高层公共建筑消防安全设计要点分析

陈 刚

（巢湖市城市防洪排涝管理站，安徽 合肥 238000）

0 引言

近年来，社会经济持续发展，中国棚户区改造与城市化进程加快，以多层建筑与低层建筑作为常规城市建筑的代表，已无法满足日常生产生活需要，一幢幢高层建筑逐渐成为一个城市的标志，一方面为城市节省土地资源，另一方面又减轻城市人口住房压力，给城市绿化及生产生活带来更大空间。但是在高层建筑日益扩大的今天，它的防火问题却成了消防领域乃至建筑界急需解决的一个棘手问题。

王梦瑶[1]通过分析高层建筑火灾特点指出：高层建筑的建筑高度极高，一旦发生火灾，火灾走势的途径较多，容易造成立体火灾，极容易发生蔓延。并且火势蔓延较快的同时，高层建筑由于具有一定的高度，其风速也在逐层加大，因此火势不易控制，故而提出了完善消防施工质量的保障体系的建议。郝广雨[2]认为高层建筑内部复杂，疏散困难。当电梯不能使用时，人们不易逃生，只能躲藏。同时外围防护物易坍塌，一旦发生火灾，在相应的时间内，易失去承重能力而坍塌，对人员造成危险，因此该文对完善消防施工企业的人才队伍，进行了强调。吴振坤[3]经实际调研发现，救援难度大。扑救高层建筑火灾具有较大困难，消防车高度不够，难以接近起火点，当造成大面积火灾时，消防水量容易不足，如果没有安装消防电梯，消防人员不易及时到达起火点进行扑救，其火势会随时间而加大，其危险系数也会增加。因此该学者呼吁相关部门要增强协调机制，发挥监理单位职责，并相应地加大政府监管力度。通过以上相关研究可知，目前在学术上，关于高层建筑的消防问题已经引起不少学者的重视。

但是目前在关于高层建筑的研究方面，对于公共建筑的研究却多是从战略以及政策上提出相关建议，缺少相关施工工程中需要注意的事项，基于此，本文主要讨论高度超过50m 不超过100m 的公共建筑，系统分析了建筑工程项目的消防安全需求，并在设计的过程中通过技术应用的形式确保消防安全需要的全面达成[4]。

1 建筑消防安全的重要性

1.1 工程管理层面

消防安全是一般民用建筑中安全管理的重要一环，对消防安全相关设计开展能够有利于“预防为主”的目标全面达成。因此定期进行质量审查，让所有参与质量控制的员工都会参加会议，可以有效提升管理层对于建筑消防安全的重视；

1.2 建筑经济管理角度

消防安全问题对于建筑整体经济管理而言是尤为重要的，若存在设计失误的情况，则后续进行工程改造或问题处理产生的经济损失不可估量。因此加强质量协调体系，比如从内部协调入手，对诸如喷水、气体灭火、自动火灾探测器、连接系统等进行精细化管理，从外部入手，对土建、机电安装、装修技术等相关实施单位做好协调调动，才可以将财务成本降至最低。

1.3 社会影响角度

建筑消防安全问题一旦发生则造成的不良社会影响是十分严重的，甚至可能引发大规模的财产损失和人员伤亡事件。故而规范质量责任制度，明确质量验收制度，对于降低安全事故的发展尤为重要。

2 消防安全设计构成与技术内容

2.1 建筑工程

在建筑设计时，高层公共建筑涉及消防安全方面主要有各楼层的平面布置，建筑构配件的耐火极限以及建筑保温等；

其中，建筑各楼层的平面布置设计尤其重要，因为这是保证火灾时人员能够安全撤离的基本保证。因此在对公共建筑进行设计前，首先要根据建筑的使用性质来进行总体规划，比如商业建筑和医疗建筑对人员疏散距离的要求就完全不同。设计时，要根据这些功能需求各异的高层建筑综合考虑建筑内的疏散走道宽度、楼梯宽度、各房间的面积及疏散门数量、各房间最远点至疏散门的距离、电梯前室或消防电梯前室的使用面积等；

而在关于建筑构配件的选择上，要充分考虑其建筑材料的耐火极限，尤其要注意疏散走道两侧的墙体、防火门的选用、消防电梯或普通电梯层门的耐火极限等等；

至于建筑保温导致的火灾风险，更是公共高层建筑进行设计施工时需要注意的关键点。例如2010 年11 月15 日上海市静安区胶州路的教师公寓的火灾、2022 年9 月16 日湖南省长沙市芙蓉区的中国电信大楼火灾，都是因为建筑保温材料选择不当而导致的火灾发生。所以在设计时，对于高层公共建筑的外墙保温材料应该严格按照《建筑材料燃烧分级》（GB8624-2012）规范要求一律选用燃烧性能为A 级的保温材料[5]。

在对高层公共建筑进行内部装修设计时，对于有些部位如隔断、固定家具、装饰织物等的选择，不仅要根据《建筑材料燃烧分级》（GB8624-2012）规范要求进行规范施工，同时也要充分考虑到高层公共建筑自身的特点，比如在对医院高层建筑进行设计时，尽量不要选用燃烧性能为B3的装修材料。

2.2 电气工程

电气工程是高层公共建筑的重要组成部分，消防安全设计部分对弱电工程和强电工程均有涉及。

在设计过程中需要考虑的是，对于强电部分，首先需要保证消防设备用电的负荷等级要达到一级。一般来说，正常情况下消防用电设备和一般的用电设备使用的是同一路电源，但是当发生火灾时，常用电气设备的电源会被切断，可是消防用电设备，比如防排烟风机、消防电梯和消防水泵等都却依旧要保持正常工作，所以对用电负荷的要求比较高，必须做好充足的设计，由此满足高层建筑的消防基本需求；

对于弱电部分，主要包括火灾自动报警系统和应急照明和疏散指示系统。火灾自动报警系统主要实现的是预警和联动控制的功能，在发生火灾时，这套系统的作用举足轻重，所以要特别重视。根据火灾时的实际情况，设计时为了保证整个系统的正常运行，选用的报警系统的线路均应为耐火及低烟类型；应急照明和疏散指示系统的主要作用是在火灾时正常的照明被切断时，人员能够安全疏散的重要保证，其作用不言而喻。设计时尤其要注意应急照明灯具和疏散指示灯具的位置布置应利于人员的紧急疏散以及灯具的电压等级选用以及供电电源的可靠保证等。

2.3 给排水工程

根据火灾的特点分析可知，火灾一般都是在初期还未蔓延开来的时候进行扑灭才能达到最佳的效果，所以如何保证火灾初期的消防用水是首先需要考虑的问题。

消防用水主要包括室内外消火栓和自动喷淋系统，对于室外消火栓用水，一般都是由市政供水管道进行保证，而室内消火栓和自动喷淋系统的用水，考虑到水量和水压的问题，一般都是通过储水的方式保证。

对于高层公共建筑来说，整个建筑内部的消防用水一般都应采用临时高压系统，这套系统中屋顶设置消防水箱以保证火灾初期的消防用水的用水量和水压，而设置在建筑内的消防水池，则是扑灭火灾时的消防用水强有力的保证。所以在进行设计时，首先要考虑消防用水量来确定消防水池的容积，就本文讨论的公共建筑而言，消防用水的用水量需求可参考表1。

表1 消防用水量计算参考值

其次对于自动喷淋系统的系统选型，设计时一定要注意高层公共建筑所在地的平均气温情况来具体选择湿式系统、干式系统或预作用系统等；而喷头在设计选用也是同样的道理。

2.4 暖通工程

火灾时，对人体伤害很大的就是燃烧时产生的有毒烟气，从消防设计的角度来说，防排烟工程的主要作用就是如何防止这些有毒烟气在火灾时对正在疏散的人产生伤害。在设计之初，首先要全面了解防排烟系统的功能。简单来说，防排烟系统主要分为防烟系统和排烟系统。

2.4.1 防烟系统

防烟系统的主要作用是防止火灾发生时烟气对于人员疏散必须经过的前室和楼梯间的侵袭，对于高层公共建筑而言，前室和防烟楼梯间均应设置机械加压送风系统，设计时对送风系统风机的选型，加压送风口的位置布置都要结合建筑的布局而进行，设计时尤其要注意的是机械加压送风系统的送风量要满足走廊至前室至楼梯间的压力呈递增分布的要求，同时也要注意余压值设计，余压值过高会对人的健康产生危害，过低又达不到预防烟气侵扰的要求；通常情况下，前室和走道之间压差宜为2～30Pa；楼梯间与走道之间的压差宜为40～50Pa。具体的加压送风量应经过计算确定时，但是计算时要考虑门洞以及常闭送风阀的漏风量。同时设计送风管道时，对于相关材料的选择也需要特别注意，如管道不应使用土建风道且耐火极限要满足《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）规范要求。

2.4.2 排烟系统

通常情况下，高层公共建筑地上房间的排烟设计优先采用自然排烟方式。在设计时，无论采用自然排烟还是机械排烟，应注意同一个防烟分区应采取同一种排烟方式，同时进行防烟分区的划分时，要结合建筑内部的平面布置进行，且防烟分区不应跨越防火分区。设计为自然排烟时，要注意自然排烟窗（口）的设置位置要能满足防烟分区内任何一点到最近的自然排烟窗（口）的距离不能大于30m 的要求，且要设置手动开启装置，同时还要注意自然排烟窗（口）的有效开启面积应该能够满足《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）规范要求[6]。

高层公共建筑有些场所必须设置机械排烟设施，比如建筑的地下部分以及大空间办公或商业场所。在对以上这些场所进行机械排烟设计的时候：（1）要明确的是防烟分区的划分是通过挡烟垂壁、结构梁还是隔墙进行，储烟仓的高度是否满足《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）规范要求；（2）排烟系统应竖向分段独立设置以及固定窗的设置，至于固定窗的设计，规范上有明确的要求；（3）排烟口不宜离安全出口的距离过近。

另外，根据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）规范要求，高层公共建筑除了地上部分的走道和面积小于500m2的房间外，设置了机械排烟的地方应该设置补风系统，补风量设计不应小于机械排烟量的一半；如果补风系统是通过机械补风口而非自然补风的话，还要注意补风口的风速设计不宜过大，尤其是人员密集场所不宜大于5m/s。

无论是机械排烟系统还是机械补风系统的管道设计，实际在消防验收过程中，经常发生防排烟管道的耐火极限不满足要求，后期整改花费了很大的人力物力财力，所以在设计时应该重点注意。

3 关于建筑消防安全设计的创新思考

对于大型建筑工程项目而言，消防安全是能够保障建筑在特殊情况下的整体安全性，上文中对于建筑消防安全设计的相关技术要点进行明确，从实际应用的角度来看，仍有相当一部分工程项目存在消防安全设计不到位，因此笔者在展开研究的过程中，也同步考虑到可针对上述问题提出一定的创新思考。

（1）对于多种新兴技术的应用，我国信息化技术、计算机科学技术等前沿技术形式处于世界领先水平，相关技术体系也为各行各业的多种疑难问题提供了较为完备的应用解决方案。对于建筑工程消防安全的若干问题而言，同样可利用新型技术形式优化当下管理。譬如BIM 技术作为建筑工程领域发展较为成熟的一种信息化管理技术，实际上可应用在建筑工程消防安全设计工作当中，其所具有的三维模型转换以及高密度信息管理的能力对于复杂工程项目的消防安全效果评估、平行设计方案选择具有指导意义。

（2）从行业技术体系以及《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）规范标准的要求，我国具有较为完善的工程技术管理体系和行业法规，但在实际应用过程中，从消防安全设计的角度来看，技术体系所指引的一系列内容仍然不够细化，在实际应用当中仍存在参考不充足的问题。这就导致了有相当一部分工程项目从《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）规范标准的层面上消防安全满足要求，但在实际应用过程中仍具有一定的表现缺陷，从而造成了安全问题。因此可针对行业实际应用，细化当下现有技术标准及行业规范，确保在工程项目设计过程中能够对相关内容形成完善参考。

4 结论

建筑工程项目的消防安全需要多种工程形式的共同保证，在设计过程中也需按照实际工程项目的需求、应用正确的技术体系才能够确保消防安全需求的全面落实，保障建筑整体使用品质及人员财产安全。从行业发展的角度来看，我国关于工程安全的重视程度正在逐步提升，同时在建筑工程市场需求方的角度也对安全问题逐渐重视。本文所述内容主要是围绕着建筑工程项目安全设计所展开的，力求最大限度地保障工程消防安全，为行业健康发展保驾护航。