关于高层建筑消防防火排烟设计的研究

全　辉（武警重庆市消防总队九龙坡区支队，重庆市九龙坡区400000）

关于高层建筑消防防火排烟设计的研究

全辉（武警重庆市消防总队九龙坡区支队，重庆市九龙坡区400000）

随着我国经济发展的加快，城市高层建筑数量不断增加。高层建筑尽管能够有效的降低土地的使用成本，提高土地的利用效率，但是一旦发生火灾，由于逃生的限制以及救援的条件不足往往会导致十分严重的后果。在高层建筑的火灾事故中，危害人们生命安全不仅仅是火，还有烟，因此在高层建筑中一定要重视消防防火排烟设计，充分考虑高层建筑的消防设计，提高高层建筑的防火性能。

高层建筑；消防；防火；排烟；设计

1高层建筑火灾的主要特点

（1）火势迅速蔓延，形成立体火灾，易造成无法控制的危害。高层建筑内管道数量多，发生火灾以后，在极其短的时间内，就会形成很大的火势，出现所谓的“烟囱效应”。建筑内部的电梯间、管道井和楼梯间，就如同一个一个的烟囱，极易形成体大火，从而导致整栋楼的大面积燃烧。

（2）人员密集，疏散较为困难。高层建筑多半是住宅楼或写字楼，以及人流密集、繁华热闹的商场，大楼的垂直距离长，所以疏散时间也较长。发生火灾后，人们普遍会出现恐慌心理，短时间内将楼内的人员疏散完毕，并不是件容易的事情。根据调查，死于火灾的人往往是由于睡眠中窒息、反应迟钝等所致，还没来得及逃出，就已经身亡了。

（3）装备具有很大局限性，救灾能力有限。与西方国家相比，目前我们国家的建筑消防安全疏散能力较弱，我国常用的消防云梯车理论作业高度仅为100m，这很难满足高层建筑消防安全的需要。在高层建筑楼顶，利用直升机救援，要铺设有草坪，但在火灾形成冲天之势时，直升机很难接近建筑物，从而增加了人们逃生的困难性。

2高层建筑消防防火排烟设计存在的问题

2.1排烟口设置不合理

目前，我国在高层建筑的设计规范中要求排烟窗口设计安装于建筑的上方，并且要求安装开启装置。之所以这样设计是考虑到火灾发生时烟雾会向上飘散，这样将排烟窗口设置于上方就能够有效的排烟。但是在实际的建筑中这样的装置应用并不实用，原因在于一旦发生火灾，对于排烟窗口的开启装置一般均需要人工进行开启，但是发生火灾以后很多人员都顾不上开启排烟装置，大多数人只顾自己逃生。甚至一部分人群根本就不清楚自己所住的区域排烟装置的开启开关在哪里，又该怎样开启，因此并不实用。因此有人提出应当将排烟装置与火警报警装置进行联动，一旦发生火警就会自动开启排烟窗口，但是目前市场上这样的装置价格均比较高，因此应用并不多。就目前而言，不少高层建筑在排烟窗口的设计上均采用的是侧拉窗口，几乎很少采用自动开启装置，因此我国高层建筑的排烟窗口设置的是十分不合理的。

2.2送风口设置不规范

目前的高层建筑送风口设计一般在设计时选用的是竖向送风的机械排烟管道，送风口选用的是同一规格的百叶窗开风口。尽管看似没有问题，但是在送风口的管道内壁处理上并没有进行严格的处理，使得管道内部凹凸不平，并且缺少定期的维护与保养，管道内壁甚至存在锈蚀的情况。在加上在进行管道的设计时，由于设计的不合理，导致管道内部过长或者管道的拐角过多，从而导致送风口送风受到了影响。这一问题目前较为普遍我国很多高层建筑中均存在这一问题。

2.3排烟系统的设置不全面

我国建筑消防规范中规定在建筑中如果不具备自然排烟装置应当架设机械排烟系统。这样的规定下除了楼道其他区域均应当安装机械排烟装置，但是在实际的建筑中，很多的建筑均忽略了这方面的要求，仅仅在大厅以及人流量较大的一些场合安装了排烟装置。此外，楼梯口不需要安装排烟装置是因为正常情况下，楼道口时处于一个正态空气压力下的，这样一旦发生火灾，楼道的烟会自动排出去，但是在不少建筑中，防火门以及楼道窗长期保持开放状态这样就破坏了原有的正压力，导致烟雾无法正常排出。

3高层建筑消防防火排烟设计

3.1耐火构造设计

我国高层主要分为两类，相关法律制度中对高层所有部位的耐火性和耐火极限有着明确的规定。第一类高层是性质较特殊的医院和高级旅馆等，高度一般大于50m，内部建筑面积超过1500m2或高度大于50m内部建筑面积超过1000m2的商业大楼、电信大楼、金融财贸大楼等。另外，超过十九层的住宅大楼也归属于一级高层，一级高层的要求较高，其墙柱燃烧性能和耐火极限需要超过3h，梁板的燃烧性能数值为1.5h，耐火极限为2h。相比之下第二类高层要求较低，高度在2～50m之间的办公大楼、旅馆、教学楼或10～18层的住宅大楼，墙柱燃烧性能和耐火极限只需要2.5h即可，墙板的燃烧性能控制在1h以上，耐火极限为1.5h。

3.2火灾时的防火设计

高层火灾时的防火设计主要分为三种，分为总体布局、安全疏散以及消防设备：

3.2.1总体布局

①高层建筑在选址时需要十分谨慎，条件允许的情况下尽量将高层选择在交通比较发达的区域，结合城市的整体规划保证高层的交通，最好是一些交通干道的附近，即便发生火灾也方便疏散人员，运输消防设备也十分便利。②各个高层之间应该有一定的安全距离。为了防止高层发生火灾时火势的蔓延，高层之间应该保持科学合理的安全距离，也为救援提供更大的操作空间。③要限制裙房附体。高层建筑周围需要建设一些裙房，这些裙房可以直接通向高层的楼梯或是作为高层的安全出口，为人员逃生提供更大的几率。④要设计消防车道。我国相关制度中对消防车道有着严格的标准，其宽度不得小于4m，空间足够大的话尽量设置一个尽端式回车场。

3.2.2安全疏散

由于高层的房间较多，在进行疏散时可以将疏散系统分为垂直疏散和水平疏散两类。①垂直疏散系统，将高层中的电梯、楼梯一级避难层等部分设计成为垂直疏散系统。由于电梯是垂直运作，其运送速度是楼梯的几十倍，在疏散人员时很大程度上能节约疏散的时间。如果火势较大，楼梯疏散也是进行人员疏散的重要手段之一，设置裙房的高层也可以利用裙房进行人员的撤离。高层建筑在设计时应该设置几个避难层，如果火势较大不能撤离出高层，人员可以暂时躲避到避难层当中进行暂时的避难。②水平疏散系统，主要结构为走道，就其自身结构而言比较简单快捷，同时还配备了排烟、方向指示和应急照明灯等设备。

3.2.3消防设备

高层在起火的15～20min内比较安全，20min后火势才开始蔓延，因此为了更好地疏散人员和达到灭火的目的，应当在高层内部装置自动报警系统或自动灭火系统。目前常用的高层报警系统为人工报警和自动报警，人工报警与自动报警相比成本较低，但无法及时准确地报警。自动报警系统由探测器、集中报警器和区域报警器三部分组成，能够准确及时地探测出火灾发生的地点。此外，消防中心在高层防火系统中处于关键位置，控制高层内部所有的设施，所以在安排消防中心位置时要考虑其与外部的联系。火灾发生初期需要使用手动灭火设施，根据火灾发生的实际情况选择合理的灭火设施。例如如果是南方的冬季，在选择灭火时可以应用开式缩水的方法。如果火灾发生在一些类似计算机室的房间，则不能用水来灭火，最佳的灭火方式是使用七氟丙炳等气体，从而实现小范围灭火的目的。

3.3选择合适的通风方式

选择正确的排烟方式关系着高层建筑消防防火排烟设计的质量和水平，对于消防安全有重要的作用。在实际高层建筑消防防火排烟系统的选择上，一般的流程是空间排烟首先要选择机械排烟系统，自然排烟系统要优于机械排烟系统，而且自然排烟系统要避让高层排烟。正确的排烟方式有利于高层建筑消防设计的完善。

3．4科学设计排烟布置

科学设置排烟布置主要包括两个方面，分别是自然排烟布置和机械排烟布置。在自然排烟布置中，一定要设置不同开口朝向的排烟装置，注意计算排烟系统的有效开口面积，确定自然排烟装置排烟能力的大小。尤其是对无法手动开启的自然排烟装置，应安装自动开启装置进行排烟；在机械系统排烟布置中，主要从两个角度进行思考：①对排烟管道和排烟口进行严格的设计和布置。根据排烟管道的长短、大小、排烟量、管道的材料等，计算排烟管道的横截面面积、排烟口的位置及面积等情况；②对延期流动进行合理的设置。一旦发生火灾，机械送烟口距排风口的距离不能过近，速度不能过快，防止因为机械排烟装置的气流与火灾的气流相冲突，加大火势。为了解决这一问题，可以采用防火防烟分区机械排烟装置，使火灾产生的气流和烟气与排风的方向一致。

4结语

随着建筑技术的不断发展，高层建筑的数量会越来越多，高层建筑在人们生活中会占据一个越来越重要的地位。随着高层建筑的普及，高层建筑的消防安全将会直接影响到人们的生命安全，因此在高层建筑的设计中一定要重视消防防火排烟设计，做好消防防火排烟设计，确保建筑的消防安全，为人们创造一个安全舒适的环境。

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2016-6-29