虽然在规范标准当中允许消防电梯与疏散楼梯能够公用前室，但是为了避免在发生高层建筑火灾的时候，消防扑救人员与疏散人员之间产生了相互的干扰，对于消防扑救和安全疏散产生阻碍，因此，在设计的时候还是应该尽可能避免前室的共同使用。

4.5 为防火、防烟、防热创造良好的安全环境

在安全通道当中，应该创造出防火、防烟、防热的优良安全环境，这是重要的安全疏散条件，在疏散通道的不同区段或者是不同的部位上，都应该由防排烟设施的设置，才能够保证其安全性。比如：防烟楼梯间前室、防烟楼梯间、消防电梯间前室，在无自然通风的走到或者是房间，还需要做好机械排烟系统设施。此外，在防护方面，还应该添加部分呼吸使用的防护用品。

4.6 妥善制定防火安全疏散预案

由于高层建筑本身的特点，也就决定了在火灾发生的时候，人员无法及时地撤离出去。这样就要求了管理人员能够对火灾潜在的风险和危险有预见力，并且可以根据建筑物本身的情况，制定出合理的防火安全疏散预案。

第一，做好安全疏散的组织与管理工作。强化人员疏散诱导知识的培训工作。一旦人们意识到需要逃生的时候，首先就应该去尋找进入的出口，但是如果无法抵达（进入口充满了烟与火的时候），人们就会本能地返回，离开危险，去寻找另外的安全地点与出口。人们有可能会低估危险带来的伤害，不情愿使用自己不够熟悉的通道。这时的疏散诱导，尤其是日常经历过了训练的诱导，就会发挥出奇重要的作用。疏散人员的诱导还应该确定出“带头人”。这主要是因为“随大流”的倾向，有的时候还可能将危害扩大；第二，针对建筑物的不同部位，还需要针对火灾发生时的具体疏散规则和实施过程制定预案；第三，确保老弱病残的疏散；第四，对于疏散过程中存在的不良行为需要及时纠正，必要的时候，还可以采取强制性的措施；第五，疏散诱导计划应该合理地制定，可以定期或者是不定期开展火灾演习。应该经常进行消防逃生训练，并且要根据一定的程序来进行。负责指导训练以及计划的人员，还应当具备一定的领导才能。在指导训练过程中，应该强调有序的疏散，并非是速度上的训练。并且，训练还应该在不同的时间段进行，能够模拟火灾的发生情况。

5 结束语

本文主要是针对高层建筑防火技术以及安全疏散设计进行了具体的讨论。作为一门持续性的课程，高层建筑的防火还有很长的一段路要走。并且，随着超大型公共建筑的出现，新问题与功能复杂化，也需要建筑设计人员和消防专业人士能够针对防火进行更深层次地研究。

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