高层建筑防火设计措施探讨

尚新峰（牡丹江师范学院黑龙江牡丹江 157011）

牡丹江科技攻关项目：智慧城市建设路径及关键技术研究（G2014a1572）

现代大中型城市发展的趋势是城市规模越来越大，楼盘面积越来越大，单体大型性建筑越来越高，多种使用性质的综合楼越来越多。大型化、高层化和多功能化等特点的高层建筑在城市建设中越来越多。

现代高层建筑由于越来越高，200-300米高层建筑屡见不鲜。这些高层建筑物受烟囱效应作用影响很大，一日发生火灾，所产生的危害和后果要比普通建筑严重得多，尤其是建筑内的楼梯间、管道井、电缆井、排气道、垃圾道等各种竖向管井，就像一座座高耸的烟囱，构成了迅速燃烧、蔓延扩大的重要途径，很短的时间就会将整个大楼就变成一片火海。而在火灾发生过程中，受烟气危害直接造成人员死亡的比例要占总数的70%以上，因此，当高层建筑发生火灾时，如何保证高层建筑减少产生烟气或者不产生烟气，并将火灾烟气控制在一定的空间内并且以最快的速度将其排除到建筑物外的安全空间是建筑消防设计重要的课题，而且非常值得研究。

一、高层建筑火灾的特点

1.火势蔓延快：烟气在没有阻挡的情况下，火灾造成的烟气在水平向扩散速度为0.5-3米／秒，而沿楼梯间和竖向管道井扩散速度可达3-5米／秒，这个速度加之东北的烟囱效应和正负压效应速度更加可怕。

大型综合建筑内，房间用电量大，装修标准高的单位，难免采用可燃易燃材料装修，这样就增加了火灾荷载，必然加速了火灾的蔓延。，

2.烟囱效应形成立体火灾：火灾烟囱效应在高层建筑的竖向管道井、玻璃幕墙缝隙、共享空间、阳光大厅等部位产生，并加快烟气的蔓延速度同时，火灾的蔓延途径还会沿外墙窗口向上升腾、弯曲，更甚者还会跳跃式向上蔓延，尤其是保温板作为外墙的节能建筑。

3.疏散特别困难：由于多数大型商业建筑物高、楼层多，垂直疏散距离较远，需要疏散的时间长。在疏散人员较多时，由于火灾惊慌难免发生挤伤、踩踏等事故，并日还需要对重要的物资进行疏散，在占用疏散通道的同时也增加了疏散难度，延长了疏散时间。

4.扑救难度大：由于各地实际情况，消防设施的配套建设不能跟上本地的经济发展的步伐，消防设施已经远远不能满足扑救本地火灾的需求。

二、高层建筑、超高层建筑防排烟系统的设计思路

1.防排烟设计中需要考虑的因素：最优方案是采用自然排烟方式进行排烟，可开启的外窗面积达到《高层民用建筑设讨防火规范》(GB50045-95)的相关要求。但是一般高层建筑规模较大，内走道的可开启外窗面积往往不能达到走道面积的2%。这时需要增设防排烟设施。封闭楼梯间不具备自然排烟条件的时采取相应的防烟设用来解决防排烟的问题。

2.防排烟部位的设定

《高层民用建筑设计防火规范》( GB50045-95)中对高层建筑防排烟部位进行了规定，其中需要排烟的部位主要有3个方面，一是长度超过20米的内走道；二是面积超过100平方米，且经常有人停留或者可燃物较多的房间；三是高层建筑物的中庭和经常有人停留或者可燃物较多的地下室。需要设置防烟设施的部位也有3个方面，一是不具备自然排烟的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室；二是采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室；三是封闭避难层（间）。根据具体情况的不同，防烟、排烟分别需要采用机械方式或者自然排烟设施。高层建筑防烟分区划分方法主要有按用途划分、按面积划分和按方向划分3种。按用途划分是指根据建筑物中办公室、卫生间、起居室、厨房及客房等每个部分的不同功能来对其进行防烟分区的划分，这样的划分方法既合理又方便。最常用到的划分方法是先将高层建筑划分为停车库、办公用房或居住用房、电梯、电梯前室、楼梯、疏散通道等，然而将各个划分部分作为防烟分区。按面积划分是指将建筑内面积划分为若干基准防烟分区。而为了各层的防烟分区能采用一套防排烟设备并加以连贯，即使防烟分区的形状和用途不同，但它们的面积需要基本一致。按方向划分是指结合高层建筑中上层部分与底层部分用途的不同，根据各个房间的用途先沿垂直方向按楼层划分防烟分区，再沿水平方向按面积划分。按防排烟方式主要分为3种：机械加压送风防烟、机械排烟、自然防排烟。机械加压送风防烟的主要目的是：采用送风机给特定的部位或空间加压送风，以防止火灾产生的有毒有害、高温烟气进入某空间，把烟气控制在一定范围内，保证人员不受火灾产生的烟气威胁，避免人员伤亡。

机械排烟的工作方式有局部排烟方式和集中排烟方式两种，前者是给某个需要排烟部位设置的独立排烟机直接进行排烟。后者是需要由多种设备组成才能进行排烟。在采用机械排烟系统时，应根据具体情况选择合适的排烟量，一般一个防烟分区排烟或净空高度在6米以下的不划分防烟分区，排烟量应按每平方米不小于60立方米／小时计算；负担两个以上（包括两个）排烟分区的排烟量每平方米应按120立方米／小时以上计算。在布置排烟口时，应特别注意排烟管道采用的材料必须是非燃料材料；机械排烟的地下室应与送风系统同时设置，且送风量应大于排烟量的50%；机械排烟系统与通风、空调系统宜分开设置。

自然防排烟方式是没有机械通风设备，主要靠的是自然力的作用来使防烟楼梯间和走道内等部位不受火灾产生烟气地入侵。该方式具有简单易行、造价低、经济且不受电源中断影响等优点。该方法主要是在靠建筑物外墙、阳台或凹廊、前室开窗排烟的防烟楼梯间及不靠外墙的防烟楼梯间等处设置排烟竖井和过风竖井类的室外防烟楼梯间。

总之，对于高层建筑的防排烟设施在建筑设计时必须考虑城市的消防能力，工程造价控制建筑施工成本、施工中严格控制工程质量、验收中严格进行消防测试、投入使用后对消防负责人要认真培训，高度重视消防安全。

防排烟系统、喷淋系统在火灾防范中起着至关重要的作用，一旦在火灾中防排烟设置、喷淋系统不能正常启动，那么将可能带来灾难性的后果和巨大的经济损失。随着建筑高层化的发展趋势，高层建筑的防排烟系统设计将面临着新的问题与挑战，因而，设计人员必须严格按照相关规范进行设计、科学合理地设置防排烟系统、喷淋系统，保证各类人员安全疏散和火灾扑救，使损失达到最小化。