高層建筑的防火疏散設計分析

繆曉清

摘 要：高層建筑減輕了城市住房的壓力，但居民承擔的火災風險也相對增加。高層建筑火災發生后，居民無法第一時間快速逃離或躲避，直接威脅生命安全。基于此，結合高層建筑特點，分析高層建筑防火疏散設計要點，并對防火疏散設計方案進行設計，旨在提高高層建筑的防火疏散設計效果，保障群眾生命安全。

關鍵詞：高層建筑;防火疏散設計;消防安全

中圖分類號：TU972.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）06-0117-03

0 引言

防火疏散設計是提高高層建筑使用安全性的關鍵，結合高層建筑的建筑要求，防火疏散設計要考慮疏散人流量、疏散時間等因素，可以在火災發生后的第一時間內，實現相關人員的快速撤離。由于高層建筑的高度比較高，樓層比較多，大部分業主會通過電梯上下樓，但是，在出現火災事故后，電梯通常會被禁用，而消防電梯的登高能力比較差，這對人員疏散速度與人身安全等會產生直接的影響。因此，為提高高層建筑的安全性，對防火疏散設計方案進行優化，利用防火分區與防煙分區等，提高高層建筑的防火疏散效率與安全性[1]。

1 高層建筑防火疏散設計需求分析

1.1 疏散人流量比較多

高層建筑出現火災事故后，居民受到煙氣的刺激，會產生非常強烈的求生欲望，在這一心理作用下，部分居民會產生恐懼情緒，導致安全通道出現擁堵的情況，極容易出現踩踏事件。安全通道本身的空間有限，人流量過多，反而會影響人群的疏散效率，也會增加滅火救援、防火疏散的難度。因此，高層建筑防火疏散設計需要從求生人員的角度進行分析，對逃生路線進行科學規劃與設計，盡可能降低安全通道的擁堵問題[2]。

1.2 疏散時間比較長

高層建筑的樓層比較高，建筑結構比較復雜，內部居住人員比較密集，百米以下的高層建筑內部并沒有設計避難層，對人員疏散以及救援工作的開展等會產生直接的影響。高層建筑的火災發生后，高層人員撤離速度比較慢，增加了安全風險。所以，防火疏散設計中，可結合各樓層的疏散時間需求，對防火區、防煙區等進行科學規劃與設計，提高防火疏散效率[3]。

1.3 疏散方式受限

高層建筑出現火災后，所有人第一時間都會選擇電梯，但在火災發生過程中，客用電梯缺少防火防煙措施，會第一時間停止使用，被困群眾只能選擇安全通道進行撤離，這對被困群眾的撤離速度會產生直接的影響。部分高層建筑雖然安裝了消防電梯，但消防電梯的登高能力比較差，防火疏散受限，影響被困群眾的安全疏散[4]。

2 高層建筑防火疏散設計方案

2.1 消防電梯及防煙樓梯設計

安裝消防電梯是高層建筑防火疏散設計中的重要組成部分，綜合分析消防電梯使用性質的全面考慮，并分析高層建筑的面積與高度等因素對消防電梯設計所產生的影響。一般情況下，每個防火分區內均需要安裝消防電梯，結合高層建筑面積，增加不同數量的消防電梯。1 500 m2以下的高層建筑，則可以安裝一臺消防電梯。如果每層建筑面積在1 500～4 500 m2之間，則需要設計兩臺消防電梯。不同的防火分區都需要設置消防電梯，如果出現火災事故，可及時、快速地開展火災撲救工作。消防電梯的安裝需要建立在與外界聯系比較便捷的平面上，并完成首層以及室外出口的設置。

防煙樓梯間設計，在樓梯間的入口位置，設計前室、凹廊、陽臺，前室的面積設計不應小于6 m2。前室與樓梯之間的防火門設計等級為乙級，開啟方向需要向著人員疏散方向，樓梯間的第一層與出口之間的距離比較近，則可以在樓梯間中間設計過道，并對樓梯間的封閉空間進行拓展，提高防煙樓梯在防火疏散中的應用效果[5]。

2.2 避難層設計

為盡可能減少防火疏散擁堵所造成的人身傷害，在高層建筑中，設計避難層。在對避難層進行設計中，可以結合高層建筑的實際情況，設計封閉式、敞開式、半敞開式等不同類型的避難層。敞開式避難層大多是設計在高層建筑的頂部，其整體結構比較簡單，投入的資金比較少。但是，敞開式避難層的防護能力比較差，可應用于氣候相對溫暖的城市。半敞開式避難層的四周需要設置一定高度的防護墻，并安裝百葉窗，可避免火災發生后的煙氣、高溫進入到避難層中。此外，這一類避難層具有良好的通風條件，可以結合高層建筑的實際情況，選擇自然排煙的方式，完成排煙操作。封閉式避難層的四周設計耐火防護墻，內部會安裝相對獨立的空調系統以及防排煙系統，并按照甲級標準進行防火設計，滿足防火疏散的避難需求[6]。

2.3 防排煙系統設計

在防火疏散設計中，貫徹落實防煙、排煙兩項工作，通常情況下，防排煙是利用機械加壓送風防煙系統下，結合高層建筑自身的高度，采用自然排煙的方式，利用大氣壓力的作用，達到排煙的目的。在防排煙系統設計中，則需要對建筑區域的布置、火災事故的危險性等進行綜合分析，并在自然排煙階段，利用外窗、陽臺等功能進行排煙。與此同時，還需要結合風向、風力等因素，對防煙系統進行優化設計，每個防火分區都需要設計兩個以上的排煙口，將排煙防火閥門安裝在防火系統的總管道上。防排煙系統的終端設計，可利用離心機完成排煙操作，在火災發生后，排煙風口會自動打開，達到順利排煙的目的[7]。

2.4 防火分區以及防煙分區設計

防火分區設計是利用防火墻、卷簾門、防火門等進行控制，設計豎向以及水平的防火分區，并對防火分區的面積進行限定，對提高防火分區的應用效果有促進作用。根據標準《建筑設計防火規范》GB50016中的規定，防煙分區進行合理規劃中，可對防煙效果進行檢驗，并保證防煙分區的面積在500 m2以內。與此同時，設計人員要了解防火分區與防煙分區的區別，避免將兩種功能區域混淆。高層建筑內有固定窗扇房間與地下空間，則是通過防煙區與防火區的設計優化，提高建筑的防火疏散能力。

2.5 防火疏散構造設計

防火疏散構造設計是對防火墻、樓板、隔墻、防火門、防火窗以及防火卷簾門等進行規劃設計。在實際設計的過程中，防火墻的設計要避開高層建筑的轉角位置，并且輸送可燃氣體與甲乙丙類液體的管道避免穿過防火墻。高層建筑所需管道不能穿過防火墻，如果必須要穿過防火墻，則可以根據火災防護要求，利用不燃燒材料，將周圍的空隙填塞密實。防火門的設計應向著疏散的方向開啟疏散通道，將疏散通道、樓梯間與防火門連接在一起，并通過自動關閉的功能，提高防火疏散構造的緊急避險能力。

3 高層建筑防火疏散設計的應用策略

3.1 加強基礎建材質量監控

鋼結構防火涂料是涂抹在建筑物的鋼結構表面，提高高層建筑鋼結構的耐火性能。在實際應用中，通過基礎建材質量監控，對不同類型的鋼結構防火涂料進行質量檢驗，保證建筑鋼結構的防火性能。超薄膨脹型防火涂料在實際應用中，這一涂料比較輕，涂料顆粒也比較細膩。厚型鋼結構防火涂料的施涂厚度在8～50 mm之間，可在火燒中堅持三個小時左右，這種防火涂料不膨脹，導熱性比較差，不易燃燒。薄型鋼結構防火涂料的施涂厚度在3～7 mm之間，在高溫的情況，會形成發泡膨脹的耐火層，可有效的阻止火勢的蔓延，提高建筑鋼結構的防火安全性。厚型鋼結構防火涂料的應用具有水溶性特征，可以通過不同防火涂料的組合應用，提高高層建筑的火勢蔓延阻礙能力。此外，防火涂料在實際應用中，由于鋼結構防火涂料存在內外差異，外層涂料可應用于建筑的外部裝飾，在提高高層建筑防火能力的同時，節省建筑裝飾裝修成本。

3.2 細化防火消防設計

結合高層建筑防火疏散設計的要求，嚴格按照消防標準進行設計。為解決防火疏散設計標準問題，則需要將消防安全意識貫徹落實到防火疏散設計人員的思想中，從被困人員的角度，對防火疏散的安全需求與安全通道的合理性等進行優化設計，提高防火疏散設計方案在高層建筑消防安全中的應用水平。高層建筑的防火疏散設計中，還需要考慮設置應急通信系統，出現火情后，可實現火災現場室內、室外與樓層之間的即時通信。與此同時，考慮到即時通訊機制是以無線網絡為基礎條件，所以，避免無線網絡的中斷，可對無線網絡信號覆蓋進行完善，即便在火災的環境下，也可以保證實時通訊不受影響。在緊急情況下，相關工作人員可通過局域網絡信息系統聯系到被困人員，并節省防火疏散應急預案的落實時間，保證被困人員的生命安全。

4 案例分析

4.1 立面設計與結構設計

為提高防火疏散設計方案的應用效果，結合某商品樓的防火疏散需求，對防火疏散設計方案的應用展開討論。本建筑設計了避難層，并考慮結構加固桁架層與立面的協同關系，避免高層建筑空間內部出現斜撐結構，影響建筑的內部空間利用率。桁架加固層上下跨2個樓層，并結合空中大堂的設計，建立三段式元素融合的立面，保證高層建筑的造型統一。

4.2 層間防火與立面沖突的處理

結合高層建筑防火設計加強型技術要求，本建筑外墻上下層開口之間，設置高度在1.5 m以上的不燃性實體墻，樓板高度為0.8 m。建筑材質為實體墻，雖然犧牲了部分立面設計，但是，將立面橫挺、開啟扇、實體墻最高處結合在一起，通過防火板設計，解決建筑防火與結構設計之間的矛盾問題。

4.3 疏散樓梯設計

本建筑的高度為346 m，地下室是結合地面建筑進行設計。以核心筒的形式進行設計，在30層位置，取消核心筒的外框，保留內容，并設置6個樓梯，保證防火疏散的有效性。設備管井壓力比較大，所以，在進行防控中，可通過疏散樓梯設計，解決疏散問題。根據民用建筑防火設計加強型技術要求，除消防電梯外，高層建筑主體的每個防火分區設置1部可用于防火疏散的輔助疏散電梯，消防電梯是為救援人員準備的通行通道，無法為被困人員提供疏散服務。因此，增加輔助疏散電梯，被困人員可以在火災發生時進行自主疏散。日常使用中，可以將其作為貨梯、客梯使用。本建筑將輔助疏散電梯與客梯結合在一起，并通過疏散層的設置，按照防火分區進行停靠，提高防火疏散效率。

4.4 避難區設計

結合高層建筑防火疏散的要求，本建筑避難區的設計中，按照0.25 m2/人的標準進行避難區設計，以此保證避難區的凈面積可以滿足避難人群的安全需求。在設計避難區中，根據樓層的防火區劃分，設置不同的避難區，將人員分散保護，降低人員疏散擁堵而出現二次事故的發生概率。結合高層建筑防火墻設計加強型技術要求，避難區與設備區結合在一起，在解決消防登高面單側有避難區問題的同時，可根據防排煙的要求，對避難區的位置進行選擇，并打通避難區與疏散通道之間的通行空間，在火災發生后，被困人員可以第一時間到避難區進行躲避。避難區的設計，與輔助疏散電梯聯系到一起，被困人員在避難的同時，可以有秩序的利用疏散電梯離開火災現場。避難區的設計還考慮了防排煙的需求，對防排煙系統進行搭建，提高避難區的功能性，并保障被困人員的安全。

4.5 樓梯間防煙排煙固定窗設置

根據GB51251-2017《建筑防煙排煙系統技術標準》規定，防排煙系統的設計中，安裝了1.5 m2的固定窗，并利用機械加壓送風系統，對樓梯間的燃氣進行排放。考慮到高層建筑的核心筒位于中部，在保證建筑結構合理性與科學性的基礎上，在避難層設置3個固定窗夾層，排煙管道是按照“十字”交叉的方式進行設計，保證排放煙效果。在高層建筑幕墻位置，設置可砸固定窗，為降低固定窗對立面的影響，對固定窗的位置進行微調，提高防排煙系統在防火疏散中的應用效果。根據高層建筑防火疏散設計需求，在建立安全逃離通道的過程中，在避難區中安裝了通信系統，可以與地面救援人員建立聯系，并通過遠程協調的方式，提高防火疏散的秩序性。固定窗的應用是在火災救援行動中，可以將樓梯間的熱量以及煙氣及時排除，并在每層安裝可砸固定窗，提高防排煙效率，降低燃氣對人身產生的危害。

5 結語

總之，防火疏散設計對提高高層建筑的使用安全性有促進作用，嚴格遵循國家相關規定，對防火疏散設計進行創新，合理利用防火墻、樓板、隔墻、防火門、防火窗等設計，可降低火災對人身安全所產生的威脅。在預防火災的同時，通過質量控制與防火疏散設計的融合，提高高層建筑的防火疏散效率，并定期開展實習演練，提高居民的火災應急反應能力，并發揮防火疏散設計方案的逃生效用，保障高層建筑防火疏散工作的有序開展。

參考文獻

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