高层建筑的防火疏散设计分析

缪晓清

摘 要：高层建筑减轻了城市住房的压力，但居民承担的火灾风险也相对增加。高层建筑火灾发生后，居民无法第一时间快速逃离或躲避，直接威胁生命安全。基于此，结合高层建筑特点，分析高层建筑防火疏散设计要点，并对防火疏散设计方案进行设计，旨在提高高层建筑的防火疏散设计效果，保障群众生命安全。

关键词：高层建筑;防火疏散设计;消防安全

中图分类号：TU972.4                                     文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）06-0117-03

0 引言

防火疏散设计是提高高层建筑使用安全性的关键，结合高层建筑的建筑要求，防火疏散设计要考虑疏散人流量、疏散时间等因素，可以在火灾发生后的第一时间内，实现相关人员的快速撤离。由于高层建筑的高度比较高，楼层比较多，大部分业主会通过电梯上下楼，但是，在出现火灾事故后，电梯通常会被禁用，而消防电梯的登高能力比较差，这对人员疏散速度与人身安全等会产生直接的影响。因此，为提高高层建筑的安全性，对防火疏散设计方案进行优化，利用防火分区与防烟分区等，提高高层建筑的防火疏散效率与安全性[1]。

1 高层建筑防火疏散设计需求分析

1.1 疏散人流量比较多

高层建筑出现火灾事故后，居民受到烟气的刺激，会产生非常强烈的求生欲望，在这一心理作用下，部分居民会产生恐惧情绪，导致安全通道出现拥堵的情况，极容易出现踩踏事件。安全通道本身的空间有限，人流量过多，反而会影响人群的疏散效率，也会增加灭火救援、防火疏散的难度。因此，高层建筑防火疏散设计需要从求生人员的角度进行分析，对逃生路线进行科学规划与设计，尽可能降低安全通道的拥堵问题[2]。

1.2 疏散时间比较长

高层建筑的楼层比较高，建筑结构比较复杂，内部居住人员比较密集，百米以下的高层建筑内部并没有设计避难层，对人员疏散以及救援工作的开展等会产生直接的影响。高层建筑的火灾发生后，高层人员撤离速度比较慢，增加了安全风险。所以，防火疏散設计中，可结合各楼层的疏散时间需求，对防火区、防烟区等进行科学规划与设计，提高防火疏散效率[3]。

1.3 疏散方式受限

高层建筑出现火灾后，所有人第一时间都会选择电梯，但在火灾发生过程中，客用电梯缺少防火防烟措施，会第一时间停止使用，被困群众只能选择安全通道进行撤离，这对被困群众的撤离速度会产生直接的影响。部分高层建筑虽然安装了消防电梯，但消防电梯的登高能力比较差，防火疏散受限，影响被困群众的安全疏散[4]。

2 高层建筑防火疏散设计方案

2.1 消防电梯及防烟楼梯设计

安装消防电梯是高层建筑防火疏散设计中的重要组成部分，综合分析消防电梯使用性质的全面考虑，并分析高层建筑的面积与高度等因素对消防电梯设计所产生的影响。一般情况下，每个防火分区内均需要安装消防电梯，结合高层建筑面积，增加不同数量的消防电梯。1 500 m2以下的高层建筑，则可以安装一台消防电梯。如果每层建筑面积在1 500～4 500 m2之间，则需要设计两台消防电梯。不同的防火分区都需要设置消防电梯，如果出现火灾事故，可及时、快速地开展火灾扑救工作。消防电梯的安装需要建立在与外界联系比较便捷的平面上，并完成首层以及室外出口的设置。

防烟楼梯间设计，在楼梯间的入口位置，设计前室、凹廊、阳台，前室的面积设计不应小于6 m2。前室与楼梯之间的防火门设计等级为乙级，开启方向需要向着人员疏散方向，楼梯间的第一层与出口之间的距离比较近，则可以在楼梯间中间设计过道，并对楼梯间的封闭空间进行拓展，提高防烟楼梯在防火疏散中的应用效果[5]。

2.2 避难层设计

为尽可能减少防火疏散拥堵所造成的人身伤害，在高层建筑中，设计避难层。在对避难层进行设计中，可以结合高层建筑的实际情况，设计封闭式、敞开式、半敞开式等不同类型的避难层。敞开式避难层大多是设计在高层建筑的顶部，其整体结构比较简单，投入的资金比较少。但是，敞开式避难层的防护能力比较差，可应用于气候相对温暖的城市。半敞开式避难层的四周需要设置一定高度的防护墙，并安装百叶窗，可避免火灾发生后的烟气、高温进入到避难层中。此外，这一类避难层具有良好的通风条件，可以结合高层建筑的实际情况，选择自然排烟的方式，完成排烟操作。封闭式避难层的四周设计耐火防护墙，内部会安装相对独立的空调系统以及防排烟系统，并按照甲级标准进行防火设计，满足防火疏散的避难需求[6]。

2.3 防排烟系统设计

在防火疏散设计中，贯彻落实防烟、排烟两项工作，通常情况下，防排烟是利用机械加压送风防烟系统下，结合高层建筑自身的高度，采用自然排烟的方式，利用大气压力的作用，达到排烟的目的。在防排烟系统设计中，则需要对建筑区域的布置、火灾事故的危险性等进行综合分析，并在自然排烟阶段，利用外窗、阳台等功能进行排烟。与此同时，还需要结合风向、风力等因素，对防烟系统进行优化设计，每个防火分区都需要设计两个以上的排烟口，将排烟防火阀门安装在防火系统的总管道上。防排烟系统的终端设计，可利用离心机完成排烟操作，在火灾发生后，排烟风口会自动打开，达到顺利排烟的目的[7]。

2.4 防火分区以及防烟分区设计

防火分区设计是利用防火墙、卷帘门、防火门等进行控制，设计竖向以及水平的防火分区，并对防火分区的面积进行限定，对提高防火分区的应用效果有促进作用。根据标准《建筑设计防火规范》GB50016中的规定，防烟分区进行合理规划中，可对防烟效果进行检验，并保证防烟分区的面积在500 m2以内。与此同时，设计人员要了解防火分区与防烟分区的区别，避免将两种功能区域混淆。高层建筑内有固定窗扇房间与地下空间，则是通过防烟区与防火区的设计优化，提高建筑的防火疏散能力。

2.5 防火疏散构造设计

防火疏散构造设计是对防火墙、楼板、隔墙、防火门、防火窗以及防火卷帘门等进行规划设计。在实际设计的过程中，防火墙的设计要避开高层建筑的转角位置，并且输送可燃气体与甲乙丙类液体的管道避免穿过防火墙。高层建筑所需管道不能穿过防火墙，如果必须要穿过防火墙，则可以根据火灾防护要求，利用不燃烧材料，将周围的空隙填塞密实。防火门的设计应向着疏散的方向开启疏散通道，将疏散通道、楼梯间与防火门连接在一起，并通过自动关闭的功能，提高防火疏散构造的紧急避险能力。

3 高层建筑防火疏散设计的应用策略

3.1 加强基础建材质量监控

钢结构防火涂料是涂抹在建筑物的钢结构表面，提高高层建筑钢结构的耐火性能。在实际应用中，通过基础建材质量监控，对不同类型的钢结构防火涂料进行质量检验，保证建筑钢结构的防火性能。超薄膨胀型防火涂料在实际应用中，这一涂料比较轻，涂料颗粒也比较细腻。厚型钢结构防火涂料的施涂厚度在8～50 mm之间，可在火烧中坚持三个小时左右，这种防火涂料不膨胀，导热性比较差，不易燃烧。薄型钢结构防火涂料的施涂厚度在3～7 mm之间，在高温的情况，会形成发泡膨胀的耐火层，可有效的阻止火势的蔓延，提高建筑钢结构的防火安全性。厚型钢结构防火涂料的应用具有水溶性特征，可以通过不同防火涂料的组合应用，提高高层建筑的火势蔓延阻碍能力。此外，防火涂料在实际应用中，由于钢结构防火涂料存在内外差异，外层涂料可应用于建筑的外部装饰，在提高高层建筑防火能力的同时，节省建筑装饰装修成本。

3.2 细化防火消防设计

结合高层建筑防火疏散设计的要求，严格按照消防标准进行设计。为解决防火疏散设计标准问题，则需要将消防安全意识贯彻落实到防火疏散设计人员的思想中，从被困人员的角度，对防火疏散的安全需求与安全通道的合理性等进行优化设计，提高防火疏散设计方案在高层建筑消防安全中的应用水平。高层建筑的防火疏散设计中，还需要考虑设置应急通信系统，出现火情后，可实现火灾现场室内、室外与楼层之间的即时通信。与此同时，考虑到即时通讯机制是以无线网络为基础条件，所以，避免无线网络的中断，可对无线网络信号覆盖进行完善，即便在火灾的环境下，也可以保证实时通讯不受影响。在緊急情况下，相关工作人员可通过局域网络信息系统联系到被困人员，并节省防火疏散应急预案的落实时间，保证被困人员的生命安全。

4 案例分析

4.1 立面设计与结构设计

为提高防火疏散设计方案的应用效果，结合某商品楼的防火疏散需求，对防火疏散设计方案的应用展开讨论。本建筑设计了避难层，并考虑结构加固桁架层与立面的协同关系，避免高层建筑空间内部出现斜撑结构，影响建筑的内部空间利用率。桁架加固层上下跨2个楼层，并结合空中大堂的设计，建立三段式元素融合的立面，保证高层建筑的造型统一。

4.2 层间防火与立面冲突的处理

结合高层建筑防火设计加强型技术要求，本建筑外墙上下层开口之间，设置高度在1.5 m以上的不燃性实体墙，楼板高度为0.8 m。建筑材质为实体墙，虽然牺牲了部分立面设计，但是，将立面横挺、开启扇、实体墙最高处结合在一起，通过防火板设计，解决建筑防火与结构设计之间的矛盾问题。

4.3 疏散楼梯设计

本建筑的高度为346 m，地下室是结合地面建筑进行设计。以核心筒的形式进行设计，在30层位置，取消核心筒的外框，保留内容，并设置6个楼梯，保证防火疏散的有效性。设备管井压力比较大，所以，在进行防控中，可通过疏散楼梯设计，解决疏散问题。根据民用建筑防火设计加强型技术要求，除消防电梯外，高层建筑主体的每个防火分区设置1部可用于防火疏散的辅助疏散电梯，消防电梯是为救援人员准备的通行通道，无法为被困人员提供疏散服务。因此，增加辅助疏散电梯，被困人员可以在火灾发生时进行自主疏散。日常使用中，可以将其作为货梯、客梯使用。本建筑将辅助疏散电梯与客梯结合在一起，并通过疏散层的设置，按照防火分区进行停靠，提高防火疏散效率。

4.4 避难区设计

结合高层建筑防火疏散的要求，本建筑避难区的设计中，按照0.25 m2/人的标准进行避难区设计，以此保证避难区的净面积可以满足避难人群的安全需求。在设计避难区中，根据楼层的防火区划分，设置不同的避难区，将人员分散保护，降低人员疏散拥堵而出现二次事故的发生概率。结合高层建筑防火墙设计加强型技术要求，避难区与设备区结合在一起，在解决消防登高面单侧有避难区问题的同时，可根据防排烟的要求，对避难区的位置进行选择，并打通避难区与疏散通道之间的通行空间，在火灾发生后，被困人员可以第一时间到避难区进行躲避。避难区的设计，与辅助疏散电梯联系到一起，被困人员在避难的同时，可以有秩序的利用疏散电梯离开火灾现场。避难区的设计还考虑了防排烟的需求，对防排烟系统进行搭建，提高避难区的功能性，并保障被困人员的安全。

4.5 楼梯间防烟排烟固定窗设置

根据GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》规定，防排烟系统的设计中，安装了1.5 m2的固定窗，并利用机械加压送风系统，对楼梯间的燃气进行排放。考虑到高层建筑的核心筒位于中部，在保证建筑结构合理性与科学性的基础上，在避难层设置3个固定窗夹层，排烟管道是按照“十字”交叉的方式进行设计，保证排放烟效果。在高层建筑幕墙位置，设置可砸固定窗，为降低固定窗对立面的影响，对固定窗的位置进行微调，提高防排烟系统在防火疏散中的应用效果。根据高层建筑防火疏散设计需求，在建立安全逃离通道的过程中，在避难区中安装了通信系统，可以与地面救援人员建立联系，并通过远程协调的方式，提高防火疏散的秩序性。固定窗的应用是在火灾救援行动中，可以将楼梯间的热量以及烟气及时排除，并在每层安装可砸固定窗，提高防排烟效率，降低燃气对人身产生的危害。

5 结语

总之，防火疏散设计对提高高层建筑的使用安全性有促进作用，严格遵循国家相关规定，对防火疏散设计进行创新，合理利用防火墙、楼板、隔墙、防火门、防火窗等设计，可降低火灾对人身安全所产生的威胁。在预防火灾的同时，通过质量控制与防火疏散设计的融合，提高高层建筑的防火疏散效率，并定期开展实习演练，提高居民的火灾应急反应能力，并发挥防火疏散设计方案的逃生效用，保障高层建筑防火疏散工作的有序开展。

参考文献

[1] 卓越.防火疏散设计在建筑设计中的作用[J].房地产世界， 2021（23）：31-33.

[2] 王玉婷，吴凯.超高层建筑的防火疏散设计对策[J].消防界（电子版），2021，7（17）：97+99.

[3] 李欣.超高层建筑设计要点分析[J].城市住宅，2021，28（8）：117-118.

[4] 衡武浩.高层工业厂房建筑防火设计探讨：以金山橘园工业园区项目A为例[J].住宅与房地产，2021（24）：26-27.

[5] 刘姗姗.超高层建筑防火疏散设计问题探析[J].门窗，2019 （1）：86-87.

[6] 宋作俊.建筑防火技术在高层建筑设计中的应用[J].中国新技术新产品，2021（12）：136-139.

[7] 潘柳.超高层建筑防火设计存在的问题以及解决措施[J].技术与市场，2018，25（2）：114-115.