浅析高层建筑消防防火排烟设计

2018-02-05王晓丹

智能城市 2018年21期

王晓丹

四川同舟建筑勘察设计有限责任公司，四川宜宾 644000

城市进程逐渐加快，城市中的高层建筑也越来越多，为了保证建筑的防火安全，保障居民的人身和财产安全，需要做好城市建筑防火排烟工程的设计，做好建筑整体防火排烟的布局。由于建筑之间相对排列密集，如果发生火灾，火势的蔓延速度会很快，在整个建筑的内部，容易产生一种“烟囱效应”；且由于楼层较高，人员比较密集，人员的疏散工作难度也相对较大，整体的救灾难度也会加大，救灾的能力就会下降。所以，对于高层建筑的消防设计工作十分必要。

1 高层建筑防火排烟设计的重要性

高层建筑中的隔墙较多，能够有效防止火灾的蔓延，而且高层建筑内部的建筑结构比较简单，我国对于高层建筑的消防安全设置不够重视，消防意识较差。高层建筑的很多设计和施工环节也不够规范。所以，对于高层建筑的施工，需要充分做好建筑消防安全设计，同时做好对高层建筑消防安全的宣传工作。我国高层建筑的防火设计主要分为主动防火系统和被动防火系统，通常的主动防火系统会自动报警、灭火等，在火灾发生的初期阶段，能够及时被扑灭。其中的被动防火系统主要是建筑的设计材料，有一些建筑的材料属于不燃材料，比如，建筑的吊顶、防火墙和防火卷帘等，这些防火材料能够有效的将建筑划分为很多的小空间，防止火势的蔓延，也能够将火势控制在一个固定的范围内，保证建筑整体的结构不会受到牵连，而且被动防火系统也是当前建筑设计中应用最广泛的，具有一定的经济性和长久性。

我国城市建筑日益增多，城市中的人口也相对比较密集，建筑的消防安全是城市发展中需要关注的一个重要问题，高层建筑的防火功能设计也是城市建筑安全的一个重要焦点。多层的城市建筑很复杂，再加上一些高层建筑的防烟布置不到位，一旦起火，受到风力的影响，火势蔓延快速，会给城市居民的生命和财产造成很大程度的损失。所以，城市中的防火排烟设计在城市建筑建设中起到重要的作用。

2 高层建筑防火排烟存在的难点

高层建筑的排烟存在很大的难点：（1）火灾蔓延的速度快，高层建筑的楼层相对较高，主要是面向高空发展，烟囱会起到很大的作用，但是由于建筑之间的排烟设施都有烟囱相连接，所以烟囱也有可能作为火势蔓延的一个途径；且高层建筑的空间结构相对比较复杂，很多的烟气蔓延，不容易控制；（2）对火灾的扑救难度较大，高层建筑的结构复杂，人员较集中，发生火灾，很难进行安全疏散，导致整体的扑救工作比较困难；（3）高层排烟受到风力的影响较大，高层建筑的高度越高，受到的风力也就相应增强，所以，设计排烟设施的同时需要充分考虑到风力和风向因素，保证排烟的效果。

3 建筑消防防火排烟设计存在的问题

3.1 消防设施使用不当

在高层建筑中，火灾发生时，人员的疏散和消息的传递相对比较困难，导致实际救灾中的救助难度加大，所以需要相对完备的救灾设备。另外，人员对一些救灾设备的使用不当，平时对救灾设施的了解不够，相应的维护工作没有做到位，导致整体的救灾工作也存在很大的困难，而且高层建筑的密闭性较强，烟雾不易排出，造成被困人员窒息伤亡的情况。

3.2 建筑材料选择不当

在建筑的建造过程中，未全面考虑建筑的防火性能，导致选择的材料大多是可燃易燃的材料，会为后期火灾的发生埋下很大的隐患。如果建筑内部的可燃易燃材料较多，起火的几率会高很多，同时可燃易燃的材料通常也会产生很大的烟雾和有毒气体，不利于对人员的疏散和救助，因此，需要对建筑物的材料和性质进行了解和控制。

3.3 建筑内部排烟系统的设置不合理

我国目前在建筑中设置的排烟系统是需要人工打开的，但是，如果发生比较紧急的火情，有可能会忽视对排烟系统装置的开启，或者是对排烟装置系统的操作方式不当。一些建筑的风口排烟设置不科学或者不规范，忽视对内壁细节的处理，不对其进行经常性的维护，会造成管道内壁生锈；还有一些建筑的排烟系统设置的位置不当，使烟雾不能正常排出。在发生紧急火灾时，很容易造成事故的发生。

3.4 建筑内部的结构设计不当

在现代建筑的设计中，建筑内部的空间分布很多，有比较多的功能分区，内部的结构相对比较复杂，而且这些复杂的内部结构不容易使烟雾排出，烟雾有可能会积压在一些比较小的空间内。且内部结构的设计与内部空气的流通有着很大的关系，如果内部设计不到位，也会导致空气很难流通，火灾的烟雾会集中在内部，不能参与空气流动循环，也会给人员的逃生造成很大的阻碍，需要增加通道关闭设施，隔绝火焰，为逃生和救援提供更多便利。

4 对于高层建筑中排烟设计的具体分析

根据有关的火灾统计数据分析，在火灾中受烟害导致的死亡占据80%以上，如果高层建筑中发生火灾，需要迅速做好排烟工作，防止烟雾的蔓延。针对高层建筑中排烟设计存在的一些具体设计问题进行分析。

4.1 排烟口与室内最远点的水平距离

高层建筑的排烟有自然排烟和机械排烟，当需要排烟时，可以开启外窗将烟雾排放出去，自然排烟的方式不需要任何的排烟设备，简单、经济，但是也会受到室外风向的影响。机械排烟有专门的排烟口、排烟管道将室内的烟雾排放出去，通常高层建筑中使用的是排烟风机，通过开启排烟风机，能够加速室内烟气的流动，将烟气强制排放到室外。根据我国《高层建筑》中的规定“防烟分区内的排烟口距离最远点的水平距离不能超过30m”，当发生火灾时，人们在浓烟中低头掩鼻最大的通行距离是20～30m，至于这个距离的确定，需要根据实际火灾中的人员密度等因素决定。所以对于高层建筑设计，其中的内走道、空间场所需要充分满足20m的范围距离，要符合排烟设计的要求。

4.2 对楼梯间和消防电梯间的防烟设计

当高层建筑发生火灾时，楼梯是人们唯一的疏散和逃离通道，其中的消防电梯也是消防人员运输工具的唯一通道，所以需要充分保证楼梯和消防电梯间不能有烟雾。从建筑的设计方面考虑，对于高层建筑楼梯间和消防电梯间的设计需要靠外墙设置，使其处于直接通风的位置，采用自然排烟的形式，如果消防电梯间和楼梯间不能自然排烟时，需要通过借助机械排烟的方式进行排烟，要保证烟雾不会集中到这两个空间内。要使整个建筑楼层有一个独立的防火防烟空间，能够快速进行人员的疏散；对于高层建筑设计，需要充分保证楼梯间和消防电梯间能够直接进行排烟。例如，当出现高层建筑的楼梯间和消防电梯间不具备自然排烟的情况，需要进行加压送风，这时对前面的空间不需要设计机械排烟设施，通过前室的风会受到门的阻力，其压力和风量就会受到一定的阻碍。

4.3 高层建筑中间通道的防排烟设计

中间通道在高层建筑中贯穿于高层建筑的多层，当发生火灾时，火势和烟雾会弥漫整个中间通道，同时会经过中间通道向其它空间扩散，对于中间通道的烟雾控制工作，需要做到：（1）在中间通道内不能放置一些可燃物，这样可以减少发生火灾的可能性，保证中间通道的安全；（2）安装自动灭火系统，能够在烟雾达到一定量时，降低火灾产生的烟雾和热量，或者设置防烟隔断，防止烟雾四处扩散；（3）设置一些排烟设施，能够在火灾发生时，及时将烟雾排出，不会将烟雾全部积存在中间通道内。机械排烟的设置需要计算中间通道的实际面积，设计的天窗面积需要小于中间通道面积的5%，才能够进行自然排烟，同时需要计算排烟量和排烟风机的设置数量，要保证排烟的顺利和畅通。当中间通道体积大于1.7万m2时，排烟量需要按照体积进行4次/h换气进行计算。

5 高层建筑防火排烟设计措施

5.1 建立单独的防火排烟系统

高层建筑防火排烟系统的建立通常是由消防中心进行直接控制的，该系统的构造主要包括风井、风管和排烟防火阀门等，防火排烟系统与空调系统及一些通风系统是独立的。建筑消防防火系统的设计需要十分重视排烟系统，根据建筑设计的相关规范进行设计，在实际的设计中，设计图纸中需要将消防排烟系统独立出来，设计出单独的消防防火排烟图纸，以保证高层建筑防火排烟的实际效果。

5.2 高层建筑防火排烟系统参数的设定

在高层建筑防火排烟系统的设计中，需要根据建筑的整体结构图，划分和确定出防烟区域，高层建筑的管道分布紧密，通常采用一些埋线的方式隐藏起来：（1）通常采用吊顶的方式将消防系统隔离，在吊顶的位置会直接划分出防烟区，在整个建筑的设计中，挡烟垂壁的高度一般是0.5m左右，占据较大的空间。为了能够保证建筑整体的美观，需要设置比较灵活的垂壁，能够在使用的时候将其垂下，在设计的过程中，不能跨越防火分区。（2）要选择合理的排烟方式，在高层建筑中，为了保证防火排烟系统的效果，需要选择合理的排烟方式，结合高层建筑的特点，通过安装机械排烟系统进行被动式的排烟，能够保证整个空间空气的对流循环，保证排烟的效果，也能够有利于整个室内空气的自然流通。

5.3 准确设计防火区域

在对高层建筑进行防火区域设置时，需要准确把握防火区域和防火间距，该区域是防止火势扩大的重要区域，防火间距设计到位能够有效控制火势，也会将火灾带来的损失降到最低，给高层人员更多的逃离时间。应用防火隔离手段能够将防火区域进行划分。例如，通常高层建筑中的防火区域为水平分区和垂直分区两个部分，使用的材料和设备有防火卷帘、防火墙和钢筋混凝土楼板，能够在垂直或者水平的位置将各个楼层分离开，划分出防火空间，有效防止火势的蔓延。对于防火间的设置，需要保证发生火灾时产生的热量不会对防火间造成任何的影响，防火间不会受到任何损坏，高层建筑中各个主楼之间的防火间距一般大于等于13m，所以，高层建筑防火间距的设置需要符合一定的标准。

5.4 合理设计疏散楼梯

高层建筑在发生火灾时，对于人员的疏散工作相对比较困难，其中，疏散楼梯是疏散人员最重要的通道，当发生火灾时，电梯等都不能作为疏散通道，楼梯就显得尤为重要。发生火灾时，建筑物内会出现断电的情况，垂直方向上的电梯和自动扶梯是不能作为疏散人员的通道的。因此，在设计高层建筑的防火区域和疏散区域时，需要考虑到高层建筑的楼梯，将高层建筑的楼梯设计为防火区域，疏散楼梯的设置应该是位于整体建筑物的两端，发生火灾时，有利于人员能够从不同方向逃离，也会减少人员的拥挤现象，避免造成人员的踩踏。另外，楼梯间还需要设置防烟楼梯，可以考虑室外的楼梯，室外楼梯的排烟效果相对较好，选择的材料需要是一些非燃烧材料，而且对耐火极限有一定的要求，可以保证整体具有很好的效果。