高层建筑防火设计要点探析

李苏吉

【摘要】随着最近几年高层建筑频发火灾，使得高层建筑的安全防火设计受到越来越多业内人士的关注。本文首先说明了高层建筑的火灾隐患及防火原则，然后分析了高层建筑的防火设计难题，最后详细阐述了高层建筑防火设计的要点。

【关键词】高层建筑；防火设计；防火分区；安全疏散；给排水

一、高层建筑的火灾隐患特点及防火原则

高层建筑在其消防功能方面往往被忽视，主要反映在高层建筑建设、设计、施工单位对《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）的学习、遵循和落实上存在不足。这种不足与快速发展的城市建设速度形成了尖锐矛盾，直接造成了先天性火灾隐患的产生。

高层建筑防火主要应考虑三个原则：一是从设计上保证建筑物内的火灾隐患降到最低点；二是最快地知晓和最及时地依靠固定的消防设施消除火灾火警；三是保证建筑结构具有规定的耐火强度以利于建筑内的居住者在相应的时间内有效地安全撤离。基于以上，可将建筑防火设计分为主动防火系统和被动防火系统两大部分。

二、高层建筑的防火技术难题

（一）玻璃幕墙存在火灾隐患

玻璃幕墙在使用过程中一旦出现火灾，其本身不会出现燃烧的情况，但是，在烟囱效应的影响下会出现火势蔓延的情况，在人员疏散方面经常会出现没有完全撤离就出现了玻璃幕墙掉落的情况，导致外侧人员的安全受到威胁。因此，玻璃幕墙在使用过程中进行改进非常必要，同时，采取何种方式的消防安全技术也是要考虑的问题。

（二）复杂装修容易导致火灾

在高层建筑中经常会出现豪华装修的情况，这样在装修过程中在室内就会出现很多的可燃性材料，建筑内部也常常会出现很多的物品随意摆放的问题，出现大量的电线和电缆，导致一旦出现小的火星都会引发一场大火的情况。

（三）消防管理存在问题

高层建筑在消防管理方面面临着很多的问题，高层建筑中存在着很多的消防设施，通常有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、自动防排烟系统等，这些系统都是一些技术比较先进的系统，高层建筑中的很多消防管理人员都是沿用的以前的保安人员，其在工作中不能对对这些系统进行很好的利用，这样就导致火灾发生时没法及时进行处理。

三、高层建筑防火设计要点

（一）钢筋混凝土结构的耐火稳定性设计

火灾中高温作用后，混凝土构件的强度决定于钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋表面与水泥之间的胶结力、混凝土和钢筋接触面的机械咬合力，所以钢筋混

凝土构件的防火设计首先考虑混凝土强度，方法如下：

首先，通过活性细粉如硅灰、耐热粉煤灰和减水剂、泵送剂的使用，在保证强度等级的情况下尽可能减少单位水泥用量；

其次，尽可能选用高温下体积较稳定的骨料；

再次，适当增加保护层厚度，延长构件的耐火极限，缓解因钢筋膨胀系数大于混凝土而引起的构件破坏。

（二）防火分区的控制

防火分区包括水平和竖向两种。水平防火分区是当住宅建筑楼层面积超过一定规模时，应用防火墙、防火门及防火卷帘等将各楼层在水平方向分隔为两个或几个防火分区，紧靠防火墙防火墙两侧的门窗洞口之间最近边缘的水平距离不应小于2米，当小于2米时，应采用固定的乙级防火门窗。《高规》要求 19 层及 19 层以上住宅每个防火分区控制在 1000 平方米以内；10层至18层住宅每个防火分区在1500平方米以内。竖向防火分区的概念是指上、下层间分别以耐火极限不低于1.5 小时或 1 小时的楼板等构件进行防火分隔。

一般说来，竖向防火分区为每层一个分区，或二至三个楼层一个分区。对单元或住宅而言，由于上、下层间的钢筋混凝土楼板完全可以起到阻滞火势向上蔓延的作用，因此竖向防火分区的重点是对建筑内部的垃圾道、设备管井、空调管道及楼、电梯间实行防火阻隔，还要特别注意的是上下楼层的窗槛墙高度的控制大于 1.2 米，最大限度地降低火势蔓延速度，控制火灾燃烧面积。

（三）设必要的安全的疏散通道和避难层

消防安全的重中之重是人身安全，所以安全疏散设计就成为建筑防火设计中最根本、最关键的技术，安全疏散设计的目标就是要保证建筑内人员疏散完毕的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间。安全疏散设计的重点是安全出口、疏散出口、安全疏散通道的数量、宽度、位置和疏散距离，每个防火分区必须设置两个安全出口；疏散路线必须满足室内最远点到房门，房门到最近楼梯间的行走距离限值；疏散出口应分散设置，选用合适的疏散楼梯形式，地上与地下不共用

楼梯间，疏散方向应尽量为双向疏散；疏散宽度足够。设计中设置防烟楼梯间和封闭楼梯间，应急照明和疏散指示标志等为人员疏散提供条件。

（四）做好给排水消防设计

1、自动喷水灭火系统

（1）走道喷头

为了及时对走道进行灭火，设计人员应按照相关规定将走道喷头的数量设定在八个或八个以下。同时，为了保证走道喷头与走道支线水管相匹配，设计人员应将走道喷头与配水管或其支管接连。此外，在布置管线的设计上，设计人员还应考虑到暖气管道和电力设备的线路等实际问题。

（2）配水管入口的减压设备

设计人员在针对高层建筑的自动喷水灭火系统的配水管入口进行减压设计时，应考虑到两个方面的问题。首先，要充分考虑到高层建筑的高度和水力在运行过程中所产生的损失。其次，设计人员及时针对水泵的扬程情况进行相应的计算，以能够准确的掌握配水管入口处的压力，以设计出相应的减压方案。

（3）试水装置

试水装置存在于自动喷水灭火系统的末端。设计人员要依据试水出水口的相关流量系数和相关要求设置出相匹配的试水装置。然后，设计人员在根据相应的试水装置，设计出间接排放的排水管，以防止漏水情况的发生。

（4）信号阀

信号阀的位置应该设置在报警阀的出口处，以保证高层建筑中的人员能够及时的看到信号阀或听到报警阀。同时，相关人员要保证信号阀不会给排水消防提供错误指示。

（5）增压泵

增压泵能够对高层建筑给排水消防提供足够的排水压力，以保证水源的正常排出。相关人员在设置增压泵时应对增压泵的排水量进行要求，使其能够满足对一股水柱的增压。与此同时，相关人员还可以通过添加增压设施或者将水箱的位置抬高等办法严格控制增压泵的扬程。

2、消火栓

设计人员要依据高层建筑物的所需用水量和建筑物的自身情況在高层建筑的相应位置安放相应数量的消火栓。同时，在建筑物每一层的消火栓都要保证有能够达到室内任何位置的水柱。此外，相关人员还要对消火栓配备相应的减压装置，以避免消火栓压力太大或者损坏的情况发生。

（五）防排烟设计方面

高层建筑火灾死亡人数中 60% 以上均死于烟气，因此，防排烟设计是建筑防火中必不可少的环节。防排烟方式分为两类，一是自然方式，即通过外窗、阳台、凹廊及至竖井将烟排出。二是机械方式，它又分为防烟和机械排烟两种，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 100 米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，同时，竖井亦可用于地下层的楼梯间，对平时采光、通风及火灾时排烟均很有利，对机械方式而言，其防烟主要用于防烟楼梯间及合用前室等部位，机械排烟则主要用于一些封闭空间、中庭、地下室及疏散走道等。

参考文献

[1]GB50045-95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].中国建筑工业出版社，2005.

[2]丁承.高层建筑防火设计浅析[J].价值工程，2011.21.