关于高层建筑设计中安全疏散设计的探讨

文／李旭 荆州市城市规划设计研究院 湖北荆州 434000

引言：

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，为缓解城市建设用地紧张的问题，城市中的高层建筑数量和规模都在不断增加。而高层建筑具有较高的高度、较为复杂的结构功能以及高度集中的人员等特点，都客观上加大了高层建筑中人员安全疏散的难度，一旦发生火灾、地震等突发性灾害或事故时，高层建筑中的人员很难及时、高效地完成撤离疏散，容易造成严重的人员伤亡。因此，在高层建筑的设计工作中，设计人员应充分认识安全疏散设计的重要性，充分了解高层建筑安全疏散的特殊性，根据高层建筑的具体结构特点，准确把握设计要点，科学设计安全疏散路线，确保各项设计参数计算准确、取值合理，全面提高安全疏散设计的水平和质量，从而为高层建筑提供更加可靠的安全保证。

1、概述高层建筑安全疏散设计的难点

1.1 高层建筑内人员密度较大

随着现代高层建筑高度以及体量的不断扩大，在高层建筑内往往汇聚了大量的人员。人员的高度密集以及建筑垂直方向上较长的移动距离，都在客观上影响了人员安全疏散的效率。特别是当突发性灾害事故发生时，高层建筑内的人员较为恐慌，在疏散过程中容易发生人员拥堵，甚至踩踏等情况。加之高层建筑内还会有高龄老人、幼儿、孕妇以及其他身体健康状况不良的人员，这些弱势人群的安全疏散难度更高，因此对高层建筑的安全疏散设计提出了很高的要求。

1.2 建筑高层部分受到灾害影响较大

在高层建筑楼层较高的部分，受建筑结构特点等因素的限制，其结构稳定性比较容易受到风荷载、地震效应等各种外界因素的干扰，而且在火灾发生时还可能会受到烟囱效应的影响，加之其疏散撤离到地面的垂直距离较长，各种救灾设备难以有效发挥其作用，在客观上加大了安全疏散设计的难度。

2、安全疏散设计要求分析

2.1 充分了解高层建筑结构特点和使用性质

随着现代城市中高层建筑的数量越来越多，既包括住宅建筑，也有酒店、饭店以及写字楼等商业性质的建筑，而由于高层建筑在使用性质上的差异，其建筑结构形式也各不相同，一些对安全性要高的高层建筑内会设置避难层等特殊结构[1]。同时，不同使用性质的高层建筑在人员结构和人流密度上也存在较大的差异。这些因素都会在不同程度上对高层建筑的安全疏散设计产生一定的影响。因此，设计人员应充分了解高层建筑的使用用途、结构设置、使用人员结构、人流量以及人员密度等各项相关信息，对高层建筑的安全疏散设计方案进行优化，以确保高层建筑内的所有人员在灾害或者事故发生时能够安全、高效的疏散撤离至安全区域，从而最大程度地保护人民群众的安全。

2.2 对安全疏散时间指标要进行科学的计算和合理控制

在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员应根据相关设计规范的要求，合理控制疏散时间指标。当发生火灾、地震等重大灾害事故时，疏散撤离的时间直接关系到高层建筑内受困人员的安全，而高层建筑内的温度、烟气浓度以及空气质量等都会对人体产生不同程度的危害，进而影响疏散时间。因此，设计人员在计算以及确定疏散时间指标参数时，应对各项相关因素进行综合性的分析，以确保计算结果客观、准确。例如，在设置有玻璃幕墙的高层建筑内，如果玻璃幕墙的结构缝隙充塞材料为不燃材料，且在玻璃幕墙内侧有实体群墙存在时，其耐火极限可按1h计算[2]。同时，设计人员应准确掌握高层建筑内的防火分区设置方式以及其防火等级等技术参数，将其作为疏散时间指标计算的重要参考依据。此外，设计人员还应全面了解高层建筑内的防火救灾设备的质量性能、避难层的设置情况以及高层建筑的自然通风条件等相关信息，以确保疏散时间指标科学合理。

2.3 对人员反应时间要进行合理的测算

在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员还应准确测算人员的反应时间，以便在此基础上优化安全疏散路线，合理确定相关设计参数。而高层建筑内人员发现或感知灾害以及事故发生的反应时间除了与人员的年龄、经历等自身条件密切相关外，还往往受到高层建筑内各项探测报警设备的探测灵敏度以及报警时间等客观因素的影响。因此，设计人员在测算人员反应时间时，既应对高层建筑内使用人员的主要年龄结构等进行全面的调查了解，还要准确掌握高层建筑内探测以及预警系统的设置情况，并将相关参数作为安全疏散设计的重要参考依据。

3、安全疏散设计在高层建筑中的设计要点分析

3.1 设计安全疏散路线要点分析

在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员应首先合理设计安全疏散的路线。设计人员在设计安全疏散路线时，应首先考虑路线的方便快捷性，要确保安全疏散路线符合高层建筑内的人员的使用习惯，从而使其能够快速地找到安全疏散路线，并顺利的经由安全疏散路线完成疏散撤离。一般来说，从房间到走廊，再到楼梯，最后从安全出口疏散撤离是较为符合人们日常使用习惯的路线。设计人员在安全疏散路线的设计方案中，可以将房间、走廊、楼梯与安全出口四点相连，以形成安全疏散路线[3]。同时，人员在使用这一路线进行疏散时，由于较为符合其心理安全特征，能够在安全疏散的过程中感觉到下一阶段的安全性高于上一阶段，因此，能够有效避免出现逆流的情况，从而可以提高安全疏散的效率。在高层建筑的安全疏散路线设计中，清晰的疏散方向能够为人员的安全撤离争取更多的时间，设计人员必须重点考虑疏散方向的明确性时。但要注意的是，由于高层建筑结构形式复杂且内部人员密集，在安全疏散路线设计中通常应设计2个或者2个以上的疏散方向，以提高疏散的效率。设计人员应对安疏散路线进行优化，避免出现袋形路线，这将会造成大量人员拥堵在同一疏散方向。如果受高层建筑结构特点等客观因素的限制，难以回避袋形疏散路线时，设计人员应合理控制袋形路线的长度，且应尽量选择两侧房间以及人员较少的通道作为安全疏散路线。在现代高层建筑中往往都有地下室，部分高层建筑的地下部分功能较为复杂且有大量人员聚集，因此，在其安全疏散路线设计中，应合理分隔其地上和地下部分，以避免地上建筑内的人员误入地下室，安全疏散线路应设计为人员到达首层后直接通往室外，而地下建筑内的人员则应能够直接到达室外，严禁在设计方案中出现安全疏散路线交叉现象，以确保高层建筑内各部分的人员均能够高效、快速地完成安全疏散撤离。

3.2 设计安全疏散出口要点分析

在设计高层建筑安全疏散出口时，设计人员应充分考虑人们在紧急状态下避险逃生的心理特征，将安全出口设置在人们日常出现的路线上，一般可与电梯位置相邻，以确保人们能够快速找到安全疏散出口。同时，设计人员应根据高层建筑的使用性质以及人流量等合理确定疏散出口的数量，通常每一楼层内均应设置2个或者2个以上的安全出口。在选择安全出口位置时，一般应选择与高层建筑标准层相邻以及防火分区两端等位置，这样一旦一个安全出口发生堵塞等，人员仍可以向其他方向疏散，以有效减少人员伤亡。在安全疏散出口的设计实践中，两个相邻出口之间的距离应不少于5m，且应在疏散出口处设置明显的标识，确保人员能够准确找到疏散出口位置。在疏散出口的逃生门设计中，应尽采用平面门作为逃生门，其开合门方向应与疏散方向相适应，且不得在疏散出口位置设置门槛等影响人员紧急疏散的设施。设计人员还应将安全出口设置在楼梯间或者楼梯前室等位置，以便利用建筑外墙窗户进行通风，从而更好地保证人员安全。此外，在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员还应合理确定安全疏散口的宽度，以适应紧急状态下大量人员同时到达、疏散、撤离的要求，既要避免由于宽度不足而出现人员拥堵等问题，也要符合高层建筑结构设计规范要求。

3.3 设计安全疏散楼梯要点分析

在高层建筑的安全疏散设计中，作为疏散安全区域的疏散楼梯是设计中的关键性环节。在设计实践中，设计人员一般应将疏散楼梯分别设置在高层建筑各楼层的2个相反方向上，以起到一定的分流作用，避免人员疏散时发生混乱拥挤，提高疏散效率，缩短人员疏散所需的时间。同时，设计人员应了解对高层建筑内使用人员日常行走习惯，将疏散楼梯设置在其日常行动路线上，且应合理确定疏散楼梯的宽度和坡度，以确保在发生紧急情况时，人们能够高效、快速、安全地完成疏散撤离。要注意的是，在高层建筑的安全疏散设计中，不得利用疏散楼梯的凹廊作为前室，并与消防楼梯设置在同一位置，以防止消防救援人员进入高层建筑的动线与建筑内部人员疏散撤离动线交叉，影响救援工作的开展以及人员疏散撤离的效率[4]。此外，在疏散楼梯的设计中，其前室和疏散楼梯间均应与建筑外窗相邻，为疏散楼梯提供自然通风条件，以便在紧急疏散时保证疏散楼梯内人员的安全。

3.4 设计控制安全疏散距离要点分析

在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员应结合疏散路线以及安全出口位置等参数合理控制疏散距离。为缩短人员疏散撤离所需时间，设计人员在进行高层建筑空间布局设计时，应对房间面积进行合理的确定，防止单个房间面积过大，且应将房间内与房门口之间的最大距离控制在15m左右，房门与疏散出口之间的距离则不应超过30m，以便于房间内人员能够快速达到疏散出口。在计算安全疏散距离时，设计人员应准确掌握高层建筑结构特点，确保计算结果科学、客观，以便对疏散距离进行有效的控制。以高层建筑内的T型安全疏散路线为例（可参见图1所示），在对其安全疏散距离进行计算时，设计人员应将其中的袋形路线部分的距离按2倍进行折算，之后再根据双向疏散距离的计算方式求解取值，且应按照设计规范要求双向疏散长度和2倍袋形长度的综合，长度控制在双向疏散距离的最大允许范围内。

图1 T型安全疏散距离计算示意图

3.5 设计安全疏散通道要点分析

疏散通道设计也是高层建筑安全疏散设计中的重要内容之一。目前在高层建筑的安全疏散通道设计实践中，主要有环形通道以及双向疏散通道等布局方式，同时设计人员也可根据高层建筑的实际情况以及安全疏散需求，采用外廊式的、无尽端房间的设计方式，从而在保证高层建筑各项功能正常发挥的基础上，为人员的安全疏散以及防灾减灾创造有利条件。此外，设计人员还可以采用人行通道等其他设置方法，以便顺利将高层建筑内的人员通过疏散通道引导至设置于不同方向上的疏散出口，以提高人员疏散撤离的效率和安全性（见图2所示）。

图2 某高层建筑安全疏散通道设计

3.6 设计安全疏散照明系统要点分析

受部分高层建筑结构特点等因素的限制，其走廊、楼梯以及安全出口等位置往往不具备自然光照条件，而在发生地震、火灾等灾害事故时，建筑内的供电系统经常会受到破坏，难以保证照明用电安全，对高层建筑内人员的安全疏散会产生不利的影响。因此，设计人员在高层建筑的安全疏散设计中，还应加强应急照明系统的设计。设计人员应充分了解紧急状态下人们避险逃生时对照明的心理需求，人体身高与照明设备之间的关系等，优化照明设备的布设位置，且应按照相关设计规范的要求合理控制照明设备照度。此外，在安全疏散应急照明系统设计中，设计人员应采用蓄电池等能够独立保证照明设备用电需求的电源设备，且应满足照明设备连续工作30min的用电量要求。照明设备则应选择具有较高安全性的灯具等，防止灯具在灾害发生时碎裂，对人员安全构成威胁。

3.7 设计安全疏散引导系统要点分析

当发生紧急状况需要疏散撤离高层建筑内的人员时，由于人们处于受困状态下，心理较为焦虑，也会对判断能力产生一定的干扰，因此，需要在高层建筑的安全疏散设计中加强引导系统的设置，通过视觉以及听觉等引导方式有效引导所有人员快速、有序地完成疏散撤离。其中，视觉引导是高层建筑安全疏散系统中的常用引导方式，也就是通过视觉刺激方式向受困人员传递引导信息，以使其能够快速、准确地进入安全疏散设计路线，并顺利地从疏散出口安全撤出。在高层建筑的安全疏散视觉引导系统设计中，设计人员应采用应急照明设备作为重要的视觉引导设备，并将其设置在疏散楼梯间、疏散通道墙面以及疏散出口等位置，且应急照明设备的颜色可以采用具有强烈视觉刺激效果的红色等颜色，以确保疏散人员能够清晰、准确的接收引导信息，提高疏散撤离的速度。同时，设计人员应在电梯与疏散楼梯的交界位置以及疏散通道的转弯处等关键点位设置安全疏散引导标志，明确疏散方向，对受困人员进行清晰的指引。在应急照明等视觉引导设备的设计中，由于在发生火灾、地震等灾害或事故时，供电系统往往会受到破坏，因此为保视觉引导系统功能的正常发挥，设计人员应充分考虑其供电的可靠性和安全性，为视觉引导系统设置具有较强续航能力的蓄电池等应急电源，且应选择质量性能较好、可靠性较高的视觉引导设备类型和型号。

同时，听觉引导系统也是高层建筑安全疏散设计中的重要引导方式。设计人员可以采用设置语音提示等方式向受困人员传递引导信息，以帮助其快速撤离高层建筑，到达安全区域。为确保高层建筑的听觉安全疏散引导系统能够在紧急状态下能够充分发挥其作用，设计人员应将设备引导结合人工引导等方式综合应用，以提高其可靠性。在高层建筑安全疏散设计实践中，设计人员应根据高层建筑空间结构特征，将语音传输装置布设在疏散通道、疏散楼梯以及安全出口等位置，且应合理控制语音传输设备的布设数量和密度，以确保能够对高层建筑所有空间实现全覆盖，从而有效引导受困人员经由设计安全疏散路线快速完成疏散撤离。

3.8 设计安全疏散平面图要点分析

在完成了高层建筑的安全疏散设计后，设计人员还应根据设计方案绘制高层建筑疏散平面图。在疏散平面图内应对疏散路线、疏散区域、安全出口位置和疏散目的地等各项关键信息进行清晰的标注，从而使高层建筑内的人员能够通过疏散平面图直接、清楚地获取相关疏散信息，以提高疏散的效率。同时，在疏散平面图内还应注明应急防护救援设备的位置，使受困人员能够及时获取相关设备，增加成功逃生避险的概率。

结语：

在高层建筑的安全疏散设计中，设计人员应充分认识高层建筑设计中安全疏散设计的重要性，根据高层建筑的结构特点以及使用性质等因素合理设计安全疏散路线，科学控制安全疏散距离，并合理设置安全疏散出口、疏散通道以及疏散楼梯等，确保各项设计参数均符合安全疏散设计的相关技术标准。同时，设计人员应不断总结设计实践经验，积极借鉴国内外的成功设计案例，不断优化设计方案，确保高层建筑安全疏散设计方案科学合理且具有较高的可行性，能够在突发性灾害事故发生时为高层建筑内人员高效、及时地完成安全疏散提供可靠保障，从而推动我国高层建筑设计水平的全面提升。