现代城市高层建筑防火设计研究

王家禄（中国市政工程中南设计研究院总院有限公司，广东 汕头 515000）

1 引言

现代城市发展中，高层建筑的数量持续增长，但由于建筑高度较大，消防工作的难度也随之提升，因此，需要在建筑设计过程中做好防火设计工作，以提升建筑的防火性能，为救援工作争取时间[1]。但从目前来看，在现代城市高层建筑防火设计中，存在一些缺陷和问题，影响了防火设计效果，需要相关设计人员做好深入研究，提升防火设计的有效性。

2 高层建筑火灾的特点

2.1 火灾具有立体性

相比常规建筑，高层建筑更容易出现立体火灾，主要原因包括以下2点：

1）在建筑装饰装修过程中，采用了大量可燃性材料，尤其是一些综合性高层建筑，如商场展区、宾馆客房等，因其功能需求，需要进行大面积装修，会使用较多的泡沫板、布匹、木材等可燃材料，这些材料的存在给火灾的发展和蔓延提供了有利条件[2]；

2）建筑内部管道纵横交错，如通风管道、排水管道、电缆管道等，在火灾发生时，烟气会沿着管道蔓延，而建筑中的楼梯间、电梯井以及玻璃幕墙缝隙等，都会在一定程度上助长烟火蔓延。

2.2 人员疏散难

高层建筑发生火灾时，火势蔓延速度极快，人群疏散难度较大，究其原因包括2点：

1）能够用于疏散的通道数量十分有限，高层建筑发生火灾时，普通电梯无法使用，消防电梯又需要优先供消防人员使用，且消防云梯的作业半径和作业高度有限，因此，高层建筑内的多数人员只能通过楼梯间进行疏散，很容易发生拥挤、踩踏事故。

2）疏散时间非常有限，高层建筑中火势蔓延的速度可以达到3~5 m/s，以1栋高100 m的建筑为例，在不到1 min的时间内就会全面爆发火情。同时，高层建筑中人员众多，垂直疏散距离长，人们要在共同疏散的情况下到达安全区域，往往需要很长的时间，疏散难度很大。

2.3 扑救难度大

高层建筑结构复杂，火灾扑救难度大，具体来讲表现在以下方面：

1）消防登高困难。高层建筑内部结构相对复杂，在主体结构周边会设置相应的裙楼，影响了消防云梯的使用，而在消防云梯无法发挥作用的情况下，消防员只能借助消防电梯和楼梯登高救火，可能与正在疏散的人群发生碰撞，影响救援速度。

2）火场供水困难。高层建筑火灾规模大，在扑救时需水量大，一旦室内消防系统在火灾的影响下出现故障，需要完全依靠消防车供水，对消防车的要求较高，而且登高铺设水带的方式影响因素众多，会进一步增大火灾扑救难度[3]。

3 现代城市高层建筑防火设计现状

3.1 片面追求美观

当前，一些建筑设计单位在对高层建筑进行设计的过程中，一味地关注建筑的美观性，对防火设计工作的重视程度不够，在材料选择方面，没有考虑其防火性能，导致高层建筑本身对于火灾的抵抗能力较差。

3.2 消防空间不足

随着城市化进程的加快，城市土地资源不断减少，城市空间价值也在飞速提升，在这种情况下，部分建设单位在进行高层建筑规划过程中，过于重视建筑的经济价值，盲目压缩建筑消防空间，忽视了建筑的安全性设计，一旦发生火灾，会造成难以预计的后果。

3.3 材料控制不当

在工程规划阶段，需要高度重视高层建筑防火设计，对材料的防火性能也要提出明确要求。但从目前来看，一些建筑工程的施工单位对防火材料的性能缺乏足够的重视，选择了价格低廉的防火材料，导致材料性能不达标，给高层建筑埋下了严重的安全隐患。

3.4 内部结构复杂

高层建筑内部结构复杂，用户难以准确辨识消防设施和消防通道，而且部分开发商在对高层建筑内部区域进行划分的过程中，过于机械化，缺乏灵活性，影响了防火设计的顺利实施，甚至部分高层建筑在交付使用后，消防通道被故意占用，一旦发生火灾，人员的疏散将更加困难[4]。

4 现代城市高层建筑防火设计优化策略

4.1 提高建筑结构的耐火能力

在我国，依照建筑工程的常用结构类型，可以将其耐火能力划分为4个等级，而高层建筑的耐火等级应为一级或二级。建筑结构的耐火能力主要受构件的耐火极限和燃烧性能影响，在防火设计中，需要明确设计要点，对高层建筑防火安全的基本措施进行完善，做好设计缺陷的改进，在提高建筑结构功能性的同时，保证高层建筑防火设计的合理性和有效性。在设计过程中，应充分考虑高层建筑防火设计的相关理念。

以钢结构为例，可以从以下方面提升其耐火能力：

1）在结构表面涂刷防火涂料，最大限度地提升钢材的耐火性能，确保在火灾发生时，延缓楼层结构发生变形，为人员疏散和火灾扑救争取更多的时间；

2）在钢结构表面使用发泡防火漆，这种材料在常温状态下与普通油漆一样，但其不易燃烧，能够避免可燃物被迅速点燃，在一定程度上发挥遏制火势的作用。

4.2 做好相关系统设计

在高层建筑防火设计中，应做好防火系统的设计，如防排烟系统、报警系统、自动灭火系统等。在防排烟系统设计中，应充分考虑高层建筑的结构和功能特点以及现实需求，设计出能够符合实际情况的自动化防排烟系统，制定完善的防火安全措施，对存在缺陷的部位进行改进，确保在火灾发生时能够对烟气进行及时疏散；在火灾报警系统中，应结合高层建筑的实际情况，在适当位置设置相应的传感器设备，如烟感传感器、温度传感器等，以及时发现火灾隐患，发出相应警报信息，提醒人们及时采取措施；在自动灭火系统中，应充分考虑高层建筑的功能特点，选择合理的灭火方式，如喷水灭火、二氧化碳灭火等，以实现对初期火灾的扑救，同时，对建筑内部的主要功能构件进行保护，保证火灾防护效果。另外，在高层建筑中，应采用消防水泵与转输水箱串联供水的方式，减轻管网压力，提升火灾扑救效率[5]。

4.3 合理划分防火分区

在对高层建筑进行防火设计的过程中，应做好防火分区的合理划分，借助防火设备对建筑进行分隔，使用防火材料对空间进行包围，这样在火灾发生时，能够有效避免火势蔓延。在建筑防火分区设计环节，可以采用防火墙的方式进行分隔，具体分区方法应依照高层建筑的类型和特征进行确定，因此，不同建筑在防火分区设计中存在较大的差异性。防火分区设计能够有效避免火灾事故的发生，也可以在火灾发生后对火势进行有效控制，最大限度地保障建筑整体安全性，减少火灾带来的损失。

4.4 设置防火避难场所

设计人员应重视高层建筑中防火避难场所的设置，具体应注意以下3点：

1）在避难层设计环节，必须确保首个避难层楼层地面与救援场地地面高度差小于50 m，每层避难层的间隔也应控制在50 m以内，以满足火灾救援需求。通往避难层的疏散楼梯应该在避难层分隔、同层错位，或者上下层分开。

2）在对自然排烟系统进行设计时，可以使用FDS软件进行模拟，确保烟气和热辐射不会进入相邻建筑中，同时，也必须对正压送风系统进行处理，以降低相邻建筑窗口温度，对火灾蔓延情况进行控制。

3）如果避难层兼做设备层，需要对设备管道进行集中处理，设置管道区域内耐火等级为一级，确保分隔设计顺利实施。

4.5 重视防火细部构造

一般情况下，建筑外围结构是火势蔓延的关键，通过提升屋面或者墙体耐火性能的方式，能够避免高温引发的建筑结构破坏。而在设计过程中，需要切实做好对防火构造的细部设计。例如，变形缝是防火分区中最为薄弱的部分，其填充材料和构造基层都必须选择不燃材料，幕墙结构和每个楼层的楼板则需要使用防火材料做好封堵工作。在每层电梯井、管道井的楼板位置，需要设置超过楼板材料耐火极限的防火材料和不燃材料封堵，并采用防火材料对孔隙进行封堵。还应将防火墙设置在建筑主体承重结构上，若防火门设有变形缝，需要设置在楼层较多的一侧，确保防火门开启时不会跨越变形缝。同时，防火卷帘的耐火极限应超出墙体耐火极限，借助防火材料封堵楼板、墙体和梁柱之间的缝隙。通过有效的防火细部构造设计，可以为高层建筑的防火工作提供安全保障，为火灾的扑救和人群的疏散创造出良好条件。

5 结语

综上所述，伴随着经济与社会的快速发展，我国城市化进程不断加快，高层建筑成为现代城市建筑发展的主流方向，对于城市的规划有着良好支持作用，但同时也增加了火灾安全隐患，需要引起建筑设计人员和有关部门的重视，在推动防火措施有效落实的同时，还必须提升高层建筑防火设计水平，降低火灾发生概率。设计人员必须认识到自身工作的重要性，不断提高个人的专业能力，严格依照相关规范要求进行高层建筑防火设计，推动设计方法的持续优化，为高层建筑居民提供安全生活环境。