室外连廊连接单一出口高层住宅火灾隐患分析

作者简介：

王伟（1965— ），男，汉族，山东济南人，大专，一级注册建筑师，研究方向：建筑设计及消防；于丽华（1971— ），女，汉族，山东威海人，本科，一级注册建筑师，研究方向：建筑设计；葛建福（1978— ），男，汉族，山东潍坊人，本科，一级注册建筑师，研究方向：建筑设计及消防。

摘要：住宅建筑中高度不大于54m的高层住宅应用较多，采用连廊连接安全疏散楼梯的户型，因可改善中间户型通风条件并节约公摊面积，而被房地产开发企业广泛采用；每个住宅单元当采用室外连廊连接唯一安全出口时，存在消防安全隐患，将对人员疏散产生严重影响；此隐患比较隐蔽，并未引起各方关注。本文从火灾发生后的烟气扩散入手，通过分析烟气来源及扩散特点，提出新建及既有此类住宅的改善方法，并对消除此隐患进行探索性研究，提升此类高层住宅的消防安全水平。

关键词：高层住宅；有机材料的燃烧；烟囱效应；室外连廊

引言

随着社会经济的高速发展，城市建设日新月异，高层建筑因显著的土地节约优势被大中城市所广泛采用，其数量也迅速增加，这些高层建筑是城市经济繁荣的标志。高层建筑发生火灾蔓延速度快、扑救和逃生难度大的问题，随着高层建筑火灾的不断发生日益受到人们的关注。特别是在城镇中占比最多的高层住宅，其预防火灾、减少人员伤亡的重要性更不能被忽视。

一、有机保温材料的燃烧性能及特点

在住宅建筑领域，常用的外墙保温材料大体分为三类：无机保温材料、有机保温材料以及复合保温材料；其中有机保温材料因其较低的导热系数（0024～0039W/（m·K））、较轻的表观密度（18～25kg/m3）、适度的垂直于板面方向的抗拉强度（≥01MPa）^[1-2]以及价格相对低廉和便于现场施工的优势，在住宅建筑外墙保温工程中得到了广泛的应用；

在住宅建筑领域，常用的有机保温材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）板，这两种板材都是可发性聚苯乙烯颗粒经加热发泡工艺加工生成的泡沫塑料板，聚苯乙烯泡沫塑料的主要化学成分是聚苯乙烯（C8H8）N^[3]，其属于易燃材料，一旦点燃，该材料能够持续燃烧，火焰上端呈金黄色，在燃烧过程中，材料会软化起泡，不会产生液体滴落现象。同时，释放出黑色浓烟、烟气中含有二氧化碳、一氧化碳^[4]，对人身健康构成潜在危害。

建筑外墙保温用的聚苯乙烯泡沫塑料板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，在遭受持续高温烘烤的情况下，一旦达到燃烧点，便会产生剧烈的燃烧反应，燃烧过程中会释放大量热能，同时会产生大量有毒、有害气体和黑烟，黑烟的存在会严重阻碍视线穿透。

二、规范对高层住宅保温层及安全疏散口的要求

（一）规范中不同建筑高度对外墙保温材料的要求

根据《建筑防火通用规范》^[5]第661条“建筑的外保温系统不应采用燃烧性能低于B2级的保温材料或制品。当采用B1级或B2级燃烧性能的保温材料或制品时，应采取防止火灾通过保温系统在建筑的立面或屋面蔓延的措施或构造。”规定建筑外保温应采用不低于B2级燃烧性能的保温材料；第662条“建筑的外围护结构采用保温材料与两侧不燃性结构构成无空腔复合保温结构时，该复合保温结构体的耐火极限不应低于所在外围护结构的耐火性能要求。当保温材料的燃烧性能为B1级或B2级时，保温材料两侧不燃性结构的厚度均不应小于50mm。”进一步明确：当住宅外墙采用燃烧性能为B1级或B2级保温材料时，将对建筑的高度有所限制，然而当外墙无空腔且可燃保温层外的保护层厚度达到或超过≥50mm的要求时，可与燃烧性能为A级的保温层等效，在火灾发生时，这样的设计能保证建筑物的安全，且消防适用高度不受限制。

当住宅建筑中，若外墙保温材料采用燃烧性能等级为B1级或B2级保温材料（通常采用聚苯（EPS）板或挤塑聚苯（XPS）板），通常会在保温层外部设置一层厚度为5mm—10mm厚的抗裂砂浆及涂料面层做为窗户层。然而，由这种保温层与保护层组成的外墙，其防火性能并不是特别突出，当此外墙发生火灾并被引燃时，由碳和氢等有机材料制成的保温层很快被引燃并快速扩散，火灾产生的烟气不仅有热量，同时释放大量的有毒有害物质，人体一旦吸入这些烟气，将会对人体器官造成严重损伤^[6]，甚至可能危及生命。因此，这种外墙保温形式在建筑规范中的应用范围及高度均受到严格限制。

（二）规范对住宅安全出口数量的要求

关于住宅建筑疏散口的数量要求，从《建筑防火通用规范》^[7]第731条“住宅建筑中符合下列条件之一的住宅单元，每层的安全出口不应少于2个；任一层建筑面积大于650m2的住宅单元；建筑高度大于54m的住宅单元；建筑高度不大于27m，但任一户门至最近安全出口的疏散距离大于15m的住宅单元；建筑高度大于27m、不大于54m，但任一户门至最近安全出口的疏散距离大于10m的住宅单元。”

（三）规范对住宅疏散楼梯的要求

《建筑设计防火通用规范》第732条“住宅建筑的室内疏散楼梯应符合下列规定：建筑高度不大于21m的住宅建筑，当户门的耐火完整性低于100h时，与电梯井相邻布置的疏散楼梯应为封闭楼梯间；建筑高度大于21m、不大于33m的住宅建筑，当户门的耐火完整性低于100h时，疏散楼梯应为封闭楼梯间；建筑高度大于33m的住宅建筑，疏散楼梯应为防烟楼梯间，开向防烟楼梯间前室或合用前室的户门应为耐火性能不低于乙级的防火门；建筑高度大于27m、不大于54m且每层仅设置1部疏散楼梯的住宅单元，户门的耐火完整性不应低于100h，疏散楼梯应通至屋面；多个单元的住宅建筑中通至屋面的疏散楼梯应能通过屋面连通。”对住宅建筑室内疏散楼梯的形式做了明确规定，简单理解本条规定就是对于建筑高度不大于33m的住宅，若户门采用乙级防火门时，可采用敞开楼梯间；对于建筑高度大于33m的住宅，必须采用防烟楼梯间。

三、凹口处外墙烟气蔓延及着火现象分析

从网络收集到的住宅外墙失火视频及图片显示，当火灾发生在建筑物凹口及转角处时，若处于无风及背风天气下，由于“烟囱效应”^[8]的影响，凹口内的外墙着火区域浓烟向上蔓延的速度远大于向左右蔓延的速度。浓烟在垂直方向蔓延时，很快会充满整个转角及凹口内部。通过网络搜集的外墙凹口火灾实例图片详见图1—图4（图片均来自网络）。

如图1所示，外墙凹槽区域被浓烟填满，而凹口外侧的墙体仍旧完好无损，烟气并没有沿水平方向外溢，而是顺着凹口的垂直方向向上升腾；图2显示，着火区位于住宅倒数第八层连廊内侧的凹口外窗内，烟气突破外窗的阻隔，便会很快向室外扩散，并将上部楼层用于安全疏散的外廊覆盖，这对高层住户的安全疏散构成了严重挑战；图3、4所示，当建筑外墙的转角及凹口内发生火灾时，凹口内的着火区域会沿垂直方向快速扩散，形成一个火灾蔓延的通道，这对控制火灾极为不利；四张图片显示的烟气和火势蔓延情况，很明显地体现了烟囱效应的特征。

在连廊内侧凹口区域，一般设有厨房等住宅火灾危险性较高的房间，一旦室内发生火灾，火势很快就能突破外窗的阻隔，蔓延至室外，火灾产生的大量热量裹挟着浓烟就会从窗口喷出，浓烟很快会沿垂直方向向上升腾，将上部各层人员逃生用的通道和室外连廊迅速包裹（参见图1、图2），造成人员无法实现安全疏散与逃生，若室内火灾蔓延并引燃外墙有机保温材料后，由于烟囱效应，浓烟裹挟着大火将迅速充斥凹口内的空间（参见图3、图4），当住宅的凹口内设有室外连廊，并且该连廊是唯一的安全出口时，其后果难以想象。

四、住宅案例分析

针对建筑高度≤54m的外连廊式独立单元住宅，其中常见的三种户型，它们通过室外连廊相连，并且每个单元只设置一个安全出口平面布置。均符合《建筑防火通用规范》的相关要求。本研究旨在分析这些住宅中，室外连廊所围合的凹口内房间发生火灾时的情景分析。

第一种：将楼梯间置于住宅北侧外围的连廊内（简称“方案A”），如图5所示的户型局部所示，此方案的特点在于疏散楼梯设置于住宅北立面的中央位置，并采用对称分布的室外连廊将两侧的电梯和住户相连，通常情况下，两侧的户型一般采用对称布置，由于室外连廊与凹口内外墙之间保持了一定距离，凹口空间因此被疏散楼梯间分隔为两个相对方正的半封闭天井，这样的布局使得住宅北立面外观显得相对整洁干净。

第二种：疏散楼梯间凸出于住宅室外连廊北侧外轮廓（简称“方案B”），如图6所示的户型局部，此方案的特点在于疏散楼梯位于建筑中部，并以对称的方式布置室外连廊，连接两侧的电梯和住户，通常情况下两侧户型一般呈对称布置，室外连廊与凹口的内外墙距离较近，凹口区域构成一个较扁平的半封闭天井，住宅北立面外观呈现出凹凸有致的立体感，丰富了视觉效果。

第三种：疏散楼梯间偏于一侧并凸出在室外连廊北侧外轮廓之外形成凸出结构（简称“方案C”），如图7所示展示了特定的户型局部设计；此方案的特点是疏散楼梯突出于外墙轮廓，并偏置于一侧，室外连廊单侧布置，用以连接另一侧的电梯和住户，两侧的户型布局通常非对称布置，室外连廊与凹口内外墙的距离较近，而凹口空间则构成了一个半封闭的天井，住宅北立面的外观因此呈现出明显的凹凸感，产生非对称的立面效果。

以上三个不同的方案，虽各有特色，但是从防火疏散角度看，均属于通过室外连廊连接单一安全出口的高层住宅设计，当住宅发生火灾时，人员疏散均需要通过室外连廊进入疏散楼梯间。若火灾发生在被连廊围合的半封闭天井内的房间，窗口涌出的热量会裹挟黑色浓烟，瞬间包裹此层以上的室外连廊，阻断两侧住户之间唯一的疏散通道，对高层住宅的自主安全疏散产生非常不利的影响。另外，火灾产生的热量在有限的空间内被间接包围，通过烟筒效应在凹口内向上蔓延，导致热量及浓烟不能快速地向四周扩散，增加了凹口内可燃的有机保温材料被点燃的风险，虽然《建筑防火通用规范》第661条对外墙保温材料的防火构造提出了要求，但凹口内外墙的热量扩散环境，显然不如凹口外部，一旦凹口内外墙上的可燃有机保温材料被引燃，火灾的损失将被扩大，人员疏散与救援工作将面临重重困难。

五、解决方案

基于前述现象及原因分析，在高层住宅方案设计的初期阶段，建议避免采用室外连廊连接唯一安全出口的楼梯间的布置方式，可采用塔式住宅的布局方案，以解决多户共用一个疏散楼梯间的问题，从而彻底消除此类安全隐患。

对于已建成的此类型高层住宅，建议在凹口之外的公共区域窗口内侧，特别是在凹口之外，增设满足各类人员安全使用的逃生缓降器，此举旨在解决疏散过程中唯一安全口被烟气笼罩无法使用的问题，以防止事故造成更大的伤害。

结语

尽管从统计数据来看，高层住宅发生火灾的概率相对较低，但是住宅内居住的人员涵盖了从高龄老人至不谙世故的孩童和各个年龄段的人，因此疏散措施必须考虑到所有人群的特殊需求，家庭作为社会的最小细胞，其安危状况直接关系到社会的安定。因此，安全问题始终应当置于首位，对潜在的安全隐患不可掉以轻心。

参考文献

[1]《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2019[S].中华人民共和国行业标准，2019.

[2]《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》GB/T10801.1-2021[S].中华人民共和国国家标准，2022.

[3]童忠良.《化工产品手册》第五版树脂与塑料[M].化学工业出版社，2008.

[4]王向东，王勇，郭鑫齐，等.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料[M].化学工业出版社，2011.

[5]《建筑防火通用规范》GB55037-2022[S].中华人民共和国国家标准，2023.

[6]《建筑防火通用规范》GB55037-2022[S].中华人民共和国国家标准，2015.

[7]《建筑防火通用规范》GB55037-2022[S].中华人民共和国国家标准，2023.

[8]《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）[S].中华人民共和国国家标准，2015.