浅析高层建筑中的防火设计措施

关键词：高层建筑 防火设计 措施 

　　随着城市化进程的不断加快，各大城市和中心城镇的高层建筑如雨后春笋般不断的增多，在这一个过程中，高层建筑的火灾也越来越得到人们的重视。高层火灾的预防是关系到人们的生命财产安全的大事，不容忽视，所以，对建筑物的结构抗火性能的研究被提上了比较重要的议程中来。高层建筑物通常是钢筋混凝土结构和钢结构，按照之前对于这些结构的研究来说，这些结构都会随着温度的变化而出现力学性能的变化。在温度超出它们的承载力度的时候就会使得它们自身的弹性和强度不断的降低，随之造成的结果就是恶化火灾的可能性大大增加。高温对建筑物的影响不仅是会导致其性能和耐火能力的降低还会造成不等的建筑物温度变形或者截面应力重分布。也就是说，温度升高的时候由于混泥土的受热比较慢，建筑物内部的温度不会骤然增加，而是会使得截面上的温度有高有低，由此危及结构的安全性[1]。 

　　1.高层建筑火灾特点 

　　1.1火灾蔓延途径多、速度快 

　　首先，受气压和风速的影响，高层建筑内空气流动快，一些小火星在高层建筑内部都易发展成火灾。其次，大多数高层建筑都设有多而长的竖向管井如电梯井、管道井、电缆井、排风管道等，一旦室内起火，这些竖直通道的烟囱效应就会使烟火很容易由建筑物的下层蔓延到上层。第三，高层建筑中大多存在玻璃幕墙。发生火灾时，玻璃幕墙很快会因达到耐火极限而破碎，从而成为火势蔓延的通道。 

　　1.2 人员集中且疏散困难 

　　高层建筑平时主要的垂直交通工具是电梯，但火灾时必须停止使用，因此高层建筑在火灾情况下唯一的疏散设施只有楼梯。而实验表明，在一座 50 层的建筑内通过楼梯将人员全部疏散需要 2 小时，这种疏散速度显然极易造成人员重大伤亡。其次，火灾中烟气在竖直方向上的流动速度是人员疏散速度的100 多倍。人员疏散又与烟火蔓延方向相反，人们不得不在烟熏和热气流的烘烤中疏散，这就进一步增加了疏散的艰巨性和危险性[2]。 

　　1.3 火灾扑救难度大 

　　首先，救火登高困难。其次，灭火用水量大，供水困难。高层建筑发生火灾时，由于受水带耐压强度和消防车供水高度的影响，常因水供不上而贻误灭火战机。 

　　1.4 起火原因多 

　　首先，高层建筑功能复杂，电气化和自动化程度高，用电设备多且用电量大，漏电、短路等故障的几率增加，容易形成点火源。其次，由于室内人员多，人为因素引发火灾的机率也会相应增多。第三，建筑物的内部装修材料中可燃化工建材所占比例很大。 

　　2.1 防火间距 

　　为防止火势通过辐射热等方式蔓延，建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于 6米，它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9 米。高层建筑因火灾时疏散困难，云梯车需要较大工作半径，所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米，同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多，防火间距应加大，如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10 米，三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于 12和 14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房，应远离建筑物。 

　　2.2 防火分区 

　　建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区，即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150米要设防火墙，分区的最大允许面积为 2500 米；三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100 米、1200 米和 60 米、600 米。一、二级防火等级的高层建筑防火分区面积限制在1000 米或 1500 米内，地下室则控制在500米内。防火墙应为耐火极限4 小时的非燃烧体，上面如有洞口应装设甲级防火门窗，各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘，用水幕保护。 

　　2.3 安全疏散通道出口 

　　为减少火灾伤亡，建筑设计要考虑安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于两个，影剧院、体育馆等观众密集的场所，要经过计算设置更多的出口。楼层的安全出口为楼梯， 开敞的楼梯间易导致烟火蔓延，妨碍疏散，封闭的楼梯间能阻挡烟气，利于疏散。防烟楼梯间因设有前室，更有利于疏散。高层建筑须设封闭的或防烟的楼梯间，楼梯间应布置成有两个疏散方向。超高层建筑应增设暂时安全区或避难层，还可设屋顶直升飞机场，从空中疏散。疏散通路上应设紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。 

　　2.4 室内消火栓的设置范围 

　　（1）高层建筑的主体及裙房内；（2）消防电梯前室或与防烟楼梯间的合用前室内，方便消防队员尽快利用消火栓向火灾发起进攻和开辟通道；（3）避难层内设置用于人员自救保护；（4） 屋顶或直升飞机停机坪处，用于检查消火栓压力和防止火灾蔓延至顶层及保护人员的作用；（5） 室内消火栓箱内应设消防卷盘，用于非消防专业人员扑救初起火灾。 

　　2.5 室内消火栓设置的技术要求 

　　（1）消火栓充实水柱需经水力计算，且不小于 13m，以避免浓烟高热对灭火工作的影响，又能保证消防队员正常使用；（2） 消火栓间距在高层内不大于 30m，在裙房内不大于50m，保证两股充实水柱同时到达同层内任何部位；（3）采用分区给水系统，有串联供水和并联供水两种方式，当消火栓栓口处的出水压力大于0.5Mpa 时，应设减压装置；（4）屋顶水箱。为了保证初起火灾时消防用水量和消防水压的要求，超高层建筑屋顶水箱设置高度应满足最不利点消火栓静水压力0.15Mpa。不能满足时，应设气压水罐或稳压泵等增压设施。如是并联给水方式，其分区消防水箱的容量应与高位消防水箱的容量相同，发生火灾时，消防水泵供给的消防用水应进入高位水箱，而串联给水方式中是允许的。 

　　总之，高层建筑因其火灾蔓延途径多、速度快，人员集中且疏散困难，火灾扑救难度大，起火原因多等火灾特点而备受消防行业关注。在设计好主动防火措施和被动防火措施的基础上，我们应该特别注重高层建筑防灭火新技术，以解决目前高层建筑火灾中尚不能很好解决的技术问题。在消防技术日新月异的今天，我们有理由相信，在不久的将来将有更好的防火技术和防火措施投入到高层建筑防灭火的领域之中，为高层建筑的火灾安全提供更加完善的保障。 

　　参考文献： 

　　[1]赵英然.智能建筑火灾自动报警系统设计与实施 [J].北京市公安局消防局，2005. 

　　[2]霍然，胡源等.建筑火灾安全工程导论[M].中国科学技术大学出版社，2009.