高层建筑防火设计措施综述

高层建筑防火设计措施综述

作者：于春林

来源：《城市建设理论研究》2014年第10期

摘要：近年来，高层建筑以其绝对的优势得到了长久发展。随着经济的发展以及人们生活水平的不断提高，人们对于高层建筑的功能有了更高的要求，尤其是高层建筑人员比较密集，一旦发生火灾将会造成巨大的损失，所以高层建筑防火设计成为其关键组成部分。本文主要就高层建筑防火设计进行了分析研究。

关键词：高层建筑防火设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

引言

目前，建筑物逐渐走向高层化，高层建筑的额发展对于其本身的功能也有了更多的要求。高层建筑具有人口流量大、密集程度高等特点，尤其是它的高度对于特殊情况下的逃生很不利，这就要求高层建筑具备基本的防灾功能。高层建筑中的火灾危害比较大，严重威胁着高层建筑的安全性，给人们的财产与生命安全带来了严重的损坏。所以，高层建筑中必须进行必要的防火设计，将火灾的损害尽可能的降到最低，为人们的财产与生命安全提供基本保障。

一、高层建筑火灾特点

1、发生火灾概率较大

高层建筑内部功能一般较为复杂，用电设备繁多，存在多种着火源和大量可燃物，如管理不善，很容易发生火灾。特别是一些建筑面积较大、层数较多的高层公共建筑，情况就更为复杂，存在大量的火险隐患，一旦发生火灾，将会造成严重后果。

2、安全疏散困难

高层建筑的特点，一是，层数多，垂直疏散距离长，疏散到地面需要较长的时间；二是，人员集中，疏散时容易出现拥挤情况；三是，发生火灾时烟气和火势向上蔓延快、且易窜入楼梯间，而火灾发生时人们大量涌向楼梯，增加了疏散难度(平时使用的普通电梯，在火灾时必须切断电源，停止使用，因此，高层建筑的安全疏散主要靠楼梯)。火灾案例分析表明，被烟薰死的(包括被烟薰倒后烧死的)，占火灾死亡人数的一半以上。

3、火势蔓延快

在高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井、排风道等竖向井道部位，如果防火分隔或防火处理不好，一旦发生火灾就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。高级旅馆、图书馆、档案楼、科研楼、办公楼等高层建筑，一般室内装修家具等可燃物较多，一旦起火，发烟量大，燃烧猛烈，火灾容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为 0.3 m/s；在燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5～0.8 m/s，烟气沿楼梯间或竖向管井扩散速度为 3～4 m/s。如一座高100m 的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气能在半分钟内达到顶层。建筑物越高，风速越大。风速增大，火势的蔓延扩大速度也相应增加。

4、火灾扑救难度较大

高层建筑发生火灾时，消防队员使用的灭火救护设施往往不易达到建筑高度，因此，扑救高层建筑火灾主要立足于室内消防给水设施。由于受到各种条件的限制，扑救的难度很大。火灾现场热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快和途径多，消防队员难以堵截；当火势扩大，形成大面积火灾时，室内消防水量显然不足，需要利用消防车从室外进行补给，但消防水带耐压能力常常不能适应需要。此外，建筑物如果没有安装消防电梯，消防队员则需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层，不仅体力消耗大、速度慢，还会与向下疏散的人流发生对撞而延误时间，不能及时到达着火层进行扑救，消防器材也不能随时得到补充，均将严重影响扑救。

二、高层建筑防火设计的具体内容

消防给排水设计

在高层住宅消防设计上，应立足于以室内消防给水系统自救为主要灭火方式，所以在高层住宅建筑群应采用区域集中或临时高压消防给水系统。高层住宅设置的消防水箱，应满足室内最不利点灭火时的水压与水量需要，否则应设高气压给水，稳压泵等增压设施，其水箱容量应根据建筑平面类型（通廊式、塔式、单元式）层数和建筑面积而合理确定；高层住宅的室外消防给水管网应布置成环状，其消火栓尽量露明便于消防车取水，设置数量应符合规定，给水压力不应低于 0.1MPa。高层住宅的室内消防给水系统宜与生活给水系统分开设置，室内消防给水管道也应布置成环状，其中进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根。消防水泵是消防给水系统的心脏，其工作性能、数量、安装及开启方式必须保证消防泵及时、可靠地运行，在同一小区内，消防水池和消防水泵房可以共用，室内消火栓给水系统和高级住宅的自动喷水灭火系统还应设置水泵接合器，其设置数量与水流量必须符合规定，其距室外消火栓或消防水池的距离宜为 15~40 米，至于室内消火栓，要设置在住宅走道、楼梯间、消防电梯间前室等明显部位，以方便取用和保证两股有效水柱的同时到达。

2、灭火器材设置

目前高层建筑防火器材的配置中，除了必不可少的消火栓、破拆工具等，灭火器是消防器材中必不可少的工具，灭火器使用方便，可随便移动，所以是发生火灾时第一线的灭火器具。

所以在高层建筑的消防配置中，需要配备一定数量的灭火器，这样在火灾发生时才能在第一时间有效的把火灾扑灭，同时灭火器具有多样性，所以在平时的检查过程中要对灭火器的存放、更新等重点进行检查。

3、防排烟设计方面

高层建筑因其层数多，高度较高，一旦发生火灾时烟气很难排出，大多数的火灾事故证明，在人员死亡中多数是由于吸收过多烟气，所以对于高层建筑防火设计中的排烟设计是非常重要的环节。在进行防排烟设计是可分为两类。一是自然方式，即通过外窗、阳台及至竖井将烟排出。二是机械方式，它又分为加压防烟和减压排烟两种。自然方式因易受风向、地区影响而效果难以保证，因此国家规定居住建筑超过 100m时不应采用自然方式排烟。在居住建筑中设置天井，使位于内部的防烟楼梯间、消防电梯前室等向其开窗自然排烟，是非常有效的方式。

三、高层建筑防火设计措施

1、根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式

如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限 3 小时的非燃烧体（如用砖或混凝土作成 180 毫 m 厚的墙或 300×300 毫 m 的柱），梁须为耐火极限 2 小时的非燃烧体，其钢筋保护层须厚30 毫 m 以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能，内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料，如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等，以减少火灾发生和控制火势蔓延。

2、安全疏散通道出口设计

为减少火灾伤亡，建筑设计要考虑安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于两个，影剧院、体育馆等观众密集的场所，要经过计算设置更多的出口。楼层的安全出口为楼梯，开敞的楼梯间易导致烟火蔓延，妨碍疏散，封闭的楼梯间能阻挡烟气，利于疏散。防烟楼梯间因设有前室，更有利于疏散。高层建筑须设封闭的或防烟的楼梯间，楼梯间应布置成有两个疏散方向。超高层建筑应增设暂时安全区或避难层。疏散通路上应设紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。

3、做好防火分隔与安全通道设计

高层建筑中因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的 70%左右，烟气是火灾中的隐形杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为 0.3～0.8 m/s，垂直方向扩散速度为 3.4 m/s，当烟气无阻拦时，只需 1 min 左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时