高层建筑消防安全疏散设计中的不足及解决对策

俞佳

(晋中市建筑勘察设计院，山西 晋中 030600)

随着城市化进程的加速和高层建筑的快速增长，高层建筑消防安全已成为一个亟待解决的问题。在火灾发生时，高层建筑内部的人员疏散是至关重要的。然而，目前的疏散设计存在不足，如疏散通道拥堵、疏散时间过长等，给人员的生命财产安全带来威胁。因此，本研究旨在分析当前高层建筑消防安全疏散设计中的不足，并提出解决对策，以促进高层建筑的消防安全。

1 高层建筑火灾发生特征

高层建筑火灾具有火势蔓延快、疏散困难和扑救难度大等特征。高层建筑内部的竖向井道会增加火灾迅速蔓延的速度。高层建筑的高度、结构会使人员疏散到地面或其他安全场所时间过长，人员密集和竖井通风也使疏散困难加剧。另外，由于水源供应高度限制，高层建筑外部火灾的扑救难度过大，主要依靠室内消防设施进行扑救。因此，在高层建筑的火灾安全设计和管理中，应考虑定期评估风险、保证疏散通道不被占用，从而影响疏散。因此，加强室内消防设施维护、开展培训与演练等措施，以减少火灾风险，保障人员的生命财产安全。

2 当前高层建筑消防安全疏散设计中的不足

当前高层建筑消防安全疏散设计中存在一些不足之处，包括：1)缺乏全面考虑：有些高层建筑的消防安全疏散设计仍然存在片面性，更多关注建筑的外观和功能，而忽视了火灾发生时人员疏散的实际情况。需要更加全面地考虑人员密度、疏散通道的宽度、疏散出口的数量等因素；2)设备故障和维护问题：有些高层建筑在设备的选择和安装上存在缺陷，如自动喷水灭火系统、疏散通道的照明设备等。另外，对于已安装设备的定期维护和检查也常常得不到足够的重视，导致设备失效或运行不正常；3)缺乏细化的指引和培训：在一些高层建筑中，安全疏散指示标识的设置不够清晰明确，无法提供足够的指引和辅助人员逃生。此外，对居住或工作在高层建筑中的人员缺乏定期的消防培训和演习，使得其在火灾发生时缺乏应对措施和自救能力；4)应急救援措施不足：在火灾发生时，高层建筑内消防应急救援器材不完备，高层建筑周围的消防救援场地被占用和消防车道不畅通需要采取相应措施确保疏散的安全。为了解决这些不足之处，我们需要在高层建筑消防安全疏散设计中加强综合考虑，充分利用科技手段进行模拟和仿真，确保设计的合理性和可行性。此外，还需要加强对设备的选择、安装和维护，确保其正常运行。制定明确的指引和规范，提供更加详细和清晰的安全疏散指示标识，并加强对居住和工作人员的培训和演习，提高他们的火灾应急意识和自救能力。另外，还需要与相关部门合作，联合演练，确保在火灾发生时能够及时救援和疏散。

3 高层建筑消防安全疏散设计优化对策

3.1 综合规划和设计

高层建筑的总平面设计需要综合考虑城市规划要求，合理选择建筑位置，确保周围环境、交通便利性和消防救援资源的充足性。同时，确定适当的防火间距，以防止火灾蔓延，并遵循相关消防规范。设置合理的消防车道，确保消防车辆能够快速到达火灾现场进行扑救和救援。此外，规划消防水源，满足消防系统的水量需求，保证供水的可靠性和稳定性。通过与相关部门和专业人员的沟通和协商，优化总平面设计，最大程度提高高层建筑的消防安全性，切实保障人员生命财产安全。

预防火灾大面积蔓延的主要措施之一是设置合理的防火分区。防火分区是通过在建筑内部设置防火墙、楼板和其他防火间隔设施来划分的局部空间，其目的是在一定时间内阻止火灾蔓延到同一建筑的其他部分。采用划分防火分区的措施，在建筑物发生火灾时能够有效地将火势控制在一定范围内，减少火灾造成的损失，并同时为人员的安全疏散和消防扑救提供有利条件。防火分区可以根据其作用分为2种：水平防火分区和竖向防火分区。在确定防火分区的面积大小时，需要考虑建筑物的使用性质、重要性、火灾危险性、建筑物高度、扑救能力以及火灾蔓延速度等因素。水平防火分区是通过使用防火墙、防火门和防火卷帘等防火分隔物将各楼层在水平方向划分成防火区域。它能够在楼层的水平方向上阻止火势蔓延。将防火墙用于防火分区的分隔。在遇到困难时，可以选择使用防火卷帘加冷却水幕或闭式喷水系统，或者使用防火分隔水幕进行分隔。上下2层之间采用耐火楼板等构件进行分隔，建筑外部采用防火挑檐，设置窗槛墙等技术手段，建筑内部的敞开楼梯、自动扶梯、中庭以及管道井等采取防火分隔的措施。除此之外，还要进行防火封堵处理，以保证防火分区处的管道和电缆穿越部位不会导致火灾蔓延。

最后，高层建筑根据一般的建筑设计规范和消防安全要求，每个防火分区应至少设置2个安全疏散楼梯和1个消防电梯。安全疏散楼梯应该宽敞、坡度适宜，设置符合相应的规范要求，建筑内的疏散楼梯间在各层的平面位置不应改变，除非通向避难层应错位。地下、半地下室与地上层不应共用楼梯间。如果必须共用楼梯间，首层需要采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙和乙级防火门，以完全分隔地下、半地下部分与地上部分的连通部位，并应有明显标志。疏散楼梯间与其他区域有明显的标识指示，以便人员能够快速找到并安全疏散。消防电梯轿厢、轿厢外部井道以及前室的设置应分别满足设置要求，并定期进行维护和检查，确保在紧急情况下能够正常运行。通向避难层的疏散楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，确保疏散安全。此外，还可以增设逃生疏散辅助设施，如避难袋、缓降器、缩放式滑道以及简易防毒面具等。这些设施应经过专业设计和测试，确保其可靠性和安全性。

3.2 合理规划疏散通道

在高层建筑的消防安全疏散优化设计中，合理规划疏散通道至关重要。在建筑设计初期，应考虑多条宽敞、直达的疏散通道，并确保路径清晰明确，以提供快速、顺畅的疏散路径。为了进一步提高疏散效率，可以采用分区域的方式来划分楼层。每个疏散单元包含了一定数量的房间或区域，并拥有独立的疏散通道系统。这样做的好处是，当火灾发生时，只需疏散受到威胁的疏散单元，其他疏散单元的疏散通道可以保持通畅，不会因为火灾而被阻断。通过这种设计，可以将大量人员分散到不同的疏散通道中，避免拥堵和混乱，提高疏散速度和安全性。其次，确保每个疏散通道路径清晰明确。在设计中，应尽量避免通道的交叉和交错，减少人员混乱的可能性。通道的宽度应足够满足疏散人员的需要，同时还要考虑到辅助设备(如轮椅和担架)的通过[3]。在通道设置中，需要注意合理安排楼梯、扶手、过道、门等元素，确保人员能够快速、安全地疏散。疏散通道应标明明显的指示标识和紧急出口标志。这些标识应易于识别并清晰可见，以帮助人员快速找到正确的疏散通道。此外，建筑中的疏散通道应保持长时间稳定供电，并设有紧急照明系统，以应对意外情况下的停电情况。灯光应安装在足够的位置，沿着疏散通道的路径进行布置，以确保人员能够清晰地看到前方的方向指示和路径标识。

3.3 设置避难层和屋顶停机坪

为了优化高层建筑的消防安全疏散设计，严格按照规范的相关要求设置避难层和屋顶停机坪。避难层应具备足够的面积，以容纳大量人员。根据建筑物的使用情况和人员数量，确定避难层的面积，并确保每个人都有足够的空间移动和等待救援。避难层应具备良好的通风系统，以确保人员在避难层内呼吸畅通。通风系统可以包括自然通风和机械通风，确保空气流通，并排除可能存在的有害气体或烟雾。避难层应配备紧急通讯设备，例如电话或对讲机，以便人员能够与外界联系并及时获取救援。这些通讯设备应设置在每个避难层的易于访问的位置，并且应提供简单易懂的操作方式，以便人员在紧急情况下能够迅速使用[4]。在避难层中可以储备一些基本的生活物资，如饮水、食品、急救箱等。这些物资可以帮助人员在等待救援期间满足基本需求，并提供必要的急救和护理。在避难层中可以设置逃生设备，如应急出口或逃生窗。这些设备应易于使用，并且保持畅通无阻，以便人员在需要时能够迅速逃离。而在设计屋顶停机坪作为接收空中救援平台时，需要综合考虑多个要素以确保平台的安全性和应急响应能力。首先，平台的结构必须具备足够的强度，能够承受直升机的重量和飞行动力。其次，配备适当的消防设备，如消防栓、灭火器等，以便在火灾发生时快速响应并控制火势蔓延。同时，牢固的安全栏杆或围栏必不可少，以防止人员从平台坠落。此外，明确标示的紧急出口和规划清晰的逃生路径也非常重要，以便人员在紧急情况下能够迅速、安全地撤离。

3.4 完善高层建筑室内消防设施

高层建筑根据规范要求应配备完善的室内消防设施，如水系统有室内消火栓系统和自动喷水灭火系统、其中自动喷水灭火系统在火灾初期可以有效的控制火灾，并达到完全控制火势的目的。电系统有火灾自动报警系统、应急照明和疏散指示系统以及消防供配电系统。除此以外还应设置防排烟系统和气体灭火系统，以及配置灭火器等。

自动喷水灭火系统能够在无人的情况下控制火灾火势，与传统的灭火水枪相比具有良好的灭火性能，实验研究表明自动喷水灭火系统的一次灭火率可以达到95%以上，目前在国内还只停留在实验室阶段，主要的研究方向主要集中在喷水系统的供水水源、合适水压以及管道布置等方面。自动喷水系统的优点和缺点主要体现在以下2个方面：1)自动喷水系统的保护范围较大，设备可靠性较高，且维护和保养比较简单，可以提高高层建筑室内灭火设施的安全性；2)该系统的主要缺点就是在灭火的过程中对气体、油类和化学品引起的火灾并不适用，此时在高层建筑的消防设施设计中就可以通过采用气体灭火系统以及灭火器的配置等来弥补这一不足。如高层建筑的配电室、发电机房以及电器引起的相关火灾。自动喷水灭火系统分为闭式和开式系统，闭式系统如湿式、干式、预作用自动喷水灭火系统，开式系统如雨淋、水幕系统。其中湿式、干式、预作用、雨淋自动喷水灭火系统为灭火系统。水幕系统为冷却和分隔的作用，主要用于水平防火分区划分处。

火灾报警控制器是整个火灾自动报警系统的中枢。当建筑物内发生火灾时，会立即发出火警信号并启动相应的消防设备。火灾自动报警系统由探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、声光报警器、应急广播、消防电话、火灾报警控制器和消防联动控制器等组成。根据现场实际和消防规范要求，在火灾自动报警系统的设计中，会选择不同类型的火灾探测器，并与其他消防灭火系统进行联动控制。在高层建筑中，消防灭火系统常常与火灾报警系统联动，包括消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、防排烟系统和气体灭火系统等。

此外，高层建筑消防设计中的防排烟系统也很重要。首先，针对楼梯间、前室、避难层、避难间和避难走道等安全区域，应设计并安装有效的防烟系统。这个系统可以使安全区域处于正压，确保人员疏散通道畅通。其次，针对房间、走道等非安全区域，应设计并安装排烟系统。这个系统应能够及时排烟，减少火灾蔓延的风险。要确保排烟路径畅通，需要定期检查和清洁排烟通道和设备，以确保其正常工作。此外，防排烟系统应与火灾探测系统结合使用，实现自动报警和防排烟控制。当火灾探测系统检测到火灾时，防排烟系统应能自动启动，加速排烟。为了保证火灾报警系统的正常运行，应配置应急电源，以避免在正常电力供应中断时系统无法工作。

3.5 强化建筑防火材料和构造

在高层建筑的消防安全疏散优化设计中，强化建筑防火材料和构造是至关重要的措施。通过采用防火性能良好的材料，并进行合理的防火构造设计，可以有效延缓火势蔓延的速度，为人员疏散争取更多的时间。首先，高层建筑的外墙应选用具有良好防火性能的材料，如防火墙板材、耐火砖等。这些材料具有较高的阻燃性和隔热性能，在火灾发生时能够有效抵挡火势蔓延，减少火灾对建筑结构和人员的威胁。其次，隔墙和楼板等关键部位也应选用具有良好防火性能的材料和构造。例如，隔墙可以采用防火砖墙体结构，楼板可以采用混凝土结构或钢板混凝土结构等。这些结构具有较高的耐火性能，能够有效隔离火灾蔓延，保护人员疏散通道的安全[5]。此外，还应注意防火材料和构造的完整性和密封性。建筑内部的电缆、管道等设备应采用防火包覆材料或进行合理的隔离，以防止火灾通过这些通道传播。门窗、空调通风口等开口部位也应设置防火门窗或防火阀门，确保在火灾发生时能有效阻止火势蔓延。此外，还应确保防火材料和构造的完整性和密封性，以有效隔离火灾传播路径。

3.6 加强培训和演习

为提高高层建筑内居住和工作人员的火灾应急意识和自救能力，定期组织消防培训和演习是至关重要的。首先，定期组织消防培训。高层建筑的居住和工作人员应接受定期的消防培训，以增强他们对火灾风险和安全措施的认知。培训内容可以包括火灾预防知识、火灾报警装置的使用方法、疏散逃生的基本原则和技巧等。通过系统的培训，使人员掌握消防常识，了解火灾情况下应该如何正确行动。其次，组织模拟火灾演习。定期进行模拟火灾演习，可以帮助人员熟悉火灾疏散通道和出口的位置，并掌握正确的逃生方法。演习可以模拟真实的火灾场景，包括触发火灾报警器、模拟火焰和烟雾等，让人员在相对安全的环境下进行实地逃生训练。通过演习，人员能够更加深刻地体验逃生的紧迫感和重要性，提高应对火灾的能力。此外，提供实用的救援技能培训。除了疏散逃生，人员还应该接受一些实用的救援技能培训，如使用灭火器、正确逃生绳索的使用等。这些技能可以在火灾发生时发挥重要作用，在初期火灾扩散前采取控制措施，增加自救和互救的机会。

3.7 制定应急预案和救援计划

为确保高层建筑火灾应急救援的高效性和协调性，制定应急预案和救援计划至关重要。首先，制定综合性的应急预案。该预案应包括火灾预防、报警与通知、疏散撤离、救援与扑救等各个环节的详细规定。明确各部门和责任人的职责和行动方案，确保在火灾发生时，人员能够快速、有序地行动。预案还应考虑不同火灾情况下的因素，并制定相应的处置措施，以提高应对突发事件的能力。其次，与相关部门合作。高层建筑的消防救援需要与消防部门、医疗部门、应急管理部门等进行有效合作。与这些部门建立紧密联系，协商制定联合救援计划，明确各自的责任和配合方式。通过共同努力，确保救援通道畅通、设备完好，并能够及时响应和执行救援任务。另外，进行定期演练和评估。应急预案和救援计划还需要进行定期演练和评估。通过模拟火灾情况，检验预案的可行性和有效性，并发现潜在问题进行改进。同时，定期组织演练可以提高人员的救援技能和应变能力，确保在实际情况下能够做出正确的决策和行动。最后，建立信息共享机制。及时准确的信息对于火灾救援至关重要。建立高层建筑内各部门之间的信息共享机制，确保及时传递火灾信息、疏散指令等重要信息。同时，与外部相关部门建立合作渠道，分享火灾防控经验和救援资源，以提高整体应急响应能力。

3.8 运用科技手段

为提高高层建筑的火灾应急救援效率，可以充分利用先进的科技手段。首先，安装智能监控系统。通过在高层建筑内部和外部设置摄像头和传感器等设备，实时监测人员密度、烟雾浓度、温度等指标，以便及早发现火灾风险。智能监控系统还可以自动识别可疑行为或异常情况，并及时报警，提醒相关人员采取措施。其次，利用人流分析技术。借助人流分析算法和摄像头，可以实时分析高层建筑内人员的流动路径、密集区域等信息。通过对人员密度和疏散情况的实时分析，可以预测可能出现的拥堵点和疏散困难区域，从而及时采取调控措施，确保人员的快速疏散和安全撤离。另外，运用无线通讯技术。在高层建筑内部安装无线通讯设备，如WIFI、蓝牙等，确保在紧急情况下能够与被困人员进行有效沟通。通过手机应用或其他终端，向被困人员发送紧急通知和救援指引，提供疏散路线、安全出口等相关信息，以便被困人员及时采取行动。此外，使用虚拟现实技术进行模拟演练。借助虚拟现实技术，可以快速建立高层建筑的虚拟环境，并进行火灾模拟演练。通过模拟真实场景，让参与者体验疏散过程和危险区域，提高应对突发情况的反应和应变能力。

4 结语

高层建筑消防安全疏散设计中的不足会对人员的生命财产安全造成了严重威胁。本研究旨在提出解决对策，以改进疏散通道设计、增加应急设备配置和完善疏散预案。通过这些对策的实施，可以提高高层建筑消防安全疏散的效果和可行性，保障人员在紧急情况下的安全撤离。然而，解决问题需要综合多方面因素，包括技术、管理和法规等。未来，应加强相关部门的监管，并持续研究和改进高层建筑消防安全疏散设计，以不断提升城市的整体消防安全水平。