超高层建筑消防安全设计及设备技术解决策略

姚栋

（江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏 南京 210033）

近年来，随着我国社会主义建设的不断深入、我国科学技术不断增强，我国的超高层建筑逐渐增多。在许多城市，都有超高层建筑，这不仅促进了我国的经济发展，而且节约了土地。但是在当前，超高层建筑消防安全技术不强、消防质量不佳的问题受到了大多数人的关注，消防安全问题成为重点。因此，在进行超高层建筑消防系统设计与安装时，要更加注重其质量与效果，使其在火灾发生时能够更加降低火灾的危害程度，降低灭火的难度。本论文立足于超高层建筑消防安全技术进行研究，发现当前在超高层建筑中存在的消防问题，并进一步提出了解决对策，能够对提升超高层建筑的防火能力起到积极作用，对保障超高层建筑的正常使用具有实践作用。

1 超高层建筑火灾特征

1.1 建筑规模相对较大

超高层建筑一般指建筑高度超过一百米的建筑，这种类型的建筑，我国对其停机坪、避难层、消防水压、正压防火等方面都有十分高的要求。超高层建筑中大都包含各类功能设施，例如，影院、超市、儿童乐园、服装商场等。同时，超高层建筑中还有可能存在较多的办公用品、家居用品、装修材料、电器等物品。作为保障基础，超高层建筑之中也存在着供配电设施、厨房、使用燃气设备等高温明火部位，一旦发生火灾，易造成火灾的纵向蔓延，很难短时间内扑灭。所以，超高层建筑很可能因为人的不安全行为、物的不安全状态、管理缺失等原因存在火灾隐患，酿成火灾事故，因此，应该重视超高层建筑消防安全性能，提升建筑主动防火和被动防火能力，保障可以对超高层建筑的正常使用起到积极作用。

1.2 疏散方式相对较多

超高层建筑由于其特殊性，需要将疏散系统建设完善，避免在发生火灾时因疏散不当导致人员伤亡。超高层建筑疏散的方式多样，常规的有避难层、直升机停机坪、疏散楼梯等方式。按我国的设计规范，可将避难层与设备用房同层设置，另外，需要注重在建筑楼顶设立停机坪，以此保障能够在发生火灾时疏散群众。超高层建筑一般为核心筒结构，疏散楼梯分布设置，清晰的疏散标志和合适的应急照明对于人员疏散至关重要，一些建筑的内部疏散会将疏散通道通向多个方向，避免在出口时出现人群拥堵的现象。与避难层相连接的通道需要同层错位，且避难层分隔与上下层断开，以免火势影响避难层。在地下室与裙房中，防火设计与疏散设计要符合国家规范，保证能够在发生火灾时更加快速地疏散人群。

1.3 消防体系较为复杂

超高层建筑的消防安全技术需要尽可能地提升，只有这样，才能够保障超高层建筑的安全，使人群能够迅速疏散，尽快逃生。超高层建筑的消防体系相对较为复杂，包括消防供配电、电气火灾监控系统、火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、消火栓和消防给水系统、气体灭火系统、细水雾灭火系统、自动消防炮、防烟排烟系统、应急照明及灯光疏散指示系统、灭火器等系统。一旦发生火灾，这些系统会第一时间自动响应，力争扑灭初期火灾或控制其蔓延，尽可能为群众疏散争取时间，提升人群的逃生可能性。例如，超高层建筑中的供水系统，一般采取重力供水系统，重力供水系统与其他的供水系统不同，重力供水系统可以立足于水位的压力，加压供水并确保火灾发生时全楼非消防电源中断的情况下，供水设备仍然能够继续使用。同时，这套供水系统十分安全，能够十分高效地发挥作用。但是，这套重力供水系统由于其结构的精密性、组织的复杂性，会对超高层建筑的维护与管理能力提出较大的要求，只有安全管理能力（包括运行、维保人员人员配备及其素质、设施设备维保经费）足够，才能够保障火灾发生时设备能够及时启动并投入使用。

2 超高层建筑消防安全技术存在的问题

2.1 火势蔓延速度极快

超高层建筑如果发生火灾，火灾蔓延速度将会十分迅速。出现这样的情况，其中的原因在于超高层建筑的储存容量相对较大，荷载能力强，而且其内部的结构与普通的建筑并不一样，存在更加复杂的特点。所以，在发生火灾时，如果建筑的防火分隔失效：如防火墙（隔墙）存在开口、楼层井道无防火封堵，火灾将迅速蔓延，甚至会发生“烟囱效应”，进而造成火势失控，形成立体的燃烧形态。能够对超高层建筑的火势产生影响的因素较多，其中最主要的外部因素就是风速，如果在发生火灾时，风速较大，则会助燃火焰，使火势蔓延的速度更快。而且，在超高层建筑中，越高的楼层就越会受到风速的影响，而且随着楼层的升高，风速对火势的影响也会逐渐加大。这样就会导致火势蔓延的速度有了飞速提升，如果不能做到有效的防火分隔，就会使整个建筑都被火势吞没，很难再进行扑救。在此情况下，需要相关消防人员更加注重控制火势的蔓延，如果发生火灾，需要将其蔓延速度控制住，以保障人群的疏散速度能够提升，不会由于火势太快而无法迅速疏散人群。

2.2 人员逃生速度缓慢

超高层建筑一旦发生火灾，因建筑内大多数人员不熟悉建筑布局，难免产生恐慌心理，影响疏散效率。超高层建筑疏散距离长、消防员相向而行的影响、因安全出口和楼梯间陌生环境和恐慌加大了踩踏伤害风险，因此，前室、楼梯间加压送风口风量、疏散照明照度直接决定疏散的效率。例如，超高层建筑的高度为160m，发生火灾的楼层在较高的位置，消防员从地面上至160m的高度需要最少10min的时间，而且还需要消防人员的训练程度十分高，各种意外情况的发生也会影响消防员的升顶速度。而且，在火灾现场会由于各种物品的燃烧，导致烟雾的形成，甚至还会释放毒气，毒气与烟雾蔓延在建筑中，只需要几分钟就能够在整个建筑中传播，所以，在此情况下，要想迅速地疏散人群，是十分困难的。有着较多的阻碍因素，就算是消防人员都十分难以行进，普通群众在此环境下逃生的概率十分小。

2.3 消防供水设施可靠性难以保证

在城市高速发展的过程中，逐渐建起了超高层建筑，这些超高层建筑将会对城市的发展与人民的生活水平产生积极作用，不仅节约土地使用面积，而且能够保障建筑中的设施更加全面。在这样的情况下，超高层建筑的消防安全问题需要更好的保障，只有这样，才能够进一步地推动城市安全与人民生活质量提升。超高层建筑的内部结构相对较为复杂，其中的共享空间面积较大，且存在着为数较多的管道井与电气竖井，合理布局相关管线是对设计人员的极大考验。供水设施应能确保消防水源能可靠送达救援部位：超高层建筑一般采用高低区加压泵分区接力供水并宜结合避难层设置；地区管道适当采用加厚管道；消防水泵房、加压供水转换层的接力设备应能自动巡检，超压防止设备和监控设备应能可靠工作。火灾发生的过程中，超高层建筑的火势扑救行动受消防用水保证率、火势蔓延速度等因素的影响。其他不可忽视的不可控因素也在应急预案考虑范围内：超高层建筑往往都位于市中心位置与热闹街区位置，道路违章停车行为、火灾引起的人员观望心理和恐慌情绪易造成交通拥堵，阻碍消防车迅速到达火场，对消防车的行进速度产生了极大的阻碍，对消防人员进行救援产生了极大的消极影响。如果起火位置在100m以上的位置，消防人员难以使用消防车进行登高扑救，灭火难度十分大。

2.4 消防设计存在隐患

超高层建筑的防火设计十分关键，不仅影响建筑防火性能，还关系到消防救援效率，也能够对人群的疏散逃生起到关键作用。当前，超高层建筑的防火设计并不够好，具有一定的安全隐患，影响其正常的使用与运转。首先，在超高层建筑施工的过程中，建筑和装修材料的选用和施工未能完全符合相关标准，施工单位的消防安全认识不全面，缺乏足够的消防意识，以至于超高层建筑物在进行施工时，忽视了一些火灾隐患，如果不能对其进行有效的预防，将很容易造成火灾的发生。同时，超高层公共建筑投入使用后因业主单位多，尤其要注重消防安全管理理念的宣贯。因各单位消防安全管理能力参差不齐、来往人员繁杂、消防设施维保水平受限，公共部位管理人缺失，安全隐患大大增加。其次，在超高层建筑建设的过程中，缺乏科学合理的防火设计，对某些关键的消防安全措施未落实到位（如施工临时灭火器、消火栓、临时消防水源等消防设备，施工过程中常缺乏重视，酿成施工过程中火灾事故）。另外，附设在高层建筑内的电气设备、配电房等设施应设置自动灭火系统和自动报警系统，并做好绝缘和防火封堵，此类工作应由有资质的施工单位组织相应人员施工，杜绝安装质量隐患。

3 超高层建筑消防安全技术解决策略

3.1 注重防火分区分隔

超高层建筑的消防安全需要进一步保障，只有使消防安全技术提升，才能够更好地促进建筑防火安全，使其使用能够更有保障。首先，需要在超高层建筑的消防设计阶段加强防火分区分隔的强度，设置防火的有效分隔区。分隔区中包括功能区、面积区、层间分隔与井道分隔等，针对规模较大、面积较大的超高层建筑，需要在建立消防安全体系时，考虑建筑的实际情况，实行防火分隔，保障在防火分区中能够有效控制火势，使其可以为人群的逃生争取时间，并进一步保障每个区域的职能能够正常使用，并在火灾发生时产生积极效果。例如，功能区中就需要依据不同的使用方向与不同的场所，完成不同效果的分区，使其能够物尽其用，在使用时产生极好的效果。另外，针对防火分隔需要更加积极地考虑其中所需的材料，由于一些楼道中会有管道穿过楼层之间，所以在进行材料的考虑时，需要更加注重材料的防火性，针对竖向管道应该使用耐火能力十分强的防火门与防火阀来进行分隔。例如，排水管道、电缆井等。采取这样的方式，能够为人群提供更多的疏散时间，同时，也能够尽可能地避免火势蔓延的速度过快，能够有针对性地进行灭火工作，使分隔产生效果。采取这样的方式，可以有效降低火势蔓延速度，增强防火分区分隔的效果，解决火势蔓延速度过快的问题。

3.2 注重先进消防设备使用

先进的消防设备对与火势扑灭而言十分关键，当代消防技术发展迅速，监控手段多样化，智能疏散系统、自动跟踪定位射流灭火系统、水喷雾系统广泛应用，为人员密集场所、大空间、电气绝缘性要求高的火场的初期火灾扑救提供了良好的物质基础；对此，需要在进行消防设备选择时，更加注重消防设备的质量与适配性。首先，在消防设备的选用方面，应该更加积极地选用先进、智能化的消防设备，采取先进的消防技术，严格地按照图纸进行施工与安装，确保消防设施能可靠、准确、及时、智能、便捷地投入使用。对有防火要求的建筑构配件、防火涂料或处理液等建筑或装修材料，需要采取抽样的方式检查，对其耐火等级等参数行进场检验，有疑问的需取样送检验检测机构检测验证。其次，需要结合超高层建筑的实际情况，完成对建筑防火系统的布控，同时，需要建筑设计各专业人员各通力合作，掌握火场条件下人员的心理，因地制宜地设置安全疏散设施，多方向多维度引导人员疏散。同时，参建单位要明确避难区域的照明设备，保障其避难区域能够更好地使用。

3.3 注重灭火战术策略

针对超高层建筑的灭火工程，需要更加强调灭火战术与策略，只有保障了灭火的战术能够更好地使用，才能够有效地促进火灾的扑灭。各单位应加强消防宣传、安全教育和演练工作，重视志愿消防队伍建设。当超高层建筑发生火灾时，消防人员应该更加冷静，主要以内部扑救为主要方式，外在扑救作为辅助，以加强灭火的效率。对此，需要在建造建筑物时，将供水系统进一步完善，使其拥有足够的水量，并在灭火过程中源源不断地供给，保障消防人员的水量充足。同时，内部扑救与外部扑救需要同时进行，并进一步地扩大灭火优势，使火势能够得到较好的控制，降低其蔓延速度。如果火势范围较大，已经覆盖了整个楼层，就需要针对这一楼层展开布控，从着火楼层的的上层与下层进行火势拦截，并有效地防止火势蔓延到其余楼层。如果火势范围十分大，已经扩展到了整个建筑楼的楼顶，就要避免火势蔓延到楼下，使其在楼顶处停止，避免影响相对较低的楼层。这就需要供水系统能够在多个楼层中被放置，不仅可以更加快捷地调动水源，而且可以十分有效地进行火势控制。在灭火过程中，最主要的就是救助被火灾困在建筑中的人群，使其能够尽快逃生。同时，消防人员需要更加理智地进行分析，使火势蔓延的趋势能够被掌控，并进一步完成对救援的分配与部署，尽可能快速地将被困人员解救，保证其生命安全，再进一步完成火灾扑救工作。

3.4 注重耐火材料的使用

在进行超高层建筑的消防设计时，需要提升建筑构配件、装饰装修材料的耐火性能，尤其是钢结构核心筒建筑构配件的防火技术措施、建筑幕墙材料、室内装修材料阻燃处理，才能更有效地提升建筑整体被动防火性能。对于有防火要求的隔墙、防火墙，混凝土墙体应送样检测满足并相应耐火极限要求；钢结构防火涂料应对照其技术文件参数施工，施工完成后抽样检测其耐火性能。其次，针对装修材料，需要更加注重室内各种涂料与耐火玻璃的选择，在超高层建筑中，流行采用玻璃隔墙作为疏散走道两侧隔墙，玻璃隔墙应为耐火隔热玻璃，必要时增设自动喷水灭火系统防护冷却；顶棚宜采用石膏板、外墙宜采用金属复合板或耐火玻璃幕墙等等A级装修材料，美观大方更兼顾安全。

4 结语

综上所述，超高层建筑在设计与建造过程中，需要提升建筑防火设计材料的性价比，严格把关消防相关产品质量，采用多种疏散方案和智能化设施。适当提升消防设施的冗余度，避免因局部防火设施能力不足降低建筑物主动防火性能。对此，需要综合考虑建筑材料、消防设施、应急疏散理念、消防救援能力、建设成本等要素。本文在针对超高层建筑消防安全技术问题进行研究后，提出了注重防火分区分隔、注重先进消防设备使用、注重灭火战术策略、注重耐火材料使用的策略，希望能够对超高层建筑的消防安全技术提升发挥积极作用。