高层建筑消防安全疏散设计研究

2018-09-27大地建筑事务所国际吴明哲

城市建筑空间 2018年8期

关键词：楼梯间火势消防

文/大地建筑事务所（国际）吴明哲李典

近年来，我国高层建筑火灾频发，建筑消防尚存大量不足，灾害后易造成巨大社会危害。消防安全设计需根据高层建筑实际情况，加强对消防安全疏散问题的研究，做好应急预案，火灾发生后第一时间做出反应，帮助群众快速逃离。

1 高层建筑火灾特点

1.1 火势蔓延快

高层建筑不同于一般建筑，内部管道数量较多，火灾发生后，短时间内火势迅速蔓延易造成极大危害，即“烟囱效应”。高层建筑因有管道井、电梯间和楼梯间等多个垂直井道，火灾发生后会形成立体火势，导致建筑内部大面积燃烧，造成极大危害。

1.2 人员密集

高层建筑多为写字楼、住宅或大型商场，人员密集且因其垂直长度较长，人流疏散难度大，一旦发生火灾，建筑内人员因内心恐慌，短时间内很难完成安全疏散。

1.3 装备不足，消防能力有限

我国高层建筑消防安全疏散能力有限，目前常用的消防救援云梯实际高度100m，但从实际情况看，难以满足现代高层建筑的救援要求。高层建筑楼顶可铺设停机坪并利用直升机辅助完成相应救援工作，但火势较猛时，直升机难以靠近高层建筑，增大了人员逃生难度。

2 消防安全疏散设计的主要问题

2.1 思想问题

消防安全疏散是建筑防火设计中最主要的问题，关系到群众的生命财产安全，故高层建筑消防安全疏散设计需加强对人流的组织，传统建筑设计对此项内容重视程度不够，造成许多安全隐患，无法满足现代城市建设需要：①大部分高层建筑均位于城市繁华地段，建筑投资成本较高，建设单位为降低成本，联合设计人员暗箱操作来应付消防审批单位的检查；②个别施工单位为降低成本，扩大建筑使用面积，减少建筑安全疏散通道与出口，压缩楼梯间、走廊等位置的面积，导致安全疏散通道无法满足人流疏散需要，发生火灾后无法及时疏散群众。

2.2 设计问题

在建筑消防电梯设计方面，多数开发商擅自将消防电梯改为普通电梯，在消防前室设置各种竖井，且将前室口设置于走道排烟口附近，导致排烟气流与疏散方向相对；在建筑楼梯间设计方面，为扩大可利用的建筑空间，开发商大多尽量压缩建筑楼梯间的面积，增加其他设备面积，无法为防烟消防安全疏散提供足够面积，故建设单位也多忽略防烟排烟和自然通风设计。

3 设计原则

近年来，我国高层建筑快速发展，高层建筑设计若无完备的消防安全疏散设计会造成严重社会危害，无法被审批通过，故消防安全疏散设计是高层建筑设计的重要组成部分，设计过程需遵循各类原则，减少错误操作，具体原则如下。

1）应深入调研安全疏散内容，一些高层建筑设计表面看安全程度较高，但实际火灾时，因缺乏专业指导，安全通道拥堵，灾后易引发不同程度的安全事故，故需采取相应解决措施。

2）消防救援需通过严格的消防安全技术管理规范来控制，最大程度满足规范要求，保证建筑内人员可快速疏散至安全区域。

3）高层建筑设计时应模拟火灾发生后的消防安全疏散方案，提升安全防火意识，通过消防模拟修正设计。

4 消防安全疏散设计的有效措施

4.1 科学设计防火分区

火灾发生后，危害群众生命的因素有温度、一氧化碳浓度、烟气等，这些因素均能在可利用的安全疏散时间内排除，故需尽量延长可利用的安全疏散时间，使其与人体耐受度相适应，从而保证安全疏散的有效性。建筑应合理设置防火分区和灭火系统。

1）防火分区指在建筑设计中利用防火墙、防火门窗将建筑划分成不同区域（见图1），通过分区控制火势蔓延，减少烟气产生，延长可利用的安全疏散时间。防火分区设计需注意以下问题：玻璃幕墙内可设置实体群墙，墙高大于0.8m，耐火极限大于2h；建设1个贯穿中庭的防火分区；建筑中设置防烟楼梯间，用防火卷帘隔开，电梯耐火极限需大于2h。

图1 防火分区示意

2）灭火系统火灾初期，灭火系统保证能正常运行，控制火势蔓延、烟气和一氧化碳；根据建筑实际情况设计灭火系统，原因在于灾后会产生大量烟气，干扰空间环境判断，也对人的身体造成严重危害；采用自动灭火和排烟装置，火灾发生时，若火势较小可扑灭火情、阻止火势蔓延并疏散建筑内的烟气；设置消防控制系统，在楼梯间适当加大风力，科学控制排烟及照明系统。

4.2 合理设计火灾预警系统

群众反应时间指火灾预警发出后从建筑内疏散到全部撤离至安全区域所花费的时间。人员疏散时间越短，逃离火灾现场的成功几率越大，故建筑物内要设置科学灵敏的火灾探测系统，根据建筑物的功能和特点，选择适合的报警装置。大多数高层建筑都采用感温、感烟探测器，及时为人员发送报警信号，延长安全疏散时间。

合理设置安全消防广播系统，在火灾探测器探测到建筑火灾发生后，通过消防广播系统向建筑内人员传递警报信号，引导人员避开火源，迅速撤离火灾现场，故需保证建筑内各角落人员都能听到广播警报信号。根据高层建筑自身特点，需合理设置火灾探测系统，缩短人员的反应时间并增加疏散时间。火灾探测系统可利用光感、光温感及烟感等功能进行设置。

4.3 安全疏散距离设计

高层建筑中的安全疏散距离极为重要，建筑设计标准相关规范已明确了安全疏散距离设计的参考数值，但实际把握仍有一定难度，安全疏散距离设计应做到以下几点。

1）安全出口设计时，采用平开门作为安全门，门开启时，不能对人员撤离造成不良影响，不能将门槛设置于空间狭小、人员密集的区域。

2）加强安全距离设置，确保火灾发生时人员迅速撤离。

3）在严密计算基础上设计楼梯，适当控制楼梯宽度和数量，科学布置疏散楼梯，根据不同安全出口容纳的人员数量和相应的安全距离科学确定楼梯数量及位置。

4.4 消防登高面和避难层设计

我国消防部门采用消防作业中的云梯高度标准已难以满足现代高层建筑需求，故高层建筑设计时应做好消防登高面设置和避难层设计。消防登高面应结合消防建筑高度及消防工作实践合理性进行设计，合理选择消防登高场地，尽量降低建设难度。因高层建筑距地高度较远，火灾发生时无法利用电梯疏散。

实际设计过程中，考虑到安全因素，设置避难层不仅可最大程度减少逃离距离，还可降低投资成本。从我国高层建筑设计实际情况看，避难层主要分为与设备层结合设计和专门设计2种方式，前者占地面积小且能提供避难功能，但设计相对复杂，后者可在火灾发生时提供专业避难设施。应根据高层建筑的实际情况确定设计方式，若建筑总高度超过100m，须严格按照规范设计避难层，多选择12～15层区域设计首个避难层，依次规律设置其他避难层，通常采用全敞开、半敞开及封闭式的设计方式：全敞开避难层的围护结构需全部敞开，故多存在于建筑顶层；半敞开避难层周边的围护结构设计需留约1m的防护墙，顶端通气窗可自然通风，确保人员在等待救援过程中不受烟气危害；封闭式避难层设计重点在于防火墙，保证墙体的高耐火性，此外，照明设备、暖通和排烟等系统也是避难层不可或缺的设计要素。

4.5 应急照明和指示标识设计

应急照明和指示标识设计极为重要，需保证人员在逃生疏散过程中的正常照明，疏散指示标识需有连续性，安全逃生出口的指示方向也应坚持就近设计原则，尽可能摒弃双向疏散标识，避免火灾发生时，因标志不明确延误逃生时机。沿疏散走道设置的灯光疏散指示标识，需保证间距在20m内，带形区域的灯光疏散标识需保证间距在10m内。在人员较多的重要场所内，需设置不间断发光的逃生标识，为疏散提供最大便利。