高层建筑消防防火排烟的设计对策

冯维

摘要：高层建筑在发生火灾时，其消防防火排烟设计直接影响建筑物内的人身财产安全和消防救援工作的有序开展，因此要提升对防火排烟设计的重视程度，不断提升防火排烟设计的合理性。文章首先分析了高层建筑消防安全事故特点以及防火排烟设计标准，然后重点探讨了高层建筑消防防火排烟设计中存在的不足以及相应的对策。

关键词：高层建筑;消防;排烟;设计对策

随着我国社会经济的发展，高层建筑数量越来越多，目前其已经成为主要的建筑形式。相比矮层建筑高层建筑可以有效提升土地利用效率，节省更多的土地资源，但是高层建筑一旦发生火灾，将会在很大程度上增加消防救援难度，这就要求在高层建筑设计施工中一定要做好防火排烟设计，以此避免火灾事故的发生，为人民群众的生命财产安全提供保障。目前关于高层建筑消防防火排烟的设计已经成为人们关注的重点问题。

1  高层建筑消防安全事故特点分析

相比普通矮层建筑，高层建筑如果发生火灾，将会显著增加消防救援难度，主要体现在两个方面：一是高层建筑火灾更容易快速蔓延，由于高层建筑的长轴方向与火焰燃烧的方向保持一致，均是上下方向，所以在高层建筑发生火灾后，在上下方向火势蔓延速度较快，部分情况下还可能形成立体火灾，显著增加火势严重程度，容易造成更大的损伤，增加了救援难度[1]。二是高层建筑发生火灾后人员疏散难度较大，建筑物中人员疏散的主要方向是从上向下进行疏散，由于高层建筑物垂直距离较长，很大程度上增加了人员从上到下疏散的时间，同时受到火势上下方向快速蔓延的影响，又进一步增加了人员疏散的难度，不利于人员快速逃离火灾现场，给人民群众的生命安全造成威胁。

2  高层建筑消防防火排烟的设计标准分析

2.1  及时性标准

在高层建筑消防防火排烟的设计中及时性标准主要是指通过对排烟通道进行科学合理的设计，在火灾发生后能够快速降低建筑物内的浓烟温度，避免温度过高导致建筑物钢筋软化，有助于保障建筑物的稳固性，为受困群众的疏散争取宝贵的时间。同时该标准要求在火灾发生后，排烟通道能够及时将燃烧过程中产生的浓烟排出建筑物，避免浓烟在建筑物内大范围流动，容易导致受困人员因缺氧死亡[2]。在高层建筑消防防火排烟的设计过程中，为了能够达到及时性标准要求，整体来说应该尽量减少排烟通道的转角数量，降低排烟通道对烟雾排除的阻力。

2.2  封闭性标准

随着高层建筑的不断发展，我国对于高层建筑物的施工建设标准也提出了更高的要求。为了能够更好保障建筑物内部人民群众的生命财产安全，我国相关法律规定高层建筑物内必须设计有消防通道，在火灾发生后，建筑物内部人员可以及时通过消防通道进行撤离，同时也有助于消防人员通过消防通道进行紧急救援。这就要求在对消防通道进行设计时为了保障消防通道的有效性，基于封闭性原则，对消防通道的建筑材料以及围护结构均采用防火耐火材料，从而在发生火灾后可以有效避免火势蔓延至消防通道内，更好地疏散建筑物內的被困人员。

2.3  温控性标准

为了能够有效控制火势，降低人员伤亡，在高层建筑消防防火排烟的设计中对最终排放的烟雾温度也具有较高的要求，主要体现在排烟过程中要有良好的降温措施。通过在排烟通道中设置相应的降温设备来降低烟雾温度，保障受困人员以及消防救援人员的安全，同时有助于遏制火势快速蔓延，为消防灭火工作创造条件。

3  高层建筑消防防火排烟设计中存在的不足

3.1  消防设施配置不足

高层建筑发生火灾后往往会造成重大的人员伤亡和经济损失，由于整体来说高层建筑发生火灾的概率较低，很多高层建筑施工设计单位以及后续的维护单位存在侥幸心理，为了能够有效节约消防方面的资金投入，在高层建筑消防防火排烟设计中并没有严格按照相关要求和规定配置相应的消防设施，降低了高层建筑自身的消防能力[3]。此外部分高层建筑在消防排烟设计中虽然配置了相应的消防设施，但是在后期的维护保养过程中工作不到位，导致很多消防设施工作性能得不到有效保障，甚至严重损坏，在火灾发生时也难以发挥有效的消防救援作用。目前在很多高层建筑中存在消防设施体系瘫痪、消防设备生锈以及因故障而停用等情况。

3.2  装饰材料方面存在问题

目前在高层建筑装修过程中，不管是对设计者还是房主来说，整体消防安全意识薄弱，在选择装修材料的过程中主要考虑到美观性和舒适性，并没有充分考虑装饰材料的阻燃性。同时在装饰材料生产过程中，阻燃性材料特别是质量较好的阻燃性材料在价格方面会显著高于非阻燃性材料，这进一步增加了建筑物在装修过程中选择非阻燃性材料的可能性，由此造成一些装饰材料可能存在较大的安全隐患，部分装饰材料容易发生火灾，而发生火灾后火势会快速蔓延，为高层建筑消防防火排烟的设计带来了巨大的挑战。建筑物使用时间较长、建筑物内部线路老化等问题，增加了高层建筑物的消防安全隐患。

3.3  内部结构设计不合理

随着人们对建筑物功能的追求，高层建筑内部结构越来越复杂，功能性设计越来越多，结构复杂增加了建筑物人员疏散的难度，功能性设计往往涉及一些电路、高功率电器以及易燃材料，增加了安全隐患[4]。因此在高层建筑内部设计的过程中，如果存在结构方面的不合理，会显著增加火灾发生的可能性，并且不利于烟雾的排出以及人员疏散。

4  高层建筑消防防火排烟的设计对策

4.1  合理规划高层建筑空间

高层建筑内部空间的合理规划直接影响高层建筑消防防火排烟设计的科学性和合理性，这就要求在进行高层建筑空间规划时应该充分考虑建筑物的整体设计结构，考虑烟雾的合理排放渠道，为烟雾排放创造良好的条件。具体来说，包括三个方面：一是要保障建筑内部空间与排烟通道之间的连接效果，在发生火灾时能够显著提升排烟效率，促使烟雾能够在短时间内尽量排出，避免进入建筑物其他内部空间，造成不必要的人员伤亡和经济损失。二是保障建筑物整体排烟通道设计与室内空间连接的科学性和合理性，包括区域空间排烟装备的安装以及不同区域之间的衔接等，确保高层建筑防火排烟设计能够达到各项要求[5]。三是在高层建筑规划设计阶段应该科学进行生活区以及办公区等不同功能区位的合理划分，既能充分利用建筑物内部空间，同时又能够确保消防安全。这就要求在建筑物空间规划过程中全面考虑安全管理体系以及功能等多种因素。

4.2  合理设计排烟通道

在高层建筑防火排烟的设计中，排烟通道是最为核心的内容。高层建筑层数较多，而火灾发生在不同楼层对于整体的人员疏散以及消防救援工作具有不同的影响。考虑火灾发生在各个楼层，为有效保障人员疏散效果，可以在相关区域专门设置人员疏散通道，并将连接区域作为排烟通道。比如在高层建筑消防防火排烟的设计中可以将维护系统与建筑物框筒结构连接在一起，实现对内部资源的充分利用，保障排烟通道设计的合理性。同时在高层建筑消防防火排烟的设计中，还应该全面考虑框筒结构以及高低压电井等，起到更好的排烟效果。目前有研究表明，在高层建筑消防防火排烟的设计中将高低压电井以及电梯井与发生火灾的楼层直接进行对接，可以显著提升消防排烟效果，有助于避免发生烟雾聚集，降低烟雾浓度，保障建筑物内人员安全。在高层建筑消防防火排烟的设计中需要注意的是，为了保障烟雾排出的顺畅性，要尽量避免在排烟通道中出现大转角的情况。

4.3  合理规划消防给水体系

在对高层建筑消防给水体系规划设计过程中，主要考虑两个方面：一是国家标准规范对高层建筑消防给水的相关要求;二是高层建筑的自身情况。只有对这两个方面进行有效结合，才能起到更好的消防给水效果。在对消防栓进行设计时，应该充分考虑水柱长度，保障水柱长度的合理性。对于建筑物高度小于100m的，要求水柱长度不能低于10m，对于建筑物高度大于等于100m的，要求水柱长度不能低于13m。由于消防电梯在高层建筑发生火灾时具有非常重要的作用，因此在高层建筑防火排烟的设计中还应该对消防电梯进行充分考虑，并将消防给水体系与消防电梯设计有效结合起来。一方面消防电梯要严格达到相关标准要求，另一方面消防电梯内必须要配置合理的给水措施，为消防灭火工作的开展创造良好的条件，有效降低火灾所导致的不良影响。在消防给水体系设计时应该在消防电梯井底配置相应的排水设施，有助于消防电梯的高效运行以及消防救援工作的顺利开展。

4.4  科学进行防火排烟系统设计

目前在高层建筑防火排烟的设计中最为常见的防火排烟设计为自然排烟和机械排烟两种类型。在高层建筑防火排烟具体设计时应该基于建筑物具体情况选择合理的防火排烟设备。发生火灾时，人员逃离难度较大，在很多情况下都是人员在建筑物内等待外界救援。如果高层建筑物防火排烟设计不合理，那么可能导致人员在等待救援过程中发生窒息死亡。因此在高层建筑消防防火排烟的设计时应该尽量提升建筑物的防火排烟效果，在必要情况下可以将自然排烟和机械排烟有机结合起来，提升排烟效率。对于地下车库等较为封闭的区域进行防火排烟设计时，可以借助送风系统以及机械排风系统来提升排烟效果。同时在高层建筑消防防火排烟的设计时还应该对排烟口进行合理布置，保障排烟口位置不受环境因素的影響，对排烟起到促进作用。通常来说，对于高层建筑排烟口多置于顶棚位置，有助于烟雾向上蔓延，快速排出。此外，还应该注意如下几个方面：一是排烟口的大小，为了提升高层建筑的排烟效果，排烟口面积通常不能低于0.04m2;二是排烟口的高度，排烟口不能过低，如果过低会影响排烟效率;三是排烟口的数量，排烟口数量不能过少，但是也没必要太多，应该根据建筑物合理规划;四是合理控制排烟口的风速，有研究表明排烟口的风速控制在5～9m/s范围最为理想。

4.5  合理进行防火单元设计

防火单元设计主要是指对高层建筑物内部防火区域进行合理规划，将其细分为多个不同的单元，一方面要保障单元划分的合理性，另一方面要在各个单元中配置独立的消防设施，有助于不同单元之间相互隔离，同时又能发挥独立消防救援作用。在这种情况下，如果发生火灾既可以实现对火势的有效隔离，又可以在不同单元之间独立灭火，有助于控制火势，避免造成人员伤亡。高层建筑防火区域通常可以分为水平区域和垂直区域两大部分，水平区域主要是基于防火卷帘以及防火门等实现不同区域的隔离，垂直区域主要是基于墙壁以及楼板等实现不同区域的隔离。通过消防单元的划分，不管是对高层建筑还是对内部结构复杂的建筑均有良好的防火效果，有效降低灭火难度，帮助建筑物内人员快速撤离。

4.6  选择合理的设备以及材料

在高层建筑消防防火排烟的设计中选择合理的设备以及材料有助于从根本上提升防火排烟水平。具体来说，高层建筑在设备材料选择过程中应该注意两个方面：一是必须要满足国家对于高层建筑施工设计中关于防火排烟的相关规定要求，二是要保障购买的设备材料具有良好的质量和性能，从而在消防救援中能够充分发挥作用。在机械排烟系统设备进行选择时，一定要保障相应的设备具有完整的功能，并且具有合格证书。高层建筑在发生火灾之后，其内部环境会发生明显的变化，包括温度以及压力等，这就要求相关的设备设施在高温条件也必须保持良好的运行状态，从而在消防救援中充分发挥作用。此外，在设备以及材料的选择过程中还应该充分考虑排烟风机以及管道连接材料的质量必须有耐高温烟气的性能。为了避免不合格材料进入施工场地，在材料设备采购过程中一定要严格把关，并且保障部分材料具有良好的阻燃性，有助于延缓火势发展，为消防救援争取更多的时间。

4.7  合理配置配套设备

一是进行楼梯送风系统设计。楼梯送风系统在高层建筑消防防火排烟的设计中具有重要作用，有助于提升消防排烟效果。在对送风系统取风口进行设置时要进行具体问题具体分析，基于建筑物实际情况保障取风口设置的合理性。为了有效提升烟雾探测器效率，可以将烟雾探测器置于取风口位置。二是防火门安装。在楼梯适当位置安装相应的防火门，并且保障防火门具有良好的开放性，平时消防门处于开放状态，能够满足人员的流通需求;在发生火灾时关闭消防门，实现对火灾现场的隔离，有助于保障人员安全。三是指示装备、通信设备以及自动喷淋装置等，对于这些装置的合理设计可以更好保障人员的生命安全，因此在高层建筑消防防火排烟的设计中应该加强对这些配置设备的重视程度，并不断优化完善设计方案，从而在高层建筑发生火灾时能够更好发挥这些设备的作用。

5  结语

综上所述，高层建筑越来越多，高层建筑的消防安全也越来越受人们的关注。高层建筑一旦发生火灾，往往容易造成重大人员伤亡和经济损伤，因此对于高层建筑一定要做好消防防火排烟设计，针对当前高层建筑物施工设计中普遍存在的问题，从多个方面各个维度提升消防防火排烟设计的科学性和合理性，有效避免火災的发生，为人民群众的生命财产安全提供有效保障。

参考文献：

[1]尹蕊，王婷婷，王治，等.西山万达广场超高层钢结构建筑防火涂装[J].新型建筑材料，2019，46（09）：40-42+52.

[2]汤煜，表秀峰，马福生.基于Pathfinder的商场建筑防火疏散研究[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2019，35（05）：858-866.

[3]谢天光，黄鑫.高层建筑电梯井烟囱效应防火设计探讨[J].消防科学与技术，2019，38（03）：352-355.

[4]田浩，钱芳.高层商业室内步行街消防设计分析[J].消防科学与对，2019，38（03）：379-381.

[5]薛奕.某商业综合体消防设计探讨[J].消防科学与技术，2017，36（08）：1066-1068.

Strategies on designing the fire protection and smoke management systems in high-rise buildings

Feng Wei

Fengtai District Fire Rescue Brigade， Beijing

Abstract：The fire protection and smoke management systems serve as an important part in the high-rise building fires to protect people's life and property security from dangers， as well as saving times for fire fighters to carry out extinguishing actions. Therefore， it is essential to pay more attention to fire prevention and smoke extraction systems， and improve their rationality. This paper， on the basis of the relevant design standards， makes an analysis on the accident features of high-rise building fires， and shed a light on the existing defects in current design of these systems， thus to provide countermeasures to solve these problems.

Keywords：high-rise buildings;fire protection;smoke extraction