建筑防火技术在高层建筑设计中的应用研究

摘要：随着城市化进程的加速，高层建筑成为现代城市发展的重要标志，但其火灾风险也相应增加。还能系统性地探讨了高层建筑火灾的特点，包括快速蔓延、疏散困难、人员密集和扑救难度大等方面。针对这些特点，提出了建筑防火技术在高层建筑设计中的应用流程与方法，包括火灾风险评估、设计阶段的火灾模拟、防火分区设计和配备消防设施等。最后，系统总结了强调了建筑防火技术在高层建筑设计中的应用要点，包括材料选择、设计合理的疏散通道、定期维护检查。这些方法的综合应用能够有效降低高层建筑火灾风险，保障人员生命财产安全，对高层建筑设计具有重要的指导意义。

关键词：高层建筑火灾防火建筑防火

中图分类号：TU976.5

ResearchontheApplicationofFireProtectionTechnologyinHigh-RiseBuildingDesign

ZHENGHao

PanjinBaohuiEngineeringIndustryCo.，Ltd.，Panjin，LiaoningProvince，124010China

Abstract：Withtheaccelerationofurbanization，high-risebuildingshavebecomeimportantsymbolsofmodernurbandevelopment，buttheirfireriskhasalsoincreasedaccordingly.Thispapersystematicallydiscussesthecharacteristicsofhigh-risebuildingfires，includingrapidspread，difficultyofevacuation，highpopulationdensity，anddifficultyoffirefighting.Inresponsetothesecharacteristics，theapplicationprocessandmethodsofbuildingfirepreventiontechnologyinhigh-risebuildingdesignhavebeenproposed，includingfireriskassessment，firesimulationatthedesignstage，firecompartmentdesign，andprovisionoffirefightingfacilities.Finally，thepapersystematicallysummarizesthekeypointsofapplyingbuildingfirepreventiontechnologyinhigh-risebuildingdesign，includingmaterialselection，designingreasonableevacuationroutes，andregularmaintenanceandinspection.Thecomprehensiveapplicationofthesemethodscaneffectivelyreducethefireriskofhigh-risebuildings，safeguardingthesafetyofpersonnelandproperty，andprovidingimportantguidanceforhigh-risebuildingdesign.

KeyWords：High-risebuilding;Fire;Fireprevention;Buildingfireprevention

随着城市化进程的不断加速和人口密集度的增加，高层建筑已成为现代城市发展的重要标志之一。根据有关数据表明，自2010年以来，我国高层建筑总量一直位居世界首位。目前，全国拥有8层以上、超过24m的高层建筑34.7万幢，百米以上超高层6000多幢，数量均居世界第一[1]。然而，与高层建筑相伴随的是其火灾风险的显著提高。一旦发生火灾，尤其是在高层建筑中，可能会导致严重的人员伤亡、财产损失以及社会不稳定。近10年，我国共发生高层建筑火灾3.1万起，死亡474人、直接财产损失15.6亿元。根据国家消防救援局统计，2022年接报高层建筑火灾1.7万起，亡260人，伤252人，与2021年相比，起数上升276%，亡人上升44.4%，伤人上升53.7%[5]。因此，建筑防火技术在高层建筑设计中的应用至关重要。

1高层建筑火灾特点

1.1快速蔓延

据统计，高层建筑火灾发生后，火势蔓延的速度通常远远快于低层建筑。研究显示，火灾在高层建筑中的蔓延速度平均每分钟可达到3.2m以上，远远超过了一般低层建筑的火势蔓延速度。这种快速蔓延的原因主要包括高层建筑结构复杂、通风良好、内部空间大等因素。在火灾发生后，火势往往会迅速沿着通风道路向上蔓延，导致火灾扩散速度加快，防火隔离的难度增加。

1.2疏散困难

与低层建筑相比，高层建筑内部的疏散距离更长，通常只有有限数量的疏散通道[3]。研究数据显示，高层建筑内部的疏散距离通常超过低层建筑的2倍以上，且疏散通道数量有限，甚至存在单点故障的风险。在火灾发生时，疏散通道可能会受到烟雾、火势和人员拥堵等因素的影响，进而导致疏散困难。研究表明，高层建筑火灾中，疏散时间往往较长，平均每层疏散时间可能超过5min以上，远远超出了疏散的标准时间。

1.3人员密集

由于高层建筑的建筑密度通常较大，且容纳着大量的居住者、办公人员或者商业顾客，一旦火灾发生，可能导致大量人员集中在有限的空间内，增加了火灾扑救和疏散的难度。据统计，高层建筑火灾中的人员密度通常远远高于低层建筑。研究显示，高层建筑火灾中，每平方米的人员密度可能超过10人以上，甚至有时更高。这种高密度的人员聚集使得疏散通道更易堵塞，烟雾和火势也更容易造成人员伤亡。

1.4扑救难度大

由于高层建筑通常具有复杂的结构和大规模的空间，火灾扑救面积较大，火势蔓延速度快，因此扑救难度较低层建筑更大。研究数据显示，高层建筑火灾中，消防队员通常需要花费更长的时间才能到达火灾现场，平均响应时间可能超过15min以上，远远超过了火灾发生后的最佳扑救时间。此外，由于高层建筑的结构和高度限制了消防车辆和水源的接近，增加了火灾扑救的难度。同时，高层建筑火灾中常常存在着火灾现场可视性差、烟雾扩散快、空气稀薄等特殊环境条件，给火灾扑救带来了额外的困难。

2建筑防火技术的应用流程与方法

2.1火灾风险评估

火灾风险评估是通过系统地分析建筑的结构、材料、使用性质以及周围环境等因素，评估火灾发生的可能性和对建筑造成的影响程度。这一过程通常包括以下4个步骤：（1）评估建筑的结构类型、承载能力、火灾抗性等参数，以及建筑材料的防火性能，如耐火等级、燃烧性能等，可以初步确定建筑在火灾发生时的抵抗能力和蔓延速度，为后续防火措施的制定提供基础数据；（2）根据建筑的功能和使用情况，评估建筑内部的人员密度、疏散需求、火灾风险等级等参数，确定火灾发生时可能受影响的人员数量和疏散路径，可以有针对性地制订火灾疏散计划和人员疏散指引，提高火灾疏散的效率和安全性；（3）评估建筑周围的环境条件，包括周边建筑、交通道路、消防水源等情况，以及消防部门的响应能力和扑救资源，确定火灾发生后的救援和扑救能力，为建筑防火设计和紧急应对提供支持；（4）综合考虑建筑结构、使用性质、周围环境和消防资源等因素，对火灾发生的可能性和影响程度进行综合评估，确定建筑的火灾风险等级和防控重点，以此来明确建筑防火的优先级和紧急程度，指导后续防火措施的制定和实施。

2.2设计阶段的火灾模拟

火灾模拟通常采用计算机仿真软件进行，通过建立建筑的三维模型和火灾模型，模拟火灾发生后的火势蔓延和烟气扩散情况[4]。在模拟过程中，可以考虑建筑结构、材料、通风情况、人员分布等因素，模拟火灾发生后的火势蔓延路径和烟气扩散路径，并对可能存在的疏散障碍进行分析和评估。通过设计阶段的火灾模拟，可以得到建筑在不同火灾场景下的疏散时间、疏散通道的负载能力、烟气浓度分布等关键数据，为设计阶段的防火措施提供参考。例如：可以根据模拟结果优化疏散通道的设置和布局，提高疏散通道的负载能力和疏散效率；也可以根据烟气扩散路径确定合适的排烟系统设计，减少烟气对人员逃生的影响。同时，设计阶段的火灾模拟还可以用于评估不同防火措施的效果和优劣。通过比较不同设计方案下的火灾模拟结果，可以选择最优方案并对其进行优化，以确保建筑在火灾发生时能够最大程度地保护人员安全和财产安全。

2.3防火分区设计

防火分区设计旨在将建筑划分为不同的区域或分区，在火灾发生时可以有效地控制火势蔓延[5]。防火分区设计通常包括以下4个步骤。（1）根据建筑的功能和使用性质，将其划分为不同的区域，如住宅区、商业区、办公区等，也可以根据火灾风险划分为不同的分区，如高风险区、中风险区、低风险区等。（2）根据防火要求和法规标准，确定各个分区的防火要求和限制条件，包括防火隔离墙的设置、防火门的配置、防火材料的选择等。根据建筑的实际情况和火灾风险分析，确定各个分区的防火等级和防火要求，确保防火分区设计符合法规要求和实际需要。（3）根据建筑的结构和布局，结合防火要求和限制条件，制订合理的防火分区设计方案。考虑疏散通道的设置、防火隔离墙的布置、防火门的位置等因素，优化防火分区设计，提高建筑的防火安全性和疏散效率。（4）通过火灾模拟和风险评估等手段，对防火分区设计方案进行全面评估，分析其在火灾发生时的实际效果和应对能力。同时，对防火分区设计方案进行专业审查，确保其符合法规要求和防火标准，提高建筑的整体防火安全水平。

2.4配备消防设施

消防设施的合理配置可以有效地提高建筑的火灾防护能力，加速火灾控制和扑救的速度[2]。配备消防设施的流程与方法主要包括以下4个方面。

（1）根据建筑的结构、功能和使用性质，确定消防设施的类型和数量。常见的消防设施包括火灾报警系统、自动喷水灭火系统、疏散通道、防火门等。根据建筑的具体情况和法规要求，确定各个区域所需的消防设施类型和配置标准。（2）根据消防设施的功能和效果，合理布置消防设施，覆盖建筑的各个重要区域和关键部位。例如：设置火灾报警器的位置应覆盖建筑的各个楼层和房间，确保火灾发生时可以及时发现并报警。（3）根据设计方案和规范要求，进行消防设施的安装和调试工作，确保其正常运行和有效使用。对于自动喷水灭火系统等涉及到水源和管道的设施，还需要进行水压测试和泄漏检查，确保其在火灾发生时能够及时投入使用。（4）建立健全的消防设施维护管理制度，定期对消防设施进行检查、维护和保养，保证其长期稳定运行。同时，加强对消防设施的使用培训，提高建筑内部人员对消防设施的认识和操作技能，增强应对火灾紧急情况的能力。

3建筑防火技术在高层建筑设计中的应用要点

3.1材料选择

合理选择防火性能良好的建筑材料，可以有效降低火灾发生的概率和减缓火势蔓延的速度，保障建筑的整体防火安全性。具体而言，应优先选择符合防火标准的建筑材料，如具有一定耐火等级的墙体材料、地板材料和装饰材料等。例如：墙体材料应选择具有一定防火等级的防火板材或防火砖等，地板材料应选择防火性能良好的防火地板或防火涂料等。此外，对于高层建筑外墙材料的选择也尤为重要，应考虑其抗火性能、隔热性能和装饰性能等综合因素，确保外墙材料具有较高的防火等级和良好的装饰效果[6]。

3.2设计合理的疏散通道

疏散通道的设计应考虑人员疏散的效率和安全性，以及火灾发生时的应急情况。首先，疏散通道应设置合理，覆盖建筑的各个区域，并保证通道宽度和数量与建筑使用人数相匹配。根据相关规范和标准，通常要求每层建筑至少设置两个疏散通道，通道宽度不应小于规定标准，以确保在火灾发生时能够迅速疏散人员。其次，疏散通道的设计应考虑火灾时可能出现的烟雾和高温情况，采取措施确保通道内部的通风和照明，提高人员疏散的舒适度和安全性。此外，还应设置紧急照明和标识，指示人员正确地疏散方向和逃生路径[3]。

3.3定期维护检查

根据相关规定和标准，建筑的消防设施和防火系统通常需要进行每年、每季度或每月的定期维护检查，包括消防水源、自动喷水系统、火灾报警器、灭火器等设施的检查和测试。定期维护检查的内容主要包括设备功能的检测、系统性能的测试、设备状态的记录和维护保养的实施。通过定期维护检查，可以及时发现和处理消防设施和防火系统中的问题和隐患，确保其能够长期稳定运行，保障建筑的整体防火安全性。此外，定期维护检查还可以提高建筑管理人员和使用者的消防意识和应急反应能力，加强对火灾防范和应对的重视程度，最大程度地减少火灾发生的可能性和火灾造成的损失。

4结语

建筑防火技术在高层建筑设计中起着至关重要的作用。通过火灾风险评估、火灾模拟、防火分区设计等方法，可以有效降低高层建筑火灾风险，保障人员生命财产安全。因此，在高层建筑设计过程中，应充分重视建筑防火技术的应用，确保建筑的安全性和可持续发展。

参考文献

[1] 何俊江.不同环境条件下高层建筑楼梯间火灾发展和烟气流动研究[D].合肥：中国科学技术大学，2022．

[2] 李思宇.高层建筑火灾监控系统研究[D].廊坊：华北科技学院，2023．

[3] 关文玲，马玲，王丽，等.高层写字楼火灾混合疏散策略研究[J].消防科学与技术，2021，40（9）：1309-1312．

[4] 邹涛.高层建筑楼梯间火灾时烟气控制模拟研究[D].成都：西华大学，2022．

[5] 张彦杰.防火分隔技术在建筑消防中的实践应用探究[J].科技资讯，2023，21（5）：106-109．

[6] 吴振坤.高层建筑外保温材料的消防安全管理问题及对策研究[J].消防科学与技术，2022，41（9）：1296-1299．