浅议高层建筑火灾安全疏散设计相关问题及解决对策

浅议高层建筑火灾安全疏散设计相关问题及解决对策
【摘要】随着经济的快速发展，城市建设的步伐不断加快，城市高层建筑数量日益增多，而高层建筑建设工期长、各方监管不到位，其消防安全问题至今尚无良策能保证万无一失，尤其在发生火灾时很容易导致严重的人员伤亡和经济损失。

本文从高层建筑的特点出发，分析了高层建筑安全疏散的重要性和必要性，并结合高层建筑发生火灾的特点及安全疏散通道所存在的问题提出了若干对策，以求更好的满足现代高层建筑对消防安全的需要。

【关键词】高层建筑安全疏散安全出口疏散楼梯
1 高层建筑火灾的特点
1.1 火势蔓延快，火势蔓延途径多，容易形成“立体火灾”
高层建筑内一旦起火，建筑内的楼梯间、管道井、电缆井、排风道等各种竖井犹如高耸的烟囱，拔火效应十分强烈，可使火灾迅速扩大。

高层建筑所承受的风力也是火灾蔓延的主要因素。

建筑物越高，风速越大火灾扩散速度越迅猛。

在火灾初期，由于火灾报警系统、自动喷水系统等消防设施未能有效地发挥作用，给爆发重大火灾留下余地。

同时，由于高层建筑内的房间很多、装修装饰多，贯通整个建筑的管道、孔洞容易导致火焰和烟雾迅速扩散和蔓延。

根据测定，在烟囱效应和火风压的共同作用下，火势发展阶段垂直延伸速度为3-4m/s，水平延伸速度为0.5-0.8m/s，100m的走廊仅仅需要2分钟就能充满烟雾，100m的高层建筑，在没有阻挡的情况下，烟气沿着竖向由底扩散至楼顶只需要30s，并且很容易形成立体燃烧。

上海“11·15”教师公寓火灾迅速蔓延的最主要就是由于外部保温装修材料起火后形成立体燃烧使整体外墙火势快速发展。

所以，高层建筑火灾容易形成“立体火场”，导致救援困难。

1.2 致灾因素多，扑救难度大
高层建筑内用火用电频繁，用油用气设备点多量大，由于设备线路故障以及违章作业引发火灾因素多、风险大。

另外，高层建筑主要是依靠自身的建筑消防设施来扑救火灾的，但由于建筑消防设施先天不足，或是在使用过程中维护管理不当，致使在火灾时不能发挥作用，从而加大了火灾的扑救难度。

1.3 灭火救援和人员疏散存在较大难度
高层建筑一旦较高楼层发生火灾，除个别灭火救援人员可利用直升机和举高车（高度也有限）登高外，大多数只能依赖内部楼梯和电梯。

不像多层建筑有阳台、落水管，还可用扶梯，甚至徒手因此，高层建筑灭火救援时，可供登高进攻的途径非常有限。

此外，由于高层建筑层数多、高度高，各种管路交错纵横，一旦发生火灾蔓延非常迅速，同时高层建筑具有人员密集、结构复杂等特点，等待消防人员到现场进行救援具有一定困难。

且高层建筑内同一平面的疏散楼梯的数
量是有限，里面的人想要在短时间内疏散到安全的地点不是一件非常容易的事，加上群众缺乏消防安全的常识，防火门常开，随意堵塞通道等现象突出，导致人员疏散困难。

2 高层建筑安全疏散设计的若干对策
2.1 高层建筑安全疏散设计原则
建筑安全疏散设计的指导思想是结合建筑的空间合理布置安全疏散设施，科学计算安全疏散指标，并兼顾到建筑的使用功能和安全性，使建筑内的人员能在接到火警信息后，在最短时间内，安全疏散到室外或其他安全地带。

安全疏散设计的基本原则是：（1）尽可能的利用室外疏散楼梯、屋顶平台、凹廊、阳台等与大气相通的部位。

（2）疏散通道上的防火门在火灾发生时应该保持在自动关闭状态。

（3）在进行安全疏散设计时，应该考虑到人在火灾条件下的行为特点及心理状态。

（4）疏散路线应正确和通畅，避免物流、人流交叉，防止出现逆流。

（5）在建筑物的任意一个部位，需要有2个或2个以上的疏散方向。

2.2 安全疏散设计应尽量延长危险来临时间
火焰和烟气是威胁人员安全的重要因素。

由于房顶的限制，在发生火灾房间的上部会形成热烟气层，并且会逐渐加厚，当烟气层内某些物质超标时就会对人员构成危害。

所以，减少烟气厚度就能延长危险来临时间，主要方法如下：
2.2.1 合理设计防火分区
在高层建筑火灾中，烟气和火焰蔓延得非常快，人员撤离的通常跟不上，因此，合理设计竖向和水平防火分区很有必要，它将火灾限定在界定的范围内，有利于人员的撤离。

2.2.2 设置自动灭火系统
自动灭火系统是火灾防护的主要手段，也是人员安全疏散的重要保证。

自动灭火系统一方面可以保护疏散设备的安全；同时，可以扑灭初期火灾、消烟、降温、限制火灾的扩散。

灭火系统按灭火剂种类主要分为气体灭火系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统。

2.2.3 设置自动排烟设施
高层建筑应设置自动排烟设施。

其目的一是保护疏散道，供疏散人员安全使用；二是限制起火点烟气的扩散。

它是疏散逃生的有效措施和救火的辅助手段。

2.2.4 设置消防控制系统
高层建筑消防控制中心需要具有以下紧急控制功能：第一是楼梯间和其前室
的加压送风；第二是防火门或其它开口保护设施，使其关闭；第三是紧急事故照明和疏散诱导标志灯的控制；第四是排烟系统的控制。

2.3 安全疏散设计应尽量缩短疏散开始时间。

在高层建筑安全疏散中，开始疏散用的时间在所有时间中占有很高的比例，甚至多于疏散行动的时间。

开始疏散用的时间在整个疏散时间中不可忽视。

以往的火灾案例表明，如果火灾发现得早，人们就更可能获救。

安全疏散开始的时间主要包括人员确认反应时间和火灾探测系统的探测时间两个部分。

所以，想要减少安全疏散开始时间，就要减少这两个部分的时间，有以下方法：（1）选择合适的火灾探测系统和报警系统。

根据高层建筑的不同，选择合适的火灾探测系统和火灾自动报警系统。

当发生火灾后人工播放或自动播放的疏散广播，都是可以的，并且应该设置足够的和适当的疏散指示或指导和火灾信息。

（2）强化消防管理，健全消防管理制度。

强化消防管理，严格按照消防预案处理火灾报警信息。

对确定的火灾情况，应及时准确地对高层建筑人员进行诱导、疏散。

对消防管理人员进行定期的培训，健全消防值班制度，并加强管理人员的责任感。

对消防设施、设备，要进行定期测试、保养和维护工作。

2.4 合理布置安全疏散路线，缩短疏散行动时间
为了增强高层建筑安全疏散的效果，通畅、便捷的疏散线路是设计的重要部分。

设计的安全疏散通道是否合理关系到受害人员的疏散效果。

安全疏散的线路要便于辨认和寻找。

由于现代高层公共建筑内部的功能复杂，通常会出现很多内部的走廊，这样容易导致安全疏散很难辨别方向。

由于紧急疏散时间紧迫，所以安全疏散路线要易于辨认，并且要设置醒目易见、简明易懂的疏散指示标志。

2.5 合理布置环形、双向走道或无尽端房间的走道
在高层建筑设计中，应根据建筑物不同使用性质、采用结构类不同等因素，尽量布置环形走道、双向走道或无尽端房间的走道、“人”字型走道。

这样布置交通的优点是，既方便平时使用，火灾时又能迅速使人们安全疏散。

现举有代表性的高层住宅、办公建筑、旅馆实例如下：高层住宅建筑，一般采用无尽端房间的外廊式或内廊式走道，对于塔式住宅，其特点是以电梯、楼梯和公共走道组成一个平面核心，所有的住户都分布在核心的四周。

这种平面形式布置紧凑，既方便平时使用，又便于火灾时紧急疏散。

办公和旅馆高层建筑，凡采用大空间办公室的，大多采用环形走道或双向走道。

2.6 合理布置安全出口和疏散楼梯
为了保证人们在火灾时向两个不同疏散方向进行疏散，一般应在靠近主题建筑标准层或其防火分区的两端或接近两端出口处设置疏散出口。

在火灾时人们常常是冲向熟悉、习惯和明亮处的出口或楼梯疏散，若遇到烟火阻碍，就得掉头寻找出路，尤其是人在惊恐、失去理智控制的情况下，往往会追随他们盲目行动，如只有一个方向得疏散路线是极不安全的。

此外，合理的设计安全出口涉及到安全出口的宽度、安全出口是否畅通以及安全出口的数量等问题。

2.7 设计合理的避难层
避难层是指在高层建筑中发生火灾时供受灾人员临时避难用的楼层。

由于高层建筑人员众多，紧急疏散是个大问题。

根据对消防队员实测，登高超过层时，心跳和呼吸次数明显加快，不适应扑救的需要，会给灭火工作带来不利的影响。

避难层的形式有两种，一种形式是专用避难层。

这种避难层垂直交通设施和核心部位的设备，必须用耐火极限不少于lh的墙围护起来，人均占用面积应该满足规范的要求。

另一种形式是与设备层结合。

这种形式采用比较多，它要做到管道、设备应集中布置，并且用耐火极限不低于lh的墙围护起来，还需要满足疏散人员的停留面积要求。

合理设计避难层是缩短疏散时间的一个有效方法。

3 普通电梯疏散逃生的可行性
目前楼梯疏散是高层建筑火灾情况下推荐的逃生方式，这在《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》和《民用建筑电气设计规范》中均有体现。

但是许多火灾案例却表明，有相当多的人员是利用电梯争取了宝贵的时间而成功逃生的，例如，1996年日本广岛元町高层住宅大楼火灾，在灾后问卷调查中发现有超过半数的人使用电梯进行疏散；2001年美国“9.11”事件，电梯在安全疏散中发挥了重要作用，挽救了大量人员，堪称经典。

因此，笔者认为高层建筑中的电梯在人员疏散方面具有极大的潜在利用价值。

3.1 普通电梯疏散逃生存在的问题。

（1）普通电梯不能可靠保证电梯的正常供电。

因火势蔓延或人为切断电梯的供电，使得电梯失去动力而停止，这时电梯不但不能作为疏散工具，反而会使正在使用的人员被困其中，陷入危险。

（2）普通电梯极易受烟气侵害。

普通电梯无消防前室，火灾时烟气会通过电梯井进入电梯轿厢，危及电梯内人员的安全。

（3）普通电梯现有制造技术还难以完全确保火灾状况下安全使用。

首先，普通电梯本身不具有防水功能，灭火时采用大量的水会导致电梯的某些电器部件、电气线路等出现故障或损坏，电梯因此会停止运行。

其次，由于火灾现场的温度会使电梯机械部件受热失效，如门系统、悬挂系统、导向系统等，从而使电梯在火灾情况下继续使用存在一定的风险。

（4）公众对于电梯在火灾等紧急情况下运行的安全性和可靠性的认可也需要一个观念转变的过程。

在火灾时由于人们的恐慌可能会引起混乱，导致电梯的疏散功能得不到保障。

由于长期以来高层建筑管理部门受到“火灾时禁止使用电梯”规定的影响，而没有考虑和制定火灾情况下合理使用电梯的应急预案，导致火灾时高层建筑管理部门将所有乘客电梯都迫降至底层，不允许普通电梯作为疏散工具使用。

3.2 具体改进方法和应注意的问题。

3.2.1 按照消防电梯的建筑设计标准设计普通电梯
（1）按照《高层民用建筑设计防火规范》有关消防电梯的规定设置电梯前室，前室的门采用乙级防火门或具有停滞p
依据《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）中对电梯轿厢、竖井和机房的安全要求，电梯轿厢本身的抗火，阻燃性能都是比较好的。

在目前条件下没有必要对现有的轿厢进行抗火性能改造，但是为了更加安全起见，可以在轿厢内设置消防安全箱，包括灭火器、呼吸器、手电筒、防烟面具、安全绳、面巾等。

以备在紧急情况下供被困人员使用。

3.2.4 将电梯疏散纳入灭火应急预案中
要遵循电梯疏散和楼梯疏散相结合的原则，在楼梯能安全疏散的情况下，采取处于低层的人员楼梯疏散，处于高层的人员电梯疏散的方法，并结合不同建筑的实际情况，制定出合理可行的电梯疏散方案，并定期进行演练。

参考文献：
[1]最新消防设计规范汇编.湖北省消防协会翻印，2002.3.
[2]冉鹏.基于性能化防火规范现状及火灾数学模型所起的作用.消防技术与产品信息，2000.11.
[3]胡隆华等.澳大利亚性能化防火规范的结构特点浅析及启发.消防科学与技术，2002.5.
[4]刘增青.试论发展建筑防火性能化设计和需要注意的几个相关问题.首届亚太消防论坛论文集，2002.
[5]公安消防监督员业务培训教材（建审部分）.公安部消防局.
[6]霍然，袁宏永.性能化建筑防火分析与设计.合肥：安徽科学技术出版社.。