高層建筑防火中性能化設計方法的應用

趙雪飛

：近年來，隨著我國人口數量的不斷增加，城市化建設進程腳步的加快，為節約建筑占地面積的使用，我國高層建筑越來越多。由于高層建筑自身建筑特點及在建筑施工中使用了大量的可燃性材料，并且內部存在大量的線路，使得高層建筑中存在著較大的安全隱患，容易造成火災事故的發生。因此，人們對高層建筑中防火設計提出了更高的要求。本文分析研究了高層建筑防火中性能化設計方法的應用，以期提高高層建筑的防火安全系數。

：高層建筑;防火;設計方法

在城市化建設不斷增快的背景下，高層建筑設計是現代化城市快速發展的時代產物，為人們日常的生活居住與工作提供了較大的需求便利。而高層建筑中，為滿足人們不同的需求，不同高層建筑之間也存在著較大差距。其中由于高層建筑樓層較高，人員比較集中，容納人數較多，在火災事故發生時建筑中無法滿足疏散撤離的要求，給人們的生命財產安全帶來了較大的安全隱患。因此，做好高層建筑性能化防火設計工作是目前高層建筑發展中面臨的巨大難題。本文主要針對性能化的建筑防火設計概述、性能化設計方法提出的依據、高層建筑基本特征及防火規范、高層建筑防火性能設計核心、高層建筑防火性能設計體系、高層建筑防火性能設計步驟及高層建筑性能化防火設計的主要應用等問題進行闡述分析。

性能化的建筑防火設計是一種新型的防火系統設計思路，是根據多種實踐結果及理論證明的情況下所建立的設計方法，目前高層建筑防火設計問題是人們目前最關注的問題，性能化的建筑防火設計是當前建筑防火設計領域最為先進的技術。性能化的建筑防火設計目標就是根據高層建筑內易燃材料的分布放置及建筑內現場實際情況進行設計，降低火災發生的幾率，或在火災發生之后，減少火災發生后降低火勢蔓延速度，使人們的生命財產安全的損失最小化。而在建筑中荷載問題在防火設計中占據重要因素，直接影響到火災持續的時間及建筑內溫度的變化情況。因此，必須針對建筑內的火災荷載問題進行精確的計算設計與驗證進行防火設計，以保證防火設計的在建筑設計中發揮最大作用。

近年來，隨著高層建筑的高度的不斷增高，一般高層建筑都用于寫字樓及大型商場中，一旦發生火災時，由于高層建筑面積過大，人流量較大，人員密集，其中存放的易燃易爆物品較多，同時在進行人員疏散時難度較大。同時在高層建筑中有很多的管道、電梯等，易發生煙囪效應，使得火勢蔓延較快，樓層較高給救援也增加了較大的困難，在高層建筑設計過程中使用的建筑材料中存在大量的可燃材料。在此背景下，高層建筑的防火設計問題被人們高度重視，因此，提出性能化防火設計是高層建筑的必然要求。

對高層建筑的判定應根據建筑高度與層數進行判定，根據我國相關規定顯示一般1～3層為底層;4～6層為多層;7～9層為中高層;10層以上為高層;一般在建筑高度超過24m都稱為高層;建筑高度超過100m或建筑層數超過40層都稱之為超高層。而在我國城市高層建筑中多數是以單元形式進行設計應用，在高層建筑中每一層都設有相應的電梯和樓梯供本層作為公共面積進行使用。

根據我國關于高層建設防火設計的相關規定來看，其中明確表明要對高層建筑中防火設計問題及安全問題加以重點保護。但是內容規定比較籠統，缺乏針對性。根據各地高層建筑的用途、設計特點、設計類型及內部結構等都存在著較大的差異，因此，防火規范中相關內容的不能夠完全滿足各地高層建筑的防火需求，適應性較差。使得高層民營建筑防火設計規范與各地高層建筑中的防火設計相互制約，從而無法有效的保證其防火設計發揮最大作用，來有效的保護人們的生命財產安全問題。

首先，就高層建筑中的安全疏散問題而言，高層建筑防火規范中對安全出口的選擇，逃生路線及安全出口的寬度走向及標識等問題表述非常籠統，模糊不清?？梢钥闯鱿嚓P設計圖紙與實際建筑中存在較大差異，缺乏有效的驗證及精細化的計算，其中多數高層建筑中對安全出口缺乏明確的標識，甚至有些安全出口的方向與正常逃生路線相反，一旦發生火災，逃生出口的反人類思想的設計必然會造成逃生現場的混亂，造成安全事故或踩踏事故的發生。由此看來，高層建筑中的人員疏散及安全出口的設計問題存在較大的安全隱患。其次，在我國高層建筑中耐火等級問題分析來看，耐火等級是衡量建筑物耐火程度的分級標度，規定建筑物的耐火等級是建筑設計防火規范中的防火技術措施中的最基本措施之一。而建筑中相關結構的耐火等級是根據設計中的目標值進行不斷調整而后制定的，但是部分高層建筑在對耐火等級的最大極限值進行設計時，沒有有效的結合高層建筑中使用的相關構件對其數值進行合適設定，導致其高層建筑的構件與其相關耐火最大極限值不相匹配，無法滿足設計與實際需求之間的關系。最后，在高層建筑設計中的安全報警裝置及自救系統裝置來看，我國多數高層設計中，安全報警裝置的設立相對比較完善，但是自救系統及自動滅火裝置的設置受多種因素的影響，缺乏完善。由于我國高層建筑的高度偏高及自身建筑特點等問題的存在，救援難度相對較大，因此，外部救援力量不能夠完全滿足救援需求。這就要求高層建筑內應加強對內部自救及自動滅火系統進行完善，在火災發生時利用自動滅火系統在最短的時間內完成滅火，以減少人們生命財產的損失。

在高層建筑防火性能設計中的核心問題就是對高層進行消防安全的評估工作，首先通過評估工作的開展能夠確保高層建筑性能化防火設計是否符合我國現行標準，是否按照國家規定對性能化防火設計進行規范設計。是否根據高層建筑自身結構特點與實際需求進行規范化設計，是否達到消防安全水平。其次，通過評估能夠對設計中相關數據進行有效驗證，能夠及時發現性能化防火設計中存在的問題，通過驗證得出相應的結論，對設計圖紙進行及時的修改，能夠有效保證性能化防火設計的設計質量與設計水平，以此發揮性能化防火設計的最大作用。

高層建筑性能化防火設計是依靠建筑工程學的基礎上進行的性能化防火設計，首先要掌握在建筑中如何對房屋進行測量、房屋基本結構的構建及建筑工程等基本知識的掌握，才能有效的與建筑工程學進行有效結合并設計出性能化防火設計工作。性能防火設計的提出是社會安全發展的需要，這就要求高層建筑防火性能化設計應制定相應完善的設計體系，并制定明確的目標，利用科學規范化的設計體系來實現對社會安全的需求。

性能化防火設計的整個過程應分為若干個過程分步完成，而各個步驟之間應相互配合，相互關聯，從而你最終形成一個完整的設計。其主要步驟可分為：（1）確定建筑工程的總體設計目標;（2）確定建筑工程范圍、基本參數;（3）確定防火性能判定標準、火災荷載及耐火最大值;（4）確定建筑使用時間及容納數量;（5）建立設定防火設計;（6）建立設定火災場景并反復驗證;（7）對防火設計進行評估及判定;（8）確定最終性能化防火設計方案。

在有效的提升高層建筑防火性能設計中首先要考慮到如何在最短的時間內控制火勢的蔓延，減少相應的人員傷亡，為人員疏散與撤離提供充足的時間。這首先要對建筑中防火材料的選擇及工程內部結構的設計等方面進行綜合考慮。其次是如何在最短時間內完成救援任務，使建筑內的人員盡快脫離火源，減輕對生命的傷害，這要綜合建筑的報警裝置及自動滅火裝置及避難層等多種因素考慮。

（1）環境判定依據。在火災發生時，有序的安排人員進行疏散逃生是最基本的一項救援措施，如果建筑內的環境超過人員的最大承受極限，就會對人體造成一些不可逆傷害，嚴重的話甚至會造成生命危險。因此，根據環境中的能見度、煙氣輻射度及環境熱度等相關因素進行綜合評定。首先考慮人體承受最大極限值及最大耐受時間進行計算。在此基礎上，利用環境判定因素與人體所承受的最大極限值進行精準的記性計算，制定出科學合理且規范的相關參數報告，為高層建筑性能化防火設計提供重要數據支持。（2）可燃物燃燒值判定依據。在高層建筑中存在著大量的可燃物體，而每一項可燃物體都是在達到一定的燃燒條件或由于一些燃燒介質的釋放的情況下才發生燃燒。因此，這就要求設計人員應根據建筑內的可燃物質的燃燒值進行精準計算，計算出可燃物質的最大燃燒值。（3）時間判定依據。在高層建筑發生火災時，有充足的時間供人員進行撤離逃生，是目前性能化防火設計中應首要考慮的關鍵。在火災發生時，趁火勢較小、空間能見度較高及溫度相對較低時，最短時間內將人員撤離到安全區域，利用人體最大極限值進行計算出最佳逃生時間，最大程度的在最佳逃離時間內將人員安全疏散。這就要求相關設計人員應對高層避難層、防煙系統及排煙系統做好合理的配置，以便能在最短的時間對實現對火勢的控制，達到最佳的撤離效果。其次是縮短逃生時間，這就要求在火災發生時最短的時間將通知建筑內所有人員進行撤離，因此首先要保證建筑內的火災報警裝置的正常運行，其次要保證其逃生路線的設計簡單明了，且距離最短，同時要保證逃生出口應設有明確的標識，使建筑內人員在最短的時間內找到相應的逃生出口完成逃生。

（1）影響安全疏散設計的因素。安全疏散設計就是指在高層建筑中設計人員制定出專門的逃生路線及逃生設施，使得建筑的人員達到安全逃生的目的。而安全疏散設計應根據建筑自身的結構特點及不同的火災場景類型作出相應的預測，從而制定不同的疏散設計。而影響安全疏散設計的主要原因有火災造成的熱輻射、其釋放的有害氣體及可燃物造成的爆炸等相關因素。因此，這就要求相關設計人員應根據影響安全疏散設計的重要因素進行有效分析，設置相應的疏散設備及相應的內火設施，最大程度降低以上因素給安全疏散設計帶來的影響。（2）安全疏散設計應遵循的原則。在火災發生時，能否保證人員實現安全疏散是安全疏散設計中最重要且最基本的工作。在安全疏散過程中由于存在較多不可控因素，這就要求相關設計人員在進行安全疏散設計時應全面考慮到，并必須要遵循以下原則，首先要合理的規劃疏散路線，保證內部人員疏散逃離的過程進一步的安全，其次是疏散順序，要堅持先疏散離著火層或著火層以上樓層，最后疏散著火層以下樓層。最后是疏散指揮，在火災發生時，容易造成人員恐慌，給疏散工作帶來較大的困難。因此，疏散過程應進行統一指揮，有序撤離，并設計相應的指揮室和現場指揮人員。

綜上所述，高層建筑性能化防火設計應結合高層建筑的結構特點和實際需要，制定科學、合理、規范的設計方案。由于高層建筑自身的特殊性，在進行性能化防火設計時應遵循高層建筑性能化防火設計的安全性判定依據，及性能化防火的人員安全疏散設計和國家消防安全規范來進行設計與應用。

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（Cangzhou High Tech Industrial Development Zone Fire Rescue Brigade， Cangzhou Hebei? 061000）

In recent years， as the population of our country continues to increase， the pace of urbanization is accelerating， in order to save the use of building area， there are more and more high-rise buildings in our country. Due to the architectural characteristics of high-rise buildings and the use of a large number of combustible materials in construction， and there are a large number of lines in the interior， which makes the high-rise buildings have greater security risks， it is easy to cause fire accidents. Therefore， people put forward higher requirements for fire protection design in high-rise buildings. This paper analyzes and studies the application of performance-based design methods in high-rise building fire protection， in order to improve the fire safety factor of high-rise buildings.

High rise building; Fire prevention; Design method