火灾爆炸预防控制工程学

5.6.7疏散楼梯与避难层5. 6. 7. 1 疏散楼梯间疏散楼梯间是人员竖向紧急疏散的必经场所，必须保证其具有足够的防火防烟功能。

疏散楼梯间大体有敞开式、封闭式、防烟式和室外式等类型。

敞开式楼梯间是指建筑物内由墙体围护而构成的楼梯间，它与楼内的其他使用空间相通。

由于楼梯间与楼内走廊之间没有防火防烟分割，一旦发生火灾，烟气容易进入。

这种结构在低层建筑中用的较多，在高层建筑中不应采用。

封闭式楼梯间是指用耐火材料与建筑物的其他部分隔开，能够防止烟气进入的楼梯间。

楼梯间设有能够阻挡烟气流动的双向弹簧门，且应朝疏散下游方向开。

防烟式楼梯间是指用耐火构件与建筑物其他部分隔开、且具有防烟前室和防排烟设施的楼梯间。

它可以带有独立的封闭前室或合用前室，也可用建筑的凹廊、阳台作为楼梯间的前室，图5-37给出了防烟式楼梯间的若干典型形式。

室外式楼梯是指用耐火结构与建筑物内部隔开，设在建筑外墙上的楼梯。

室外疏散楼梯与每层出口处一般设有平台，不一定形成固定的楼梯间。

楼梯与平台应采用非燃烧材料制作。

图5-37 带封闭前室或合用前室的防烟楼梯间为了方便人员疏散，疏散楼梯间宜设置在建筑物走廊的端部，因为发生火灾时，那里受到烟气与火的威胁较小，既有利于室内人员紧急疏散，又可供消防队员扑救火灾使用；而且楼梯间内应设有采光、通风及防排烟设施。

5. 6. 7. 2 避难层避难层是在高层建筑中专供火灾人员临时避难使用的楼层。

如果作为避难使用的只有若干个房间，则一般称这些房间为避难间。

避难层大体有敞开式、半敞开式和封闭式三类。

敞开式避难层不设围护结构，一般设在建筑物的顶层或屋顶之上。

这种避难层采用自然通风方式，不能严格保证本身不受烟气侵害，也不能防止雨雪的侵袭，因此，这种避难层只适宜较温暖的地区使用。

半敞开式避难层的四周设有不低于1.2m的防护墙，其上半部设有窗口，窗口多用百叶窗封闭。

这种避难层通常也采用自然通风排烟方式，四周设置的防护墙和百叶窗可以起到烟火侵害的作用。

封闭式避难层的周围设有耐火围护结构的墙、楼板。

在外墙上开设的窗口采用防火窗。

这种避难层设有可靠的消防设施，能够防止烟气和火焰的入侵，同时还可以避免外界气候条件的影响。

5.7特殊建筑火灾的预防控制分析前面所说的火灾过程基本上是可以较好地反映火灾及其烟气在普通建筑物内的发展状况，但对于特殊建筑来说，火灾发展与烟气流动都具有一些新特点。

而且火灾危险也比普通建筑要大得多。

所谓特殊建筑主要是指高层建筑、地下建筑、大空间建筑、古建筑等，下面对这些建筑火灾防治的特殊性作些简要分析。

5.7.1高层建筑的火灾5. 7. 1. 1 高层建筑的发展状况建筑物向空中发展是建筑设计的一个重要方向。

尤其是20世纪70年代以来，高层建筑高度增加得相当快。

1973年在纽约建造了两座并立的高411m、110层的世界贸易中心大厦，1974年在芝加哥建造了高443m、110层的希尔斯大厦。

1996年马来西亚吉隆坡建造了双塔式的高451.9m的帕特朗大厦，1998年8月我国上海建成了高达420.5m金茂大厦，2004年，我国台北建成了高508m的101大厦，2003年香港建成了高415m的金融中心二期。

现在还有一些更高的大楼正在筹划之中。

至于超过100m的大楼，在许多城市中已经比比皆是。

尽管高层建筑的工程造价提高，施工难度大，设备要求复杂，也为火灾防治方面带来了不少困难，但为了适应人口密集城市的工作于生活的需要，高层建筑的兴起已成为一个不可避免的趋势。

因此只能依靠科学技术进步和正确的基本建设政策来顺应这一趋势，而加强火灾防治的科学研究是其中的一个重要方面。

在我国，现在一般把10层以上或高于24m的建筑称为高层建筑，把40层（或100m）以上的建筑称为超高层建筑。

5. 7. 1. 2 高层建筑的火灾特点高层建筑的层数多、高度高、体积大、人员集中，其火灾危险性主要体现在一下方面：1. 起火因素多高层建筑功能复杂，电气化和自动化程度高，用电设备多，且用电量大，发生漏电、短路等故障的几率增大，容易形成点火源。

另一方面，高层建筑物还不可避免地要使用大量的可燃建筑材料和装修材料。

一旦发生火灾，火势容易迅速蔓延。

2．烟囱效应显著高层建筑内大都设有多而长的竖井，如楼梯井、电梯井、管道井、风道、电缆井、排风管道等。

当高温的火灾烟气蔓延到竖直通道后，就会在浮力作用下快速由建筑物的下层蔓延到上层。

竖井越高，烟囱效应越强。

3. 火灾发展受环境风的影响大环境状况对高层建筑火灾蔓延的影响也相当大。

实测表明，若建筑物附近10m高处的风速为5m/s，则在90m高处风速可达15m/s。

这使起初很微弱的火源有可能变得十分危险，那些在普通建筑内不易蔓延的小火，在高层建筑内部却可发展成火灾。

4. 火灾扑救难度大大部分高层建筑的上层建筑是目前普通消防车所达不到的，例如一般云梯式消防车只能达到24m，世界上最先进的云梯车的登高也不过70m。

一般消防队员徒步跑上6、7层楼，其体力已消耗到基本丧失战斗力的程度，若再携带灭火器材必将更加疲惫不堪。

因此像过去那样依赖消防队由外部赶到现场救火的方式已不适应高层建筑的火灾扑救。

5. 存在玻璃幕墙的危险玻璃幕墙是许多高层建筑广泛使用的一种外壁面材料。

玻璃是不耐火的，当其受到火烧或高温烟气的加热时，容易发生破碎。

当高温烟气由破碎口溢出并沿幕墙向上蔓延时，可以造成玻璃幕墙的大面积破碎，不仅会促使火灾在建筑物内的迅速蔓延，而且可对楼下造成巨大危害。

6. 人员集中且难疏散高层建筑物往往可容纳成千上万的人，而且各种类型的人都有。

这不仅使起火机会增大，而且给人员的疏散增加了困难。

试验表明，在一座50层的建筑物内通过楼梯将人员全部疏散完毕用了2h。

在火灾情况中，这种疏散速度显然很容易造成重大人员伤亡。

5. 7. 1. 3 高层建筑火灾防治的主要对策经过多年研究，很多专家认为，防治高层建筑火灾应重点注意以下方面。

1.抓好建筑的防火安全设计在设计高层建筑时，不仅要注重其造型的新颖美观，而且要考虑防火的合理性。

一般说，合理的总体布局、有效的防火分隔和人员疏散设计是几个最重要的问题。

在总体布局方面应保持建筑物间有适当的防火间距，控制裙房的高度和宽度，留出足够的消防车道等。

有些高层建筑为了充分利用现有地皮，而与相邻建筑的防火间距过小，或将裙房修得过高，这都会对火灾扑救造成许多困难。

在高层建筑的防火设计中，应当特别注意垂直防烟分区的设置，尤其是对于高度超过100m的超高层建筑应该更为严格。

通常可把高层建筑按15-20层分成若干段，将电梯竖井和楼梯间均做成不连续的，这样能够有效防止烟气向上蔓延。

高层建筑的疏散设计不仅应当考虑水平疏散，而且应当重视竖直疏散。

每层楼应至少设有两个方向的疏散路线，并且宜将楼梯设在大楼的两端；为把高层建筑中人员尽快撤出，主要是通过竖直疏散。

电梯便是一种主要的疏散方式，其速度可比从楼梯走快得多。

不过在火灾中又不能使用未加防护的普通电梯。

因此需要加强电梯及其前室的防火性能，以便使其在火灾中充分发挥作用。

避难层的防火防烟性能比普通层好，那些无法很快撤出大楼的人员可先撤到该层内，这种避难层还可以作为消防人员灭火的空中基地。

2.改进建筑材料的耐火与燃烧性能高层建筑所用的结构材料应当有较强的耐火能力，即使遭受火灾也可以保持建筑物的整体框架不受影响。

现在钢材已成为高层建筑的主要结构材料，应当大力加强对刚才构件的耐火保护，尽量使其避免受到火灾高温的作用。

由于高层建筑的特殊使用性能，其对装修材料的燃烧性能应提出更严格的要求。

现在人们在选择装修材料时比较注意保温、隔声、美观等，但对其燃烧性能注意不够，以致往往形成火灾隐患。

对此应当加强对装修材料燃烧性能的检查和测试，防止使用不合格材料。

同时应当加强宣传教育，使人们建立新的选用建材观念。

3.控制室内可燃物的种类和数量火灾统计表明，当前高层建筑的火灾主要是由建筑内存放或使用的物品引起的。

楼内最先失火的通常是办公用品或设备、存储的商品、家具、床上用品等。

对这些物品的使用加以合理控制是减少火灾发生和损失的主要方面。

基本措施主要有：①控制建筑物的火灾载荷，一定的房间内存放的可燃物总量不能超过一定限度；②优先使用难燃或不然材料制造的家具、床上用品、办公用品和窗帘等；③正确设计与使用电气与燃气设备，防止出现新的火源。

4.加强火灾中的自救能力对于高层建筑火灾，单纯依赖消防队从远处赶来灭火的方式难以适应火灾安全的需要。

应当大力加强高层建筑自身的火灾防治能力，如安装火灾自动报警设备、自动灭火设备、烟气控制设备及疏散诱导设施等，尤其是安装高效清洁的灭火系统具有极为重要的作用。

应当根据建筑物不同部分的使用功能，选择最适用的灭火方式。

同时还应加强消防控制中心的集中监管，以实现不同系统的作用的统一协调，达到迅速控火、灭火的目的。

对于人员众多的高层建筑，增强楼内人员对火灾紧急事件的应变能力是另一个重要方面。

建筑物内的消防与疏散设施能否很好发挥作用与火灾中人们的精神状态关系极大。

大量事例表明，加强对人们防灭火知识和疏散常识的教育与训练，不仅能够有效改进人员疏散过程，而且有助于及时扑灭火灾。

5.7.2地下建筑火灾5. 7. 2. 1 地下建筑的主要类型及结构特点地下建筑是通过人工挖掘在地面之下修建的建筑。

按照建造形式，地下建筑大体可分为附建式和单建式两大类。

附建式地下建筑是某些地上建筑的地下部分，例如大型建筑的地下室；单建式地下建筑类型很多，如地下仓库、地下商业街、铁路与公路隧道、地下车站、地下电缆沟等。

很多地下建筑蔓延数百、上千米，例如公路与铁路隧道、人防通道、地下走廊、电缆沟等；有的地下建筑还形成庞大的地下网络，例如地下商业广场、地下停车场等。

地下建筑的周围由岩石、土壤包围着，只有内部空间，不存在外部空间。

地下建筑没有门窗之类与大气相通的通风口，是经由竖直的通道与地面上部的空间相连的。

与地上建筑相比，这种通风口的面积要小得多，因而气体流通状况比地上建筑差得多，通常需采取机械通风。

5. 7. 2. 2 地下建筑的火灾特点基于地下建筑构造的特殊性，火灾时主要表现在以下几个方面。

1. 建筑物内的温度高由于地下建筑物周围材料的导热性能差，对流散热慢,燃烧产生的热量大部分积累在室内，故其中的温度上升得很快，尤其是火源附近的温度会相当高,容易较快地出现轰燃现象。

调查表明，在我国地下建筑中发生了几十起火灾出现超过接近1000℃的高温现象。

因此建筑内容易发生严重的烧毁事故。

2. 燃烧不完全，发烟量大由于地下建筑的通风受限，发生火灾后很快就会出现氧气不足，不完全燃烧程度较地上建筑严重的多，可产生大量浓烟。

这些烟气无法通过窗户顺利排出,往往可在地下建筑内蔓延很长的距离。

这种烟气的温度降低较快，可能较早地发生沉降，难以像在普通房间中那样形成界面明显上部烟气层。