建筑防火技術在高層建筑設計中的應用

宋作俊

（沂源縣消防救援大隊，山東 淄博 256100）

0 引言

隨著我國科學技術的高速發展與進步，推動了現代化建設的整體進程。特別是當下城市建設的效率不斷的提升，讓建筑也呈現出全新的發展態勢，出現了越來越多的高層建筑物。但是，由于建筑規模的不斷提升，功能也越來越復雜，因此就為火災事件留下了一定的安全隱患。在高層建筑工程項目的建設中，需要格外的重視起防火設計工作。特別是在施工中以及竣工后的維護工作，也要加強相關的防火處理，并讓相關設計與施工人員，明確防范火災的重要價值，以此保證建筑項目在投入使用之后，可以起到較高的防火效果。

1 高層建筑火災設計面臨的挑戰

1.1 火災撲救難度大

當前，隨著我國建筑事業不斷地發展，所使用的各種消防設施，在可操作性高度上，始終在100m 的標準之下[1]。因此，一旦建筑項目超出了100m 的高度，就會使高層建筑所發生的火災，無法得到消防車的及時撲救，讓火勢得不到及時的控制。例如在過去的高層建筑的起火案例來看，很多時候都是由于消防設施無法很好的發揮出應有的作用，以此導致火災的進一步蔓延，造成了較為嚴重的損失。

1.2 人員疏散難度高

在火災環境里，由于受到濃煙的影響，使能見度較低，一旦被人體長時間的吸入，就會導致人員的生命安全受到威脅。同時，在高層建筑中，其建筑面積較大、樓層也較高，使高層建筑的火勢發展極為迅速，這樣就會在樓梯間也會出現大量的濃煙，以此讓人員的疏散受到嚴重的影響[2]。

1.3 火災溫度較高

高層建筑的建設中，其使用的施工材料都是一些高分子材料，因此一旦發生火災，就會導致讓整個建筑物都處于一個密封的狀態下，因此物質在無法充分燃燒的情況下，就會產生一些有毒的氣體，因此人體在吸入之后，導致發生中毒的情況。另外，在當下的建筑材料使用上，很多都是一些保溫隔熱性能的材料。因此，也會在實際的燃燒過程中，不利于人員的疏散[3]。

2 高層建筑防火設計面臨的難點以及解決措施

2.1 舉高消防車與消防直升機的作用有限

高舉消防車一旦超出了固定的高度，就會導致建筑外墻無法得到救援，以此就讓舉高消防車的使用受到嚴重的影響，無法發揮滅火的作用[4]。而對于一些消防直升機而言，在使用的過程中，會受到停放場地方面的影響，使雖然可以對來到停機坪上的一些被困人員進行救援，但是對于建筑物內部的被困人員無法進行救援。

因此，就需要在未來的設計中，對舉高消防車進行優化及改進，完成高層建筑的滅火處理工作。

2.2 消防滅火設施裝備不完善

應用消防滅火設施裝配進行處理，會大大延長救援的實際時間，同時也導致讓火勢得到進一步的蔓延，并不利于火災方面的撲救[5]。因此，為了就要積極的進行消防滅火設施的完善和創新，以此可以應對不同場景下的消防設備使用。

2.3 消防滅火設計裝備不完善

當前，我國在固定消防設施的設計上，存在無法滿足使用的問題，同時由于該領域的設計經驗不足，加上工作人員管理不當，就會導致火災再次出現之后無法及時被撲滅。在保證對其設備進行充分準備的同時，還需要在日后工作開展中，針對性地進行管理工作指導。

2.4 建筑材料

對于很多建筑企業而言，出于經濟利益的考量，使在材料的選擇上，始終都會影響到建筑工程項目的安全性，無法從建筑的防火角度進行建設[6]。因此，就需要在未來的工作中，事先選擇合理的建筑材料，以此保障高層建筑的消防合理性以及安全性。

3 建筑防火技術在高層建筑設計中的應用流程以及內容

3.1 技術應用流程

高層建筑的防火設計工作，是一種十分復雜的系統工程項目，會涉及很多的設計流程。首先，需要基于建筑物的實際用途以及功能，對當下的火災進行針對性的設計。其次，還要符合我國國家以及行業中的實際標準，能夠基于科學合理的方式，設計出消防方案，進而提升消防的效果。

對火災荷載進行計算，屬于上述流程中的關鍵。應當首先明確物體的熱值，在該基礎上，按照如下公式，對荷載進行計算：

上述公式中，Q代表荷載，Qp代表熱值。如需要對單獨的某一個房間進行計算，則可以考慮對火災荷載密度進行計算，具體公式如下：

上述公式中，q代表火災荷載密度，Q代表荷載，Af代表某一個房間的面積。在計算完成后，便可對最終的設計方案進行對比分析，并確定最終方案。

3.2 技術應用方案

首先，需要明確出設計的具體范疇。在設計之前，要對建筑物的性質、功能以及特征進行全方位的考量，并明確出建筑物的各樓層具體布局，以此設計出防火重難點，制定出針對性的防火設計方案，這樣才可以形成科學合理的設計形式。

其次，要進行消防安全目標的確定。在建筑防火設計的總體目標方面，為的是盡可能地減少損失，對建筑物中的人員與財產起到保護作用。在功能目標的設計方面，是一種基于人身的安全考量，因此在發生火災時，可以第一時間將人員轉移到設計好的安全區域，避免火災對人員造成進一步威脅。而在績效目標以及指標方面，則是要能對當下的功能指標進行全面的細化分析，并利用合理的設計方式，實現總體目標、功能目標的設計[7]。另外，績效指標方面，也是一種對于當下項目消防設計方案的科學合理性的評估與評價。最后，還要在設計方案制定完成后，及時對定下的預期目標進行綜合性的分析與評估，以此避免出現遺漏問題。

3.2.1 標準層消防

首先需要設計出防火分區，標準層是一種在高層建筑中的主題空間，以此成了當下進行火災消防設計的重要組成部分。因此，在對建筑內部進行設計的過程中，要將室內空間由實體墻進行分離。但是由于在建設實體墻時，基本上都是由磚與水泥構成，以此就會存在較少的易燃物，起到一定的防火效果。同時，在這個空間進行設計時，還要區分一定的防火墻，一旦出現了安全隱患，就可以馬上讓人員轉移到核心層。其次，在人員疏散的過程中，需要在安全性的安全疏散通道移動，以此在對此進行設計時，則要在可允許的范圍內，確定出口的具體數量，并考慮到火災出現之后，如何降低傷亡的出現。間門至最近的外部出口或樓梯間的最大距離，位于兩個安全出口之間的房間為40m，位于袋形走道兩側或盡端的房間為20m。

例如在具體的設計過程中，大空間辦公室的構建中，需要保證疏散口的直線距離在30mm 以上的標準。在防火區的設計中，對于高度超過50m 或重要辦公樓，防火分區最大面積為1000 m2，在50m 以內的普通辦公樓，防火分區最大面積為1500m2；并需要配備自動滅火系統的防火分區。具體疏散情況見圖1。

圖1 防火疏散情況

3.2.2 避難空間消防

當前，在我國建筑防火的設計規范中，明確出在100m以上的高層建筑，需要委派專門人員，進行人員的疏散，同時在15 層為一個單位，設置出相應的避難空間。該空間的設計上，需要在防煙樓梯間，設計到同層錯位以及上下層斷開的空間，但是人員并不一定需要在避難層才可以上下。圖2 為避難空間消防設計示意圖。

圖2 避難空間消防設計示意圖

在圖2 的設計中，就是避難空間消防的設計嘗試，其中構造出了各種創新性的設計構建，以此保證提供出良好的空間。

3.2.3 門窗防火

在建筑工程項目的設計中，門窗一直都是設計的重要環節，不僅可以有效的提升室內的通風以及采光的作用，同時一旦出現火災，也成為逃生的重要途徑。但是我國當下在建筑設計的過程中，始終缺乏對于建筑救援窗口的設計，因此一些業主出于安全方面的考量，都會在門窗上安裝一些防護欄，以此這樣的設計方式并不符合消防的設計需求。在實際的設計中，可以在每側的固定位置，都設計出救援窗口，這樣在火災來臨時，可以為人們當做一個良好的逃生途徑。為了保證門窗防火技術應用良好，需要首先對防火間距進行計算。門窗防火間距計算公式如下。

式中：S—防火間距；6—常數；B1—耐火等級；B2—其他建筑物耐火等級。

3.2.4 防火墻

雖然在當下的建筑防火的設計中，需要不斷地進行完善，特別是進行防火墻方面的設計，以此其設計直接影響到人民群眾的安全性，需要在設計中進行科學合理的設計。在防火墻的設計中，主要是進行厚度設置、材料選用等方面的設計，以此讓防火墻材料不僅可以滿足建筑結構的標準，同時也可以具備較高的防火性能[8]。另一方面，還要求防火墻能夠在實際的設計中，要符合設計的標準，這樣才可以符合相關規定，進而避免在火災出現之后，出現倒塌的問題出現，也為內部的救援工作創造良好的條件。同時，還要在內部裝修的過程中，需要避免對防火墻開洞處理，以此造成防火性能的下降。

在避難層的設計中，通常情況下基于不同的維護方式，可以分為不同的幾種類型。首先為敞開式的避難層。在這種類型的設計中，不需要在四周安裝維護構件，這樣的避難層設計，雖然在結構設計上較為的簡單，同時投資上也較小，有出色的防御能力。但是在使用的過程中，往往無法有效的阻擋煙霧的入侵，同時也無法提供避雨的效果，因此并不適用于一些寒冷的區域。也有半敞開式的避難層設計。這樣的設計方式需要在四周設計出1.2m 以上的防護墻，同時上半部設計出一定的窗戶，同時使用固定的金屬百葉窗。對于這種窗戶而言，可以具備著較為良好的通風條件，同時可以進行自然的排煙，對煙氣的入侵有較為良好的阻擋效果。其次還有封閉式的避難層設計，在四周的設計上，也使用了耐火防護墻的設計，并搭配了相應的獨立排煙系統，在外墻以及隔墻的設計中，一般情況下并不需要開窗。一旦需要開窗，則需要安裝甲級防火門窗。對于這種避難層的設計方式，可以有效的避免煙霧的侵害，同時內部環境溫度得到了有效的保障，并不會受到氣候方面的嚴重影響[9]。

例如在實際的設計過程中，建筑物內的防火墻不宜設置在轉角位置，而是需要在轉角附近進行設計，同時內轉角兩側墻上的門窗洞口處理上，還要保證邊緣的水平距離不應小于4m。

3.2.5 消防電梯

在我國當下對于建筑設計防火規范的相關標準中，明確提出在33m 以上的住宅建筑中，要保證高度能夠在32m 以上的二類高層建筑，以及一些一類高層建筑，都需要設計消防電梯。在地下室的設計中，需要能夠在10m 以上的深度，并保證總面積可以大于3000m2。在建筑需要配備消防電梯。這種電梯的設計，相比較普通電梯而言，有更快的速度，一旦出現火災事故，消防員可以以最快的時間利用消防電梯到達著火樓層進行火災撲救。建筑消防電梯中，防火技術的應用方法如圖3 所示。

圖3 消防電梯設防火技術

3.2.6 消防設備

在高層建筑的設計中，其報警系統基本上可以分為自動報警與人工報警系統這2 種不同的類型。人工報警系統（圖4）是一種在建筑中安裝報警按鈕以及電話，但是這種報警系統的及時性不足。

圖4 人工報警系統原理圖

而在自動報警系統的設計中，主要是集中火災報警器、區域火災報警器以及探測器等很多的部件。這種探測器的使用上，要安裝感煙探測器以及感溫探測器這兩種不同的探測器。其中感煙探測器在使用的過程中，可以很好的采集到的煙霧信息，并作出相應的預警信息。而在感溫探測器的使用中，可以及時發現火災出現。同時，在火災出現時，消防控制中心是整個滅火工作的控制與指揮中心。可以在運行的過程中，針對高層建筑中的滅火裝置、警報裝置、排煙風機以及防火門等進行進一步的管理，以此可以很好的與外界保持著聯系。而在消防控制中心的設計上，則需要使用質量較高的防火門與防火墻。

3.2.7 油漆工程

在進行設計的過程中，還要重點考慮油漆工程項目的合理性，以此很好的避免一些有毒的油漆放入倉庫中，同時避免與其他的材料進行混合的使用。另外，還需要讓倉庫中保持著較高的通風效果。另外，對于這樣的倉庫而言，還要有良好的室內使用規則。

3.2.8 焊接工程

在實際的焊接過程中，其焊接機的外殼需要接地處理，同時還需要設計出獨立的開關，并將其放置在防雨裝置中，避免受到外界環境的影響[10]。

4 結語

綜上所述，高層建筑由于自身的特殊性，使在發生火災之后一旦處理不當，就會造成極為嚴重的損失。因此，在進行建筑設計中，需要科學合理地開展消防設計，以此保證在火災出現之后，可以得到有效的控制。最后，在高層建筑的滅火系統中，則是需要在發生火災之后，可以基于自救為工作開展的中心，因此就要在必要的位置，都配備數量充足的滅火裝置，以此讓滅火操作可以實現良好的處理，在具體的設計中，則需要基于建筑的具體性質以及氣候為設計的考量要素。