建筑防火技术在高层建筑设计中的应用探究

摘要：在现代都市中，高层建筑作为城市天际线的主要组成部分，为人们提供居住、工作、休闲的空间。然而，由于高层建筑的结构特点和人员密集度高，一旦发生火灾，其对人员生命安全和建筑财产的威胁将显著增加。因此，如何在高层建筑设计中科学应用防火技术，成为建筑行业亟待解决的重要问题。本文将探讨在高层建筑设计中应用防火技术的措施，确保高层建筑在火灾发生时能够迅速、有效应对，最大程度降低潜在损失。

关键词：建筑防火技术；高层建筑；设计

引言

随着城市化的不断推进和建筑结构的不断演进，高层建筑已成为现代城市中不可或缺的重要组成部分。然而，由于其特殊的设计和功能需求，高层建筑面临着严峻的火灾风险。火灾不仅对建筑本身构成巨大影响，更威胁到居民和办公人员的生命安全以及周边环境的稳定性。因此，建筑防火技术在高层建筑设计中的应用显得尤为迫切和重要。

一、高层建筑火灾特点

（一）对救援装备要求较高，扑救难度大

高层建筑通常有多层楼，而且楼层之间的高度差异较大，这使得救援人员在救援过程中需要应对不同高度的火源和被困人员，要求携带更灵活、多功能的救援工具和装备。在高层建筑中，楼梯和通道可能是狭窄的，这会影响救援人员的行动，适用于狭小空间的装备和工具变得至关重要，同时需要确保能够快速而安全地将被困人员转移出危险区域。高层建筑的结构通常更为复杂，火源位于不同的楼层或建筑部分，需要有能力迅速定位和扑灭火源的装备。水源的获取对于扑救火灾至关重要。在高层建筑中，水源可能受到限制，因此救援人员需要携带足够的水源或具备利用周围资源的技能，如利用消防设备或外部水源。在高层建筑中，救援人员之间的沟通可能受到建筑结构和信号传递的限制，因此装备需要具备可靠的通信功能，以确保救援团队之间能够协调行动。^[1]

（二）火灾蔓延速度较快，蔓延方式多

高层建筑内部通常包含多层楼梯、电梯井、管道等垂直通道，火灾可以通过这些通道迅速向上或向下蔓延，使火势迅速扩大。外墙材料可能采用复合材料、玻璃幕墙等，这些材料在火灾中可能快速燃烧，促使火势向外蔓延。电气设备众多，电线、电缆等可能成为火源，火灾在这些电气通道中传播的速度较快。高层建筑通常配备强大的通风系统，火灾可以通过通风系统传播。在风力的作用下，火灾烟雾和火源可能迅速传播到其他楼层，加剧火势。高层建筑由于高度差异，形成气流和气压差异，这有助于火灾迅速传播。火灾产生的热气流可以通过楼梯井、电梯井等通道迅速传递。

（三）建筑内部人员集中，疏散难度大

如果建筑内部的疏散通道数量不足，无法满足大量人员快速疏散的需求，那么人员将不得不在有限的通道中排队，延缓了整个疏散过程。缺乏清晰的标识和紧急出口指示导致人员在混乱中迷失方向，增加了疏散难度。良好的标识系统有助于指引人员迅速找到安全通道。高楼层和垂直疏散使疏散变得更加复杂，尤其是在没有适当紧急疏散设备的情况下，人员需要通过楼梯、电梯等逐层疏散，增加了疏散时间和难度。如果建筑内部人员缺乏定期的紧急疏散演练，他们可能不熟悉逃生程序，导致在紧急情况下疏散效率降低。^[2]

二、建筑防火技术在高层建筑设计中的应用

（一）选用有防火性能的材料

在高层建筑设计中应用防火技术时，选择具有良好防火性能的建筑材料至关重要，有助于提高建筑的整体防火能力，降低火灾对建筑结构和人员的威胁。防火砖和防火混凝土具有优异的耐火性能，能够在火灾发生时长时间保持结构完整性。防火涂料应用于建筑结构表面，提高结构材料的防火性能。对木质结构和其他易燃材料的表面进行涂覆，以提高其阻燃性能。在电气线路和设备等易点火区域，使用阻燃绝缘材料，降低火灾风险。在通道和防火墙上使用金属防火门窗，以阻止火势扩散。针对需要透明材料的区域，可以选择防火玻璃，它在一定时间内能够抵挡火灾。在建筑外墙等易燃区域，使用阻燃复合材料，提高外墙的整体防火性能。在结构设计中使用具有防火性能的结构复合材料，提高建筑结构的耐火能力。^[3]

（二）合适的防火间距和防火分区

防火间距是建筑设计中关键的安全要素，用于控制火灾蔓延，保障建筑及其周围区域安全。科学的防火间距涉及到高层民用建筑之间以及高层建筑与相邻高层建筑裙房之间的要求，旨在减缓火势传播速度，提供足够的时间供人员疏散和救援。高层民用建筑之间的防火间距不应小于13米，在高层建筑之间需要保持一定的水平距离，以减缓火灾蔓延。高层建筑与相邻高层建筑裙房的防火间距不应小于9米。裙房是指建筑底部的一层或几层，通常作为建筑的基座或装饰，保持高层建筑与相邻高层建筑裙房之间的一定防火间距同样有助于限制火势传播，减小火灾对邻近建筑的影响。这些规范旨在提高建筑的火灾安全性，保护人员的生命财产安全以及为消防救援提供更有利条件。

防火分区是将建筑内部划分为相对独立的区域，每个区域应具备一定的防火能力，有助于防止火势迅速蔓延，使火灾受控于一个特定区域内。在每个防火分区内，必须设计足够数量的紧急出口，并确保这些出口通向安全区域，出口的位置和宽度应符合法规标准，以应对不同紧急情况。防火分区内的疏散通道和出口需要配备应急照明系统，以确保在火灾情况下仍能提供足够照明。同时，清晰的紧急出口标识也是防火分区设计的重要组成部分。防火分区设计需要综合考虑建筑的结构、功能、人员流动性等因素，以确保在火灾发生时能够最大程度保障人员的生命安全和財产安全。^[4]

（三）合理的疏散通道规划

垂直方向疏散系统通常涉及到楼梯、电梯和其他垂直方向上的逃生设备。楼梯宽度应足够容纳预计的人流量，通常应符合建筑法规标准，坡度也需要符合规定，以确保人员能够轻松、迅速下楼。安装扶手以提供额外支持和安全性，扶手设计应考虑到所有人的需求，包括残障人士。在高层建筑中，应考虑使用防火电梯，电梯通常具有防火墙和防烟措施，以提供更安全的疏散通道。制定明确的电梯使用策略，通常在火警时会禁用普通电梯，但防火电梯仍然可用于特殊需要，例如残障人士疏散。在垂直疏散系统中考虑残障人士的需求，设置残障人士专用电梯和坡道，以确保他们能够安全疏散。在设计中考虑防烟楼梯间和电梯井，以减少烟雾对疏散的影响。在疏散楼梯和电梯井中安装紧急照明系统，确保在火灾等紧急情况下提供足够照明。在楼梯口和电梯出口设置清晰的紧急出口标识，以引导人员正确疏散。^[5]

水平方向的安全疏散设计包括建筑内的水平通道、走廊、门、出口等元素，确保在紧急情况下，人员能够安全、快速从建筑内水平方向疏散。应保证水平通道的宽度足够容纳预计的人流量，以防止拥堵。确保通道布局简单、直接，避免过多的弯曲和转角，通道的设计应考虑建筑内不同区域的布局，确保通道贯穿整个建筑。确保建筑内有足够的紧急出口，数量应根据建筑规模和人员容量而定。出口门的宽度应满足法规要求，确保在紧急情况下人员能够快速通过。

（四）避难层设计

避难层是建筑防火设计中的一项重要措施，其目的是提供人们在火灾或其他紧急情况下的安全避难场所，以等待救援或寻找其他逃生通道。避难层通常设置在建筑中间或靠近楼梯和电梯通道的位置，以确保居民能够迅速到达，在高层建筑中通常每隔几层设置一个避难层。^[6]

避难层设计涉及不同的维护方式，可以分为敞开式、半敞开式和封闭式三种类型。第一，敞开式避难层设计。在这种设计中，避难层四周不需要安装维护构件，使结构设计相对简单，投资较小，具有较好的防御能力。第二，半敞开式避难层设计。在四周设计1.2米以上的防护墙，上半部分设计窗户，使用固定的金属百叶窗。窗户可以提供通风和自然排烟，具备一定的阻挡效果。第三，封闭式避难層设计。四周采用耐火防护墙设计，搭配独立排烟系统。外墙和隔墙一般不需要开窗，如需要开窗则需使用甲级防火门窗。高度封闭，具备较强的阻隔火势和烟雾的能力，可搭配独立排烟系统提高安全性。^[7]

避难层的设置数量应根据建筑高度和人员容量来确定，确保足够多的避难层以容纳所有居民。避难层应有有效的通风系统，确保空气流通，减少烟雾对居民的影响。在避难层设置滤清设备，以提高空气质量，防止有毒烟雾进入。避难层的结构应采用耐火材料，以防止火势扩散。避难层应设计成能够有效隔离烟雾的空间，防止烟雾对避难层的侵入。避难层应配备有备用电源的紧急照明系统，确保在停电情况下仍然能够提供足够照明，明显的紧急出口标识和避难层入口标识应该设置在合适位置，以方便居民找到。在避难层设置紧急广播系统，以向居民提供重要的指导和信息。在避难层配备通信设备，确保居民能够与救援人员或其他避难层的人员保持联系。

（五）完善消防设备系统

在防火设计中，完善消防设备系统是关键之一，帮助提高建筑物的火灾安全性，及时发现、控制和扑灭火灾。高层建筑中的自动火灾报警系统应具备高度的灵敏性，能够迅速检测烟雾、温度或其他火灾迹象，报警系统应能够实时联动附近的消防部门，通过自动报警，使得消防人员能够尽早介入。将建筑划分为若干个独立的区域，每个区域配备独立的火灾探测器和控制面板，以便精确定位火源，可以考虑将火灾报警系统与建筑内其他系统（如楼宇自动化系统）进行联动，以提高火灾发现和响应的效率。

自动喷淋系统在火灾初期可以迅速投入使用，帮助控制火势蔓延，提供宝贵的时间用于疏散和灭火。针对高层建筑的特殊性，可以考虑在特定区域（如电梯井、机房等）增加自动气溶胶灭火系统等措施。消防设备应该设置在显眼易找到的位置，如走廊、楼梯口等，确保人员能够在紧急情况下迅速找到并使用。考虑采取措施预防破坏行为，以确保消防设备在需要时处于正常工作状态。

（六）防火墙的设计和应用

防火墙在高层建筑设计中发挥着至关重要的作用，它可以有效隔离火源，控制火势蔓延，提供安全的疏散通道，保障建筑防火工程的实用性和居民的安全性。防火墙应与建筑结构紧密连接，防止火势通过隐蔽通道传播。防火墙的厚度应根据建筑高度、用途、周围环境等因素确定，防火墙的厚度越大，其防火性能越好。防火墙的材料应选用耐火性能优异的材料，在防火墙表面可考虑使用阻燃涂料，提高其耐火性能。防火墙应与建筑内的自动火灾报警系统、自动喷淋系统等消防设备进行联动，实现自动防火和扑救火灾。在防火墙设计中，考虑与建筑内的排烟系统配合，确保在火灾情况下能够迅速排烟，提高疏散通道的可用性。^[8]

建筑物内的防火墙不宜设置在转角位置，在转角位置设置防火墙可能导致两个问题。首先，防火墙在转角位置可能受到建筑结构的制约，影响其完整性和稳定性。其次，转角位置通常是建筑内部的复杂区域，设置防火墙可能增加施工难度。可以选择在转角附近的合适位置设置防火墙，确保其结构的完整性。为了防止火势从一个房间传播到另一个房间，内转角两侧墙上的门窗洞口边缘的水平距离不应小于4米，保障防火墙的隔离效果。在设计中，需要考虑门窗的位置布局，以确保它们不会对防火墙的完整性造成影响。

结语

高层建筑不仅是城市的标志性建筑，更是千万家庭的生活和工作场所。高层建筑的复杂性要求我们在防火设计中采用综合性的应对策略，只有全面考虑防火分区、自动火灾报警系统、建筑材料的防火性能等，才能提升整体防火性能，为居民创造更为安全的居住环境。未来，随着科技的发展和社会需求的变化，建筑防火技术将继续迭代和演进。期待建筑行业在设计实践中深度融入先进的防火理念，为高层建筑营造更为安全、可持续的发展环境。

参考文献

[1]冯卫平.基于建筑防火技术在高层建筑设计中的应用[J].大众标准化，2022（13）：56-58.

[2]杨万红.建筑防火技术在高层建筑设计中的应用[J].中国建筑装饰装修，2022（09）：93-95.

[3]宋作俊.建筑防火技术在高层建筑设计中的应用[J].中国新技术新产品，2021（12）：136-139.

[4]房艳.高层建筑防火技术探究[J].科技创新与应用，2020（09）：154-155.

[5]赵昕.建筑防火技术在高层建筑设计中的应用探讨[J].决策探索（中），2020（03）：32.

[6]曹艳艳.探讨高层建筑防火与疏散设计技术[J].中国新技术新产品，2015（09）：161.

[7]魏潇.高层建筑防火技术及安全疏散设计[J].科技创新与应用，2014（20）：221-222.

[8]王林.初探高层建筑防火与疏散设计技术[J].科技资讯，2014，12（06）：61.

作者简介：周隽（1982- ），男，汉族，四川成都人，本科，工程师，研究方向：建筑审核（消防监督）。