高层建筑防火排烟设计探讨

郭玲玲

摘要：在当前的城市建设过程中，高层建筑已经成为了城市建设的主要建筑形式，为了满足当前高层建筑物内部结构以及功能性方面的要求，高层建筑的内部设计也呈现出复杂性的特征，这给高层建筑物的消防工作带来了巨大的挑战，文章立足于实际，结合高层建筑物设计的相关内容，对当前我国高层建筑防火排烟设计的相关细节内容进行了探讨与分析。

关键词：高层建筑;消防;防火排烟;设计

进入21世纪以来，高层建筑物作为缓解土地与人口之间矛盾的新型建筑形式受到了廣泛的接受与认可。但是高层建筑物的内部设计结构相对比较复杂，其消防安全工作面临着严峻的形势[1]。纵观近些年的火灾事故来看，尤其是高层建筑物所引发的火灾事故来看，由于高层建筑物内部消防防火排烟设计不到位而导致的火灾现象十分严重，面对这样的情况，我国的各级监管机构也针对高层建筑物的消防防火排烟设计的监管力度逐渐地加大，并且在全国的范围内开始推广与普及高层建筑物的消防防火排烟技术，因此，对高层建筑防火排烟设计进行研究与探讨对于提高我国高层建筑物的设计标准、推动城市化建设的质量有着非常深远的发展意义。

1  高层建筑物火灾事故的主要特点分析

在当前的高层建筑设计中，高层建筑的功能性得到了显著地提升，满足了不同人群的不同需求，但是在这样的建设情况下，高层建筑的内部结构也会更加地复杂，尤其是为了节省大量的建筑面积，高层建筑物内部往往会存在着数量众多的楼梯间、管道间以及各类的排风烟囱等设施[2]，若高层建筑物内部发生了火灾，那么火灾所产生的浓烟就会迅速在高层建筑物内部蔓延开来，而且高层建筑物与一般低层建筑物相比，高层建筑物的通风情况并不是很好，所以若内部发生了火灾事故，那么就会使得火灾的发展势头相对比较猛烈。根据我国目前火灾事故的统计调查结果来看，大多数火灾事故所导致的人员伤亡并不是因为火的烧伤而造成的，而是由于火灾蔓延过程中所产生浓厚的烟雾以及灰尘的窒息而造成的人员伤亡，而且高层建筑物内部若发生了火灾现象，其电梯也无法正常使用，所以给人们的逃生带来了更大的不良影响，高层建筑火灾特点可以归纳为以下几个方面。

第一，高层建筑物内部的火灾事故发展十分迅速，在短短的几分钟内就可以造成很大的伤亡[3]，从目前的高层建筑物内部设计结构来看，大多数高层建筑物的通道和内部房间位置设计都比较确定，那么火势就可以沿着建筑物内部的通道进行肆意地蔓延，这样会使得烟气的传播速度非常快，而这些通道同时又是人们逃生必须经过的道路，所以高层建筑物内的逃生相对比较困难。

第二，高层建筑物内部人员疏散工作的难度非常大，而且消防人员救援工作也相对比较困难。高层建筑物内部结构设计十分复杂，各个内部空间也相对比较独立，具体人员所处的位置很难精确定位，但是由于高层建筑物的这种封闭性导致烟雾的蔓延速度十分快，所以高层建筑物内部的各个房间内都非常容易进入大量的烟雾，这也就为消防人员的消防救援工作带来了极大的困难[4]。此外，从高层建筑物建筑材料的组成部分来看，现代化的建筑材料大多数都是易燃的，其中还会存在着一些易燃易爆的化学物质，如果这些物质燃烧起来将会给建筑物带来极大的危害，也将会对内部人群的疏散工作产生消极的影响。

第三，高层建筑物火灾极易发展成为立体化的火灾。在目前的高层建筑物结构设计中，竖井、玻璃幕墙都是高层建筑物常见的结构设计，如果建筑物内部发生了火灾，那么火势就会随着这些空间结构向上连通发展，进而使得火灾成为了一种立体蔓延的趋势，这样进一步加速了火灾现象在高层建筑物内部的传播。此外，在高层建筑物的内部，火灾的发生可以自主地发展成为热风压现象，从而使得内部火势难以得到有效地控制。

2  我国高层建筑防火排烟设计中存在的突出问题分析

高层建筑的火灾危险性很大，而其特点在于楼层较高，火势蔓延速度快。在设计时应当对建筑物进行合理科学划分和分区。根据实际情况来分析、研究建筑物中存在的主要问题，具体存在以下几点。

2.1  建筑物内部消防设施不完善

在目前的高层建筑物内部，由于建筑功能较多，人员复杂，高层建筑物在内部管理工作中存在着不完善的地方，而且一些管理人员在思想认识方面对火灾的预防工作认识不到位，甚至认为高层建筑物内部发生火灾具有一定的偶然性，所以对于高层建筑物内部的消防设施的维护以及日常的防火工作执行的并不是很到位[5]，甚至出现了严重的漏洞现象，这就导致在发生突发性的火灾事故时，高层建筑物内部的消防设施并不能够起到应用的作用，加剧了火势的蔓延趋势。

2.2  高层建筑物内部的建筑材料使用存在问题

高层建筑物的设计除了要满足内部使用的要求之外，还需要满足现代人对建筑美观性的要求，所以，在建设的过程中，在一些建筑材料的选择方面，设计方为了实现美观性的要求往往对质量问题的把握并不是很严格，该问题集中体现在电力线路的设计方面，由于高层建筑物内部结构比较复杂，整体的电路设计工作也相对比较繁重，而且高层建筑物电力系统在使用的过程中很容易出现故障的老化现象，增加了火灾发生的概率[6]。

2.3  建筑物内部结构设计存在问题

在当前的建筑领域中，超高层建筑物已经出现在人们的生活之中，在超高层建筑物的内部结构设计中，其内部结构设计是非常复杂的，如果建筑物内部发生了火灾的现象，那么大量的浓烟将会长期地滞留在建筑物的内部，同时这些烟气也会积压在人群密度较大的场所之中，从而为火灾的救援工作带来极大的困难。此外，目前的高层建筑物结构设计往往为混凝土结构，该结构的耐火性能相对较差，若建筑物内部发生了火灾现象，那么建筑物的钢结构的承载力就会随着内部温度的上升而降低，在这种情况下，钢筋结构很难承受建筑物总体荷载的压力，轻则会引发高层建筑物内部结构的变形，重则会导致高层建筑物出现坍塌的情况。

2.4  排烟窗和送风口的设计不完善

在目前高层建筑物内部排烟窗的设计中，其结构设计也存在着不合理的情况，难以与建筑物的实际应用效果相匹配。甚至有些建筑物在安装排烟窗的时候不能够严格地按照行业内的标准要求进行，而且在实际的应用过程中，也没有从建筑物的实际情况入手进行合理地应用。所以，在高层建筑物内部发生火灾之后，很多内部的排烟窗并没有开启，而且这些排烟窗的开启也需要一定的时间，甚至一些排烟窗根本打不开，这就为高层建筑物内部的救援工作带来了极大的困难。此外，在设计的过程中，建筑物内部必须完善排烟窗的自动开启装置与消防联动开启装置，从而使得排烟窗的设计更加具有合理性。其次，在高层建筑物的送风口设计中，送风口设计存在着很大的随意性，尤其是风速不均、风量不均等现象普遍存在，而且在某些高层建筑物的设计过程中，为了节省设计成本依然采用了旧式百叶窗的设计，这种设计存在着很大的弊端，其管道狭长而且内部的平滑度严重不足，这种设计结构会导致高层建筑物内部的送风口送风功能难以正常实现，也为火势的蔓延增加了不良的影响因素[7]。

3  高层建筑物防火排烟设计的措施探讨

通过上文的分析我们可以看出，高层建筑物若发生火灾将会给救援工作带来极大的困难，也将会对建筑物内部以及建筑物周围的设施以及人员生命造成极大的威胁。而且从整体上来说，我国目前高层建筑物的防火排烟设计并不是非常完美，在某些地方的设计中甚至为消防救援工作带来了非常不利的影響，因此，我们必须结合当前的发展现状，立足于学术研究的背景，从以下几个方面来对高层建筑物防火排烟设计工作进行改进，从而保证高层建筑物的防火排烟设计工作更加富有成效。

第一，要结合高层建筑物结构的设计特点来选择合理的排烟方式，从而使得排烟效果良好且显著。从行业内的发展情况来看，高层建筑物的防火排烟设计一般有两种模式，一种是借助建筑物内部的机械装置来进行排烟，另外一种是借助外界自然通风的效果来实现排烟的效果，这两种排烟方式存在着很大的差异性，在具体的选用过程中需要根据建筑物内部结构的特点以及所处的外部环境进行综合性选择。其次，在通风系统的设计与设备选择方面也应当按照建筑物的实际特点进行综合性选择。风机是整个高层建筑物机械通风的动力来源，尤其是在一些高层建筑的设计中，通常使用机械通风与自然通风相互结合的方式进行，但是在风机的选择中，目前通常有两种方式。一种是离心风机，该风机一般使用于低压或者高压送风系统之中，尤其是在高层建筑物中的低噪音和高风压的系统之中应用十分广泛，而且在当前的智能化高层建筑物设计中，舒适性的空调风机一般都采用的是离心风机。另外一种是轴流风机，该风机在高层建筑物的应用也比较广泛，该风机的主要优势为占地面积较小，而且便于维修、风量较大，一般适用于阻力较小的大风量系统之中。

第二，在高层建筑物内部合理地规划排烟装置，如果根据建筑物的特点选择了机械排烟方式，那么在建筑物内部的整体结构中需要针对内部管道的长短和大小，使其内部基本上保持一致性，并且通过严密地计算使得内部排烟装置能够基本覆盖排烟量的需求。同时，在建筑物内部要对排烟口的面积以及位置进行科学地设计与规划，并且做好建筑材料的选择。在高层建筑物内部设计过程中，设计人员需要对其内部的延期流动特点进行充分地把握，可以采用有效的分区排烟装置进行设计，从而使得高层建筑物内部的浓烟能够在较短的时间排出，减少对内部人群的影响[8]。其中还需要我们尤其注意的是，高层建筑的地下车库系统一般采用诱导通风或者风管通风的方式进行，这样可以使得整个通过过程不存在死角的现象。如果该高层建筑物的车流量较大，那么可以在该通风系统中增设CO浓度的传感器，在风机的选择中可以采用多台风机并联的方式进行，并且在整个通风排烟装置中设置相关的风机调速装置。从整体上来说，地下车库内的排风与排烟装置可以共用一套系统，而且该系统也应当确保消防规范中的总体要求。

第三，高层建筑物内部要进一步优化消防给水设计，保证在消防救援工作中可以提供充足的水量。当高层建筑物内部发生了火灾事故，那么就需要在短时间内使用高层建筑物内部的消防给水设计进行救援，从而使得火灾的情况得到有效地控制。在目前的建筑物内部消防给水设计工作中，需要严格地按照消防部门的要求进行设计，例如，高层建筑物内部的消火栓布局与设计需要与建筑物内部局具体水柱的长度进行有效地结合，如果该高层建筑物的高度控制在百米的范围之内，那么消防水柱的长度不应当低于10米，如果该高层建筑物的高度超过了百米，那么消防水柱的长度就不应当低于13米。除此之外，高层建筑物内部的电梯设计也需要严格地按照建筑消防标准规范来进行，保证电梯设计具有规范性和合理性的特点，并且对于高层建筑物的消防水井来说，其位置设计应当站在全局的角度来进行统筹安排。

第四，高层建筑物的排烟设计工作需要选择可靠的材料与设备，从而使得高层建筑物的消防排烟设计质量得到显著地提升。材料的使用质量是保证高层建筑物消防排烟质量的关键性要素，所以在材料的选择过程中应当严格地按照高层建筑设备和材料的使用质量标准进行，除此之外，在设计的过程中还需要尤其注意高层建筑物内部的空气调节与通风情况，针对不同建筑物的特点展开有差别的防爆设计。

第五，在建筑物的验收阶段中，相关的监理部门以及政府监管机构需要做到严格的消防设计验收检查工作，确保高层建筑物的消防设计工作能够达到行业内的要求规范。验收阶段是把握建筑物防火排烟设计质量的最后一道防线，相关的部门与人员应当切实负起责任，从而使得验收工作能够具有较高的质量，将风险事件杜绝在门外。在验收的过程中，相关部门应当严格地按照行业内的规范细则对高层建筑物内部消防工作的每一个细节进行考核和验收，尤其是对地方的各级住建部门来说，住建部门要做好引导工作，强化高层建筑工程消防设计审查验收的堡垒建设，全面地提升管理水平，为辖区内高层建筑物的建设守好消防安全底线，从源头上遏制高层建筑物火灾现象的发生。

4  结语

在当前的社会发展背景下，高层建筑物已经成为了当前城市建设的主流设计形式，高层建筑物的出现推动了我国当前的城市化建设进程，但是该建筑类型由于内部密度大、通风不畅等情况也为消防工作带来了极大的挑战。所以，从这个角度来说，高层建筑物的消防排烟设计工作意义重大，涉及了人民群众的生命与财产安全，加强对该方面的设计工作对于消防工作的发展十分具有积极意义。但是就目前的设计情况来看，高层建筑防火排烟设计依然存在着很多不尽人意的地方，一些突出问题的存在延误了宝贵的救援时机，在本文的研究与分析中，通过各种措施方法的阐述与论证进一步完善了高层建筑物消防排烟设计的规范，并且对其中的细节部分进行了重点的探讨，希望本文的研究能够补充高层建筑物消防排烟设计工作的不足，为高层建筑物的良好发展提供有价值的参考意见。

参考文献：

[1]吴杲，樊瑞，周义德，李进彦，楚建保.现代大型轻钢纺织厂房防火排烟个性化设计探析[J].四川建筑科学研究，2009，35（06）：271-274.

[2]李引擎，張向阳，李磊，刘文利，肖泽南.建筑防火安全的新思维——我国建筑防火性能化设计的发展历程[J].建筑科学，2013，29（11）：70-79.

[3]王佳孟，徐益臻，莫倩倩，马修水，叶凌箭，沈非凡，钟伟红.新型防火排烟阀产业化创业可行性分析[J].电子世界，2019，6（23）：41-42.

[4]王兆君，戚江华，马修水，钟伟红.防火排烟阀全自动执行机构研发[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2012，11（02）：8-9+18.

[5]方正，程彩霞，卢兆明.性能化防火设计方法的发展及其实施建议[J].自然灾害学报，2013，9（01）：63-68.

[6]郭欣.消防防火排烟设计在高层建筑中重要性的探讨[J].消防界（电子版），2020，96（20）：94-95.

[7]王尚.高层建筑采暖通风系统中防火防烟技术的运用[J].经济技术协作信息，2020，6（09）：71.

[8]郭伟.高层建筑防排烟系统常见问题及其对策探析[J].砖瓦，2020，

390（06）：100-101.

Discussion on fire prevention and

smoke exhaust designs in high-rise buildings

Guo Lingling

Fire Rescue Department of Dongying Economic and Technological Development Zone

Abstract：The high-rise buildings have became majority among all building forms in the current construction of cities. In order to satisfy the needs of inside structure and functional design， high-rise buildings were commonly designed with a complex interior， which brought many challenges to us around the fire prevention. On the basis of the practical situation， this paper introduces some knowledge about high-rise buildings and then makes analysis to relevant design principles of fire prevention and smoke exhaustion in these buildings.

Keywords： High-rise buildings; Fire prevention; Smoke exhaustion; Designs