基于建筑防火技术在高层建筑设计中的应用

2022-02-06冯卫平

大众标准化 2022年13期

冯卫平

（河南理工大学鹤壁工程技术学院，河南鹤壁 458030）

1 高层建筑火灾发生特点

1.1 人员及时疏散难度较大

高层民用建筑物的总标群一般在十层之上，公用建筑设计中其总标高达到了24 m。由于高度较高、建筑内居住的人员多而且密集，设计的疏散通道数量也不足，所以一旦发生大火时，烟气在楼梯间内蔓延，造成现场状态的紊乱，而疏散道路内也会因此涌入大批人，不利于安全撤离。而同时，在大型高层建筑中，设置了各种如楼梯井、电缆井、水管井、排烟道、垃圾道等的纵向供水管井，若在建筑设计以及建造时对灭火分隔做的够到位，则有利于火势蔓延扩散，火势可在短时间内从构筑物底部向顶部蔓延，而处在较上层楼数的人往往因为距离过大，撤离到地下非常困难，能留给消防人员营救的时间也很紧急，而由于消防云梯的高度限制。对处在建筑物上部的被困人员来说，时刻要面对突发火灾的危险。

1.2 扑救火灾的难度较大

随着高层建筑物在生活中日益普及，且在现阶段消防云梯的数量以及高度上都非常有限，水枪和水炮对超高层建筑物的灭火效能却不甚理想，而高层住宅居民楼建筑物附近往往还会设置有裙房，这就阻碍了消防员的登高活动，也就无法在全方面开展消防救灾活动。此外高层住宅居住的人员密集以及机动车停靠等原因，也导致灭火扑救行动面临着很多的障碍。

2 高层建筑防火设计现状

2.1 未能规范使用防火材料

在对中高层建筑的耐火建筑材料进行选择的时候，必须在实施建筑设计活动的初期阶段，就其选用范围和实际应用状况，作出系统的考虑。就高层以上住宅建筑物所出现的重大火灾事故而言，由于未能严格按照有关规范中对建筑物内各类结构材料的耐火性能时间来进行选择，或者没有确定对各类建材（特别是二装所涉及的装饰材料）的耐火等级要求，或者私自减少对建筑物耐火强度性能要求的情形经常会发生，给大型高层建筑造成了巨大的安全隐患。

2.2 没有预留足够的消防空间

由于当前市场经济的进一步发达，在从事建筑和施工的过程中，对社会价值的要求也会相应地有所提高，尤其是在市场经济已经相对成熟的地方，由于地价相对昂贵，这种状况也将变得越来越突出。所以，设计过程就必须对建筑本身的空间和楼层做出更加科学合理的设计，更好地实现建筑物的经济价值，施工单位和建筑设计单位常常会对消防设备空间加以挤占，以增加建筑物的空间使用率的现状。对灭火设备实行一定的优化和更为精细、合理的设计是非常有必要的，但不能够以此为由挤占消防空间和精简灭火装置，从而出现了消防设备图表面看起来合理，但却在使用过程中严重影响实际效果的情形。

2.3 建筑物内部功能区域设计过于复杂

部分高层建筑的内部建设活动因开展时过度寻求多样性，而显得整个建筑物的内部设计过于复杂化，这也将导致消防设施和消防通道的建设工作无法进行，削弱了高层建筑的整体消防性能。在某些高层建筑当中，不但集成了各种业态的商务功能，同时为满足一些特定的商务布局和对商业流线的需要，也导致了建筑物的消防撤离流线被设计得非常繁琐以及不便，尽管表面上看起来也符合了现行的消防法规要求，但在消防撤离时却不能达到应有的撤离效果。

3 防火技术在高层建筑中的应用

3.1 做好建筑的结构以及空间布局设计

在一般民用高层建筑的内部结构与空间布局设计过程中，重点主要是一些消防避难通道的设计，包括通道的疏导间距、疏导长度等。而在实际的建筑过程中，往往要求相应的建筑设计人员必须针对建筑的实际用途与应用情况进行规划设计，对避难通道的位置所在，都必须进行全面的掌握。还有在大型建筑物的内部廊道上设有的疏散通道，在设计过程中也必须充分考虑到建筑安全出口的实际情况，其中建筑地下室的消防入口也可以成为疏散出口之一，并且疏散出口应最少有两个，在公共建筑的外墙以及各层相应位置设计可供灭火救护人员进入的窗户，而且面积也不得过小，净宽度与净长度都不宜少于1 m，间隔距离不得超过20 m，并且每个消防分区也不应小于两个。另外还有防火区的合理设置，在当前的一些高楼大厦建筑设计中，防火区的合理设计也是非常关键的，在高层建筑中合理设置防火区，就能够起到减少烟雾毒害的功效，能更好地保护人员的有效撤离和疏散。科学合理的建筑物平面布置可以有效地增强建筑防火能力，并且在建筑物出现失火情况后，还可以有效地减少因失火造成的经济损失，所以，建筑设计人员在进行民用高层建筑平面设计领域工作时，必须要严格根据有关建筑设计的消防措施规范进行建筑设计，以确保建筑物平面设计和布置都达到了《建筑设计防火规范》的各项规定，而针对于不同的场合，其建筑平面布置也有着相应的区别，以商业建筑平面布置为例，由于商业是人、物品等高度集中的场所，所以一旦出现商业失火，对工作人员的应急撤离就非常关键，所以，商店的营业厅一般不能设置在地下室三层，因为只有这样才能给商业工作人员的安全疏散提供方便。至于幼儿园的防火设计，因为上幼儿园的小孩比较多，而幼儿的火灾逃生能力又十分有限，所以，不要把幼儿园设计在建筑物的高层中，而且为了确保孩子的安全疏散，还必须专门设计幼儿出口。

3.2 选用有防火性能的材料

通过对中国以往的民用及高层建筑火灾事故进行了剖析，表明建筑材料的不合规使用是造成火灾事故的主要原因，在实际建设过程中，有不少建筑材料具有可燃性。在高热和明火的条件下，也会产生自燃现象，并由此诱发或直接导致了建筑物的火灾事故。所以，在开展民用高层建筑工程设计时，选用合适的材料具有非常关键的作用。建筑设计人员在开展民用高层建筑工程设计工作时，需要对建筑物的火点、特性等因素加以综合考量，并严格地依据标准对建筑物内各结构的耐火性能时间（特别是二装所涉及的装饰材料）作出清楚的划分，以便更合理地提升了民用高层建筑的防火能力。对于当前民用高层建筑中防火建筑材料的使用必须是先选择最优质的建筑材料，并要根据国家有关的对建筑材料的规范对防火建筑材料加以选用，而建筑材料选用必须要在通过了国家有关主管部门的认证以后方可应用，在使用之前要进行对建筑材料的检验工作。因此，在当前大型民用建筑材料中经常所用到的防火材料有孔砌块以及钢筋砼，这两种建筑材料均属防火建筑材料，可以有效保障建筑的安全性和市民生命安全。另外，经过对相关民用建筑中产生火灾的几个因素分析，一般火灾事故发生原因都是起因于装修设计中材料的燃点较高，可看出建材对耐火性能的重要性。一些商家在装潢的过程中，只关注于个人的经济利益，而选择了一些产品质量不合格的建筑材料进行施工，在很大程度上会造成火灾事故的发生，而注重选择耐火功能比较强的建筑材料，则可以有效提高民用建筑的耐火性能。对民用建筑的装饰材料使用，也必须注意建筑材料的耐火特性，因为建筑材料与施工质量有着很大的关联，所以建筑物的装饰必须选用优质的建筑材料，才能达到一定的耐火特性。在防火材料的选择过程中，也必须考虑到相应的经济成本。同时有些建材如果产品质量不合格，在焚烧时，就会生成大量的有毒气体甚至是有害的化学物质，会加重大火的肆虐程度，也会影响救灾工作的有序实施与完成。所以，建材的选择必须在各个方面都充分考虑到建筑材料的品质与耐火特性，并注意从源头上防止大火的发生与蔓延。

3.3 提高对疏散通道设计的重视程度

对某些大型建筑物，如商店、娱乐场所，因为人员流动性相当大，人员密集，当出现火灾时，必须给工作人员的撤离保留通道，确保工作人员安全。所以，建筑物撤离通道的设置是非常关键的。因此，由于大型商场中一般都有地下负一层，通常都是相对较为密闭的空间，当爆发大火时，由于会积聚大量的热能，使得热气和有害空气都不可以有效排除，因此大火出现的频率也就相对较高。由此可见，必须增加消防设备的等级和耐火材料的使用，为了提高撤离的速度，还可以设有地上疏散楼梯间，用来防止地下室的气体蔓延到地上部分，也可以通过设有防火门或者是隔墙，可以把起火地方部分隔离开，而火势也就不会扩散地太迅速，可以进行快速地救援。这既会保证救助工作的顺利完成，又可以合理限制火势范围的扩展。在民用建筑方案设计中，要按照建筑功能，包括单、多元或高层建筑物，按照标准合理设定直通避难通道的房间逃生门与最近逃生出口的垂直间距，并确定建筑群的避难通道长度与逃生门的距离，保证达到相关要求。在实际的建筑设计过程中，工程设计人员要充分注意这些细节性的问题。

3.4 高层建筑中的防火技术应用

在民用大型高层建筑设计中，建筑的内部构造虽然很易于处理，但却易被建筑设计人员所忽略，也因此会使建筑物在防火设计中出现了相应的问题。对于L形、C形等大型高层建筑来说，其内转附近不便于设计防火墙，因此若建筑设计人员将防火墙技术设计到了大型高层建筑的内转头附近时，要把两侧外墙间的门窗洞口最小边缘水平间距限制在4 m；如果在墙面的同一侧设置有固定式乙级防火窗，则不需对水平间距加以考虑；至于在相邻防火墙两边的窗户上，要把最边缘间距限制在2 m，但假如相邻防火墙门窗的水平间距不足2 m，则工程设计人员就必须按照实际状况，重新设计固定式乙级防火门窗并对其加以补偿。工程设计人员要按照楼板的极限耐火性，采用合理的不燃体设计，每隔两至三级把楼板隔离起来，以此增强民用高层建筑的总体耐火能力，但如果民用大型高层建筑的总体高度大于100 m，要各楼都采用不燃体材料对楼层加以隔离，同时，还必须把井壁通风窗设计为丙型防火门。对同一层的封闭式电梯井室内外墙和防烟电梯井前室，设计人员要设计合理的疏散窗，除疏散窗之外，不得设有其他窗户；对于消防电梯，要确保各个楼层均能停靠，并且要把楼梯前室安装在接近墙外的地方；至于直通室外的出口，要确保其间距不大于30 m。因为在当前的《建筑设计防火规范》中，仅对钢材腐蚀问题作出了规范，但并未充分考虑到火灾对钢材的影响，所以，建筑设计人员必须充分考虑到火灾对钢材的影响。因为建筑物出现大火后，钢筋会出现变形，与水泥的粘结力降低，所以，建筑设计人员要针对实际具体情况，合理的增加钢材的保护层厚度，以便合理地增加建筑物耐火性。在《建筑设计防火规范》中还明文规定，预应力钢筋混凝土结构的建筑保护层高度应当低于普通水泥建筑保护层，这无疑会削弱预应力钢筋混凝土结构的耐火能力，所以，工程设计人员要通过在吊装后下表面涂刷的方法，来增强预应力钢筋混凝土结构的防火能力。建筑工程施工过程中，其关注环节主要有两点，分别为施工质量是否达标及降低其工程造价。施工质量一般情况下会通过观察混凝土施工质量是否达到设计方案要求的标准来进行判定。因为水泥强度在实际建筑施工管理过程中，具有相当的离散性，这也导致了在建筑施工过程中无法控制建筑质量的状况经常发生。因此尽管还无法将其按照离散程度加以全面管理，不过目前已经可以采取完善施工前准备工作、科学合理设计施工流程、严格管理施工流程等举措，来实现对控制离散程度的优化管理，以达到减少离散程度影响的效果。比如可优化水泥的配制比设计比例，在选用水泥时可按照建筑的实际状况选用硅盐酸类水泥，并须对骨材颜色、含泥率、出产品等要求予以严格把控。同时还要确定减水剂掺量等重要相关资料，需经过专门技术人员的计算和试验之后才可决定。选用原料时充分考虑其适应性、密实性、高效率等各种因素，并针对其建筑气候因素设定适当的用水量，继而降低了砼浇筑中过高的坍塌度和泌水率的产生可能性，以成为控制浇筑工程质量的重要基础。同时需针对建筑实际需要尽量采用机械每点，并选用适当的机械每点部位和深度，以贯彻"快插慢拔"的作业策略，以达到浇筑过程平稳继而提高了砼浇筑工程质量的效果。还需强化施工方案的预算工作，并做好施工现场原材料、施工人员、机械设备等施工组成部分的管理，对其使用情况进行准确核对和控制，可将物料使用监控情况落实到个人责任，以避免出现物料浪费等增加工程成本的现象，以达到控制工程造价的作用。而在此基础上，各工作人员应该强化自己专业的掌握，提升自己专业素质，并实时掌握当下先进的建筑技术，以便不断完善和提高其工程的整体施工质量。