浅谈高层建筑的防火设计

2022-09-10

改革开放以来, 随着社会经济的迅速发展, 城市人口持续增长, 高层建筑也在近几年如雨后春笋般在我国各城市涌现, 而高层建筑的消防安全此时就凸显得更加的明显, 如何在建筑设计中做好高层建筑的防火设计, 也成了摆在建筑设计者面前的一个值得思考的问题了。

1 高层建筑火灾的特点及隐患

1.1 人员多、疏散难

现代高层建筑的层数多、垂直距离大, 内部人员密集, 一旦发生火灾, 由于人们的本能, 逃生和恐慌心理在此时都显现出来, 大家都一窝蜂的涌向安全通道, 这时极易出现拥挤、踩踏情况, 使安全疏散成为一个较难解决的问题。

1.2 火灾蔓延快、火势猛

由于高层建筑内井道较多, 如电梯间、楼梯间、管道井、电缆井等, 一旦起火这些井道犹如一个个烟囱, 具有明显的助火效应, 它们不仅使大火蔓延途径增多, 而且会使火苗、烟气迅速遍及整幢大楼。

1.3 高层建筑火灾持续时间长, 危害面大

高层建筑内设备及构件多, 加之如果装修材料使用的大量是新型高分子复合材料, 就更加重了火灾负荷, 同时会产生大量的有毒烟气。在长时间高温作用下钢筋混凝土构件和钢结构均会因强度和钢度遭受破坏而出现建筑物的局部倒塌, 往往会造成更为严重的财产损失和人员伤亡。现代城市规模日益扩大, 人口众多, 建筑物密集, 发生火灾易波及到周围其他的建筑物。因此, 针对高层建筑的自身火灾隐患特点及与其他建筑物之间的防火安全关系, 应对高层建筑进行合理防火设计, 以免发生火灾时, 造成更大的经济损失和人员伤亡。

2 高层建筑防火设计的几点思考

2.1 高层建筑的防火间距和防火分区要设计的合理

防火分区和防火间距是建筑防火设计中必须考虑的问题, 尤其是在高层建筑防火设计中, 合理的防火分区可效地把火势控制在一定范围内, 阻止火势蔓延, 减少火灾损失, 并为火灾时人员逃生、消防扑救提供时间。防火分区[1]是指采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间、空间内防止火灾向该建筑的其余部分蔓延的局部区域。防火分区一般分为垂直分区和水平分区两部分, 大多采用防火墙、防火卷帘以及钢筋混凝土的楼板来实现。垂直防火分区应以一定耐火极限楼板及窗槛墙作耐火分隔, 对贯穿部分, 如中厅、自动扶梯、楼梯、电梯等, 而且须有相应耐火封闭措施。水平防火分区是指用防火墙、防火门和防火卷帘等防火分隔设施将各楼层在水平方向上分隔出防火区域, 以此来阻止火灾在楼层水平方向的蔓延。防火墙上不应开设除安全疏散门以外的其他门、窗、洞口, 可燃气体管道严禁穿越防火墙;建筑面积超过防火分区面积的较大空间和敞开式楼梯间及自动扶梯在适宜位置设防火卷帘, 防火卷帘由钢板或铝合金制作, 平时不影响建筑内空间使用, 发生火灾时可以自动落下将火势控制在最小范围内。

防火间距是指相邻两栋建筑物之间, 保持适应火灾扑救、人员安全疏散和降低火灾时热辐射的必要间距。防火间距应保证建筑物在发生火灾时, 其相临建筑在辐射热的作用下, 不加任何保护而又不被火侵入。高层建筑的主楼与主楼之间的防火间距不应小于13m, 主楼与裙楼之间的防火间距应不小于9m。

2.2 合理设计安全疏散楼梯

楼梯是垂直疏散通道的重要途径, 自动扶梯、电梯、扇形楼梯不能作为疏散楼梯使用。高层建筑的楼梯间形式应该设计成防烟楼梯、封闭楼梯间和室外楼梯, 这样不但能保证发生火灾时人员疏散到楼梯间在一定的时间内是安全的, 又能阻止火势蔓延。每个防火区应设置不少于两部的疏散楼梯, 疏散楼梯应分散布置, 这样有利于人员朝多个方向疏散, 避免火灾时人流拥挤的现象, 也可以防止两个疏散楼梯同时被烟火封堵的现象发生。楼梯间在各层的位置不应改变且应设有直通首层室外的安全出口。室外楼梯可作为辅助的防烟楼梯, 且具有良好的自然排烟条件。为了防止火灾时火焰从门内窜出而把楼梯烧坏, 《高层民用建筑设计防火规范》[2]规定室外楼梯和每层处平台, 应采用非燃烧材料制作, 平台的耐火极限不应低于1h。

2.3 设计好高层建筑的防排烟系统

发生火灾时, 一方面是火焰伤人, 另一方面火灾引发的大量烟气也是造成人员死亡的重要原因。为了有效控制火灾烟气的流动蔓延, 减少扑救工作难度, 应合理设计高层建筑的防排烟系统。设计时应首先划分防烟分区, 防烟分区不应跨越防火分区, 每个防烟分区的面积不应超过500m2, 当用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时, 每个防烟分区应分别设置排烟口, 排烟口应尽量设在防烟分区的中心部位, 至该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m, 同一分区内设置数个排烟口时, 要求所有排烟口能同时开启, 排烟量等于各排烟口烟量的总和[3]。防排烟系统的另一方面是设计排烟风道, 排烟风道也不能穿越防火分区, 而且必须用耐火材料制做, 要求安装牢固, 并具有良好的气密性, 厚度按排烟风道不同风速选定, 竖直穿越各层的竖风道宜设在管道井内或采用混凝土风道[3]。防排烟方式常用的有自然排烟、加压送风排烟和机械排烟, 在不具备自然排烟条件的楼梯间、前室设置独立的机械防烟系统, 分别给防烟楼梯间及其前室、消防电梯井及其前室或合用前室加压送风, 以造成一个压力差, 防止烟气侵入这些通道, 以保证火灾时这些安全疏散设施的安全。

2.4 合理的设计消防电梯和避难层

当发生火灾时为保障消防人员安全, 必须切断电源, 平时使用的工作电梯全部停止运转, 只有靠消防电梯才能及时进行扑救活动。此时消防电梯则成为运送消防人员、消防器材尽快抵达火灾现场, 抢救伤员撤离的一种交通工具, 同时为扑救火灾赢得时间。消防电梯井应单独设置, 并且要分别设置在不同的防火区内;消防电梯数量也应结合高层建筑的面积合理设置。消防电梯还应在井底设置排水设施, 避免火灾时大量水流进电梯, 使消防电梯不能使用。

高层建筑楼层多, 人员密集, 火灾时很难保证人员能在较短时间撤出现场。加之火场各种意外堵塞等情况, 高层建筑防火设计时有必要考虑在适当的位置设计临时避难的防火避难层。避难层的设置, 可以缩短避难人员的垂直疏散距离, 发生火灾时不用完全撤离火场, 而只需走几段楼梯即可到达安全区避难。两个避难层之间不宜超过15层, 疏散楼梯必须设计在避难层转换, 但经转换后的疏散楼梯间不能改变方向, 而需直达室外地面。避难层净面积应能满足避难人数要求, 一般按5人每平方米计算。避难层应设消防电梯出口、消防专线电话、并应设有消火栓和消防卷盘。避难层的建筑装修材料应采用非燃烧体, 严禁可燃气体管道穿过避难层。