建筑防火技术在高层建筑设计中的应用

宋作俊

（沂源县消防救援大队，山东 淄博 256100）

0 引言

随着我国科学技术的高速发展与进步，推动了现代化建设的整体进程。特别是当下城市建设的效率不断的提升，让建筑也呈现出全新的发展态势，出现了越来越多的高层建筑物。但是，由于建筑规模的不断提升，功能也越来越复杂，因此就为火灾事件留下了一定的安全隐患。在高层建筑工程项目的建设中，需要格外的重视起防火设计工作。特别是在施工中以及竣工后的维护工作，也要加强相关的防火处理，并让相关设计与施工人员，明确防范火灾的重要价值，以此保证建筑项目在投入使用之后，可以起到较高的防火效果。

1 高层建筑火灾设计面临的挑战

1.1 火灾扑救难度大

当前，随着我国建筑事业不断地发展，所使用的各种消防设施，在可操作性高度上，始终在100m 的标准之下[1]。因此，一旦建筑项目超出了100m 的高度，就会使高层建筑所发生的火灾，无法得到消防车的及时扑救，让火势得不到及时的控制。例如在过去的高层建筑的起火案例来看，很多时候都是由于消防设施无法很好的发挥出应有的作用，以此导致火灾的进一步蔓延，造成了较为严重的损失。

1.2 人员疏散难度高

在火灾环境里，由于受到浓烟的影响，使能见度较低，一旦被人体长时间的吸入，就会导致人员的生命安全受到威胁。同时，在高层建筑中，其建筑面积较大、楼层也较高，使高层建筑的火势发展极为迅速，这样就会在楼梯间也会出现大量的浓烟，以此让人员的疏散受到严重的影响[2]。

1.3 火灾温度较高

高层建筑的建设中，其使用的施工材料都是一些高分子材料，因此一旦发生火灾，就会导致让整个建筑物都处于一个密封的状态下，因此物质在无法充分燃烧的情况下，就会产生一些有毒的气体，因此人体在吸入之后，导致发生中毒的情况。另外，在当下的建筑材料使用上，很多都是一些保温隔热性能的材料。因此，也会在实际的燃烧过程中，不利于人员的疏散[3]。

2 高层建筑防火设计面临的难点以及解决措施

2.1 举高消防车与消防直升机的作用有限

高举消防车一旦超出了固定的高度，就会导致建筑外墙无法得到救援，以此就让举高消防车的使用受到严重的影响，无法发挥灭火的作用[4]。而对于一些消防直升机而言，在使用的过程中，会受到停放场地方面的影响，使虽然可以对来到停机坪上的一些被困人员进行救援，但是对于建筑物内部的被困人员无法进行救援。

因此，就需要在未来的设计中，对举高消防车进行优化及改进，完成高层建筑的灭火处理工作。

2.2 消防灭火设施装备不完善

应用消防灭火设施装配进行处理，会大大延长救援的实际时间，同时也导致让火势得到进一步的蔓延，并不利于火灾方面的扑救[5]。因此，为了就要积极的进行消防灭火设施的完善和创新，以此可以应对不同场景下的消防设备使用。

2.3 消防灭火设计装备不完善

当前，我国在固定消防设施的设计上，存在无法满足使用的问题，同时由于该领域的设计经验不足，加上工作人员管理不当，就会导致火灾再次出现之后无法及时被扑灭。在保证对其设备进行充分准备的同时，还需要在日后工作开展中，针对性地进行管理工作指导。

2.4 建筑材料

对于很多建筑企业而言，出于经济利益的考量，使在材料的选择上，始终都会影响到建筑工程项目的安全性，无法从建筑的防火角度进行建设[6]。因此，就需要在未来的工作中，事先选择合理的建筑材料，以此保障高层建筑的消防合理性以及安全性。

3 建筑防火技术在高层建筑设计中的应用流程以及内容

3.1 技术应用流程

高层建筑的防火设计工作，是一种十分复杂的系统工程项目，会涉及很多的设计流程。首先，需要基于建筑物的实际用途以及功能，对当下的火灾进行针对性的设计。其次，还要符合我国国家以及行业中的实际标准，能够基于科学合理的方式，设计出消防方案，进而提升消防的效果。

对火灾荷载进行计算，属于上述流程中的关键。应当首先明确物体的热值，在该基础上，按照如下公式，对荷载进行计算：

上述公式中，Q代表荷载，Qp代表热值。如需要对单独的某一个房间进行计算，则可以考虑对火灾荷载密度进行计算，具体公式如下：

上述公式中，q代表火灾荷载密度，Q代表荷载，Af代表某一个房间的面积。在计算完成后，便可对最终的设计方案进行对比分析，并确定最终方案。

3.2 技术应用方案

首先，需要明确出设计的具体范畴。在设计之前，要对建筑物的性质、功能以及特征进行全方位的考量，并明确出建筑物的各楼层具体布局，以此设计出防火重难点，制定出针对性的防火设计方案，这样才可以形成科学合理的设计形式。

其次，要进行消防安全目标的确定。在建筑防火设计的总体目标方面，为的是尽可能地减少损失，对建筑物中的人员与财产起到保护作用。在功能目标的设计方面，是一种基于人身的安全考量，因此在发生火灾时，可以第一时间将人员转移到设计好的安全区域，避免火灾对人员造成进一步威胁。而在绩效目标以及指标方面，则是要能对当下的功能指标进行全面的细化分析，并利用合理的设计方式，实现总体目标、功能目标的设计[7]。另外，绩效指标方面，也是一种对于当下项目消防设计方案的科学合理性的评估与评价。最后，还要在设计方案制定完成后，及时对定下的预期目标进行综合性的分析与评估，以此避免出现遗漏问题。

3.2.1 标准层消防

首先需要设计出防火分区，标准层是一种在高层建筑中的主题空间，以此成了当下进行火灾消防设计的重要组成部分。因此，在对建筑内部进行设计的过程中，要将室内空间由实体墙进行分离。但是由于在建设实体墙时，基本上都是由砖与水泥构成，以此就会存在较少的易燃物，起到一定的防火效果。同时，在这个空间进行设计时，还要区分一定的防火墙，一旦出现了安全隐患，就可以马上让人员转移到核心层。其次，在人员疏散的过程中，需要在安全性的安全疏散通道移动，以此在对此进行设计时，则要在可允许的范围内，确定出口的具体数量，并考虑到火灾出现之后，如何降低伤亡的出现。间门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离，位于两个安全出口之间的房间为40m，位于袋形走道两侧或尽端的房间为20m。

例如在具体的设计过程中，大空间办公室的构建中，需要保证疏散口的直线距离在30mm 以上的标准。在防火区的设计中，对于高度超过50m 或重要办公楼，防火分区最大面积为1000 m2，在50m 以内的普通办公楼，防火分区最大面积为1500m2；并需要配备自动灭火系统的防火分区。具体疏散情况见图1。

图1 防火疏散情况

3.2.2 避难空间消防

当前，在我国建筑防火的设计规范中，明确出在100m以上的高层建筑，需要委派专门人员，进行人员的疏散，同时在15 层为一个单位，设置出相应的避难空间。该空间的设计上，需要在防烟楼梯间，设计到同层错位以及上下层断开的空间，但是人员并不一定需要在避难层才可以上下。图2 为避难空间消防设计示意图。

图2 避难空间消防设计示意图

在图2 的设计中，就是避难空间消防的设计尝试，其中构造出了各种创新性的设计构建，以此保证提供出良好的空间。

3.2.3 门窗防火

在建筑工程项目的设计中，门窗一直都是设计的重要环节，不仅可以有效的提升室内的通风以及采光的作用，同时一旦出现火灾，也成为逃生的重要途径。但是我国当下在建筑设计的过程中，始终缺乏对于建筑救援窗口的设计，因此一些业主出于安全方面的考量，都会在门窗上安装一些防护栏，以此这样的设计方式并不符合消防的设计需求。在实际的设计中，可以在每侧的固定位置，都设计出救援窗口，这样在火灾来临时，可以为人们当做一个良好的逃生途径。为了保证门窗防火技术应用良好，需要首先对防火间距进行计算。门窗防火间距计算公式如下。

式中：S—防火间距；6—常数；B1—耐火等级；B2—其他建筑物耐火等级。

3.2.4 防火墙

虽然在当下的建筑防火的设计中，需要不断地进行完善，特别是进行防火墙方面的设计，以此其设计直接影响到人民群众的安全性，需要在设计中进行科学合理的设计。在防火墙的设计中，主要是进行厚度设置、材料选用等方面的设计，以此让防火墙材料不仅可以满足建筑结构的标准，同时也可以具备较高的防火性能[8]。另一方面，还要求防火墙能够在实际的设计中，要符合设计的标准，这样才可以符合相关规定，进而避免在火灾出现之后，出现倒塌的问题出现，也为内部的救援工作创造良好的条件。同时，还要在内部装修的过程中，需要避免对防火墙开洞处理，以此造成防火性能的下降。

在避难层的设计中，通常情况下基于不同的维护方式，可以分为不同的几种类型。首先为敞开式的避难层。在这种类型的设计中，不需要在四周安装维护构件，这样的避难层设计，虽然在结构设计上较为的简单，同时投资上也较小，有出色的防御能力。但是在使用的过程中，往往无法有效的阻挡烟雾的入侵，同时也无法提供避雨的效果，因此并不适用于一些寒冷的区域。也有半敞开式的避难层设计。这样的设计方式需要在四周设计出1.2m 以上的防护墙，同时上半部设计出一定的窗户，同时使用固定的金属百叶窗。对于这种窗户而言，可以具备着较为良好的通风条件，同时可以进行自然的排烟，对烟气的入侵有较为良好的阻挡效果。其次还有封闭式的避难层设计，在四周的设计上，也使用了耐火防护墙的设计，并搭配了相应的独立排烟系统，在外墙以及隔墙的设计中，一般情况下并不需要开窗。一旦需要开窗，则需要安装甲级防火门窗。对于这种避难层的设计方式，可以有效的避免烟雾的侵害，同时内部环境温度得到了有效的保障，并不会受到气候方面的严重影响[9]。

例如在实际的设计过程中，建筑物内的防火墙不宜设置在转角位置，而是需要在转角附近进行设计，同时内转角两侧墙上的门窗洞口处理上，还要保证边缘的水平距离不应小于4m。

3.2.5 消防电梯

在我国当下对于建筑设计防火规范的相关标准中，明确提出在33m 以上的住宅建筑中，要保证高度能够在32m 以上的二类高层建筑，以及一些一类高层建筑，都需要设计消防电梯。在地下室的设计中，需要能够在10m 以上的深度，并保证总面积可以大于3000m2。在建筑需要配备消防电梯。这种电梯的设计，相比较普通电梯而言，有更快的速度，一旦出现火灾事故，消防员可以以最快的时间利用消防电梯到达着火楼层进行火灾扑救。建筑消防电梯中，防火技术的应用方法如图3 所示。

图3 消防电梯设防火技术

3.2.6 消防设备

在高层建筑的设计中，其报警系统基本上可以分为自动报警与人工报警系统这2 种不同的类型。人工报警系统（图4）是一种在建筑中安装报警按钮以及电话，但是这种报警系统的及时性不足。

图4 人工报警系统原理图

而在自动报警系统的设计中，主要是集中火灾报警器、区域火灾报警器以及探测器等很多的部件。这种探测器的使用上，要安装感烟探测器以及感温探测器这两种不同的探测器。其中感烟探测器在使用的过程中，可以很好的采集到的烟雾信息，并作出相应的预警信息。而在感温探测器的使用中，可以及时发现火灾出现。同时，在火灾出现时，消防控制中心是整个灭火工作的控制与指挥中心。可以在运行的过程中，针对高层建筑中的灭火装置、警报装置、排烟风机以及防火门等进行进一步的管理，以此可以很好的与外界保持着联系。而在消防控制中心的设计上，则需要使用质量较高的防火门与防火墙。

3.2.7 油漆工程

在进行设计的过程中，还要重点考虑油漆工程项目的合理性，以此很好的避免一些有毒的油漆放入仓库中，同时避免与其他的材料进行混合的使用。另外，还需要让仓库中保持着较高的通风效果。另外，对于这样的仓库而言，还要有良好的室内使用规则。

3.2.8 焊接工程

在实际的焊接过程中，其焊接机的外壳需要接地处理，同时还需要设计出独立的开关，并将其放置在防雨装置中，避免受到外界环境的影响[10]。

4 结语

综上所述，高层建筑由于自身的特殊性，使在发生火灾之后一旦处理不当，就会造成极为严重的损失。因此，在进行建筑设计中，需要科学合理地开展消防设计，以此保证在火灾出现之后，可以得到有效的控制。最后，在高层建筑的灭火系统中，则是需要在发生火灾之后，可以基于自救为工作开展的中心，因此就要在必要的位置，都配备数量充足的灭火装置，以此让灭火操作可以实现良好的处理，在具体的设计中，则需要基于建筑的具体性质以及气候为设计的考量要素。