基于BIM技術的高層建筑消防策略研究

摘要：隨著城市化進程的加速，高層建筑如雨后春筍般涌現。然而，高層建筑的消防問題也日益凸顯，給人們的生命財產安全帶來了巨大威脅。建筑信息模型（BIM）技術作為一種新興的數字化技術，為高層建筑消防策略的制定提供了新的思路和方法。本文對BIM技術在高層建筑消防中的應用進行研究，分析了其在消防規劃、火災模擬、疏散設計等方面的優勢，并提出了基于BIM技術的高層建筑消防策略，以期為提高高層建筑的消防安全水平提供技術支撐。

關鍵詞：BIM技術；高層建筑；消防策略

引言

隨著經濟發展與城市化進程加快，高層建筑在城市建設中的比例不斷增加。這類建筑具有高度高、結構復雜、人員密集的特點，一旦發生火災，火勢蔓延迅速且疏散困難，給消防救援工作帶來極大挑戰。因此，提高高層建筑消防安全水平，成為當前城市建設亟待解決的問題。傳統建筑消防規劃與實施以消防CAD二維圖紙設計為基準，在二維平面尺度上對消防設施、給排水管路、防排煙系統及各類配套設備等進行規劃布局，設計成果的直觀性與可視性不足，不利于建筑消防的精準化實施與精細化管理[1]。基于BIM技術的高層建筑消防策略研究，可豐富和完善高層建筑消防理論體系，為消防策略制定提供理論支持。在具體實踐上，能為高層建筑消防設計、施工和管理提供技術指導，有助于提高消防安全水平，減少火災事故發生。

一、BIM技術概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）是一種基于數字化技術的建筑設計、施工和管理方法。它采用了建立三維數字模型，集成了建筑工程的各種信息，包括幾何信息、物理信息、功能信息等，實現了建筑工程全生命周期的信息共享和協同工作。

二、BIM技術的特點

（一）可視化

BIM技術的可視化特點在建筑工程中具有顯著優勢，它能夠將建筑工程以三維模型的形式直觀呈現，打破了傳統二維圖紙的局限性。對于設計人員而言，可以更準確地把握設計方案的可行性和合理性，及時發現潛在問題并進行優化。施工人員利用可視化的三維模型，能更好地理解工程結構和布局，明確施工順序和方法，提高施工效率和質量。管理人員也可借助可視化模型，對工程進行全面監控和管理，及時協調各方面的資源。總之，BIM技術的可視化特點為建筑工程的各個環節提供了更清晰的認知，有力推動了建筑工程施工的順利進行。

（二）協調性

BIM技術的協調性可實現建筑工程各專業之間的信息共享，使不同專業的人員可以及時了解彼此的工作進展和需求。協同工作的方式有效避免了因信息不暢通而引發的設計沖突和施工矛盾。例如，在建筑設計階段，結構工程師和電氣工程師可以通過BIM平臺共同商討設計方案，確保各專業的設計相互配合。這樣大大提高了建筑工程的整體質量，減少了后期修改和返工成本，推動建筑工程高效、有序地進行。

（三）模擬性

BIM技術的模擬性為建筑工程帶來諸多好處。它可對建筑工程的施工過程和運營過程進行模擬。在施工前就開始模擬施工過程，可以提前發現潛在的施工難題和安全隱患，進而優化施工方案。在運營階段，模擬運營過程可幫助管理者更好地了解建筑的使用情況，及時發現可能出現的問題并加以解決。這極大地提高了建筑工程的安全性和可靠性，確保建筑在施工和運營階段都能穩定、高效地發揮作用，為建筑的全生命周期管理提供有力支持。

（四）優化性

BIM技術可以對建筑工程的設計方案和施工方案進行全面優化。在設計階段，BIM技術可通過模擬不同設計方案的效果來選擇最優方案，提高建筑的功能性和舒適性。在施工階段，優化施工流程，合理安排資源，減少施工中的浪費和延誤，從而提高建筑工程的經濟效益，降低成本。實踐證明，優化后的建筑能更好地滿足社會需求，提升社會效益，為人們提供更優質的建筑環境。

（五）可出圖

BIM技術能夠依據建筑工程的三維模型自動生成各種圖紙和報表。對于設計人員來說，無須花費大量時間手動繪制圖紙，大大提高了工作效率。基于該技術所生成的圖紙更加準確、詳細，減少了設計錯誤。施工人員能從這些自動生成的圖紙和報表中快速獲取所需信息，更好地指導施工過程，使建筑工程的信息傳遞更加高效，促進了設計與施工環節的緊密銜接，推動建筑工程施工順利進行。

三、BIM技術在建筑工程中的應用范圍

（一）設計階段

在建筑工程的設計階段，BIM技術可以實現建筑設計、結構設計、機電設計等各專業之間的協同工作，提高設計效率和質量。同時，BIM技術還可以模擬建筑工程的采光、通風、能耗，進而優化建筑設計方案。

（二）施工階段

在建筑工程的施工階段，BIM技術可實現施工進度管理、質量管理、安全管理等各方面的協同工作，提高施工效率和質量。全程對建筑工程的施工過程進行模擬，提前發現問題并進行優化，提高施工的安全性和可靠性。

（三）運營階段

在建筑工程的運營階段，BIM技術可以實現設備管理、能耗管理、安全管理等各方面的協同，進而提高運營效率和質量，提高了運營的安全性和可靠性。

四、高層建筑消防面臨的問題

（一）火災蔓延迅速

高層建筑消防面臨眾多問題，其中火災蔓延迅速是主要難題之一。高層建筑具有高度高、結構復雜的特點，一旦發生火災，火勢極易借助樓梯間、電梯井、管道井等豎向通道快速向上蔓延，從而形成立體火災，這給消防救援工作帶來極大困難。第一，火勢蔓延速度快，使火災控制的時間窗口非常短暫，增加了滅火難度。第二，立體火災使消防人員同時應對多個著火點，對救援力量的部署和協調提出了更高要求。高層建筑的疏散難度也因火勢迅速蔓延而加大，居民的生命安全受到嚴重威脅。

（二）疏散困難

高層建筑通常人員密集，疏散距離長，這就導致疏散時間相應延長。火災發生時人們易驚慌失措，很可能出現擁擠、踩踏等事故，進一步增加了疏散難度。高層建筑的樓梯間、電梯井等豎向通道在發生火災時容易形成煙囪效應。這種效應會加劇火勢蔓延，使疏散通道充滿煙霧和高溫，嚴重威脅疏散人員的生命安全。同時，煙霧和高溫也會降低疏散通道的可見度和可通行性，給疏散工作帶來更大阻礙。一些高層建筑可能存在疏散指示標志不清晰、疏散設施維護不善等問題，影響人員疏散的效率和安全性。

（三）消防設施不完善

高層建筑的消防設施設備復雜，特別是在投入使用后，往往缺乏定期的專業維護保養。不少高層建筑在投入使用前，相關消防設施存在先天性隱患[2]。部分高層建筑存在消防水源不足的情況，這在火災發生時會嚴重影響滅火效果。第一，消防通道堵塞，如被雜物堆積或違規停車占用，阻礙了消防車輛的快速通行，給消防救援工作帶來極大困難。第二，消防電梯故障，可能導致無法及時運送消防人員和設備到火災現場。第三，一些高層建筑的消防設施維護管理不到位，消防設施損壞、失效等問題突出。例如，消火栓漏水、滅火器過期，影響消防設施的正常使用。

（四）消防救援難度大

第一，高層建筑的高度高、結構復雜，而消防車輛的高度和射程往往有限，難以到達高層建筑的頂部。隨著高度的增加，水壓也可能不足，影響滅火效果。第二，高層建筑內部結構復雜，消防隊員在進行滅火救援時容易迷失方向。樓道、電梯井等縱橫交錯，加上火災產生的濃煙，使消防員難以快速確定被困人員位置和火災源頭。第三，高層建筑的火災會導致玻璃幕墻等建筑構件墜落，對地面救援人員和設備造成影響。這些因素都大大增加了消防救援的難度，對消防隊伍的裝備水平和專業能力提出了更高要求。

五、基于BIM技術的高層建筑消防策略

（一）消防規劃策略

首先，要合理布局消防設施。根據高層建筑的結構和布局，科學設置消防水池、消防泵房、消防電梯、疏散樓梯等設施，確保其覆蓋范圍廣且使用效果好。基于BIM技術可以直觀地展示這些設施在建筑中的位置，提前規劃好最佳布局方案，以便在火災發生時能夠迅速發揮作用。其次，要優化消防通道設計，為消防車輛和人員的快速通行提供保障。提前模擬不同情況下消防通道的使用情況，及時發現潛在問題并進行調整。最后，制定科學合理的消防應急預案。針對高層建筑特點和火災風險，可借助BIM技術的模擬功能制定詳細的消防應急預案，明確各部門和人員的職責。這樣可以提高火災應急處置能力，在火災發生時能夠迅速、有序地開展救援工作，最大程度地減少火災造成的損失。

（二）火災模擬策略

利用BIM技術的優勢，設計者能夠在設計初期就對建筑的防火性能進行模擬，并在此基礎上進行不斷優化和升級，從而提升高層建筑的整體防火性能[3]。第一，要及時利用BIM技術建立高層建筑的火災模擬模型。該模型可以精準模擬火災發生過程與火勢蔓延情況，可以為火災撲救和人員疏散提供科學依據。借助BIM技術的可視化功能，能夠清晰地呈現火災發展動態，使消防人員更好地了解火災形勢，制定更有效的滅火和救援方案。第二，可以根據火災模擬結果進行火災風險評估。確定火災風險等級和重點防控區域，為制定消防策略提供科學支撐。基于對不同區域的風險評估，可以有針對性地加強消防安全管理，合理分配消防資源。第三，要依據火災風險評估結果，優化消防設施配置。若評估顯示某些區域風險較高，可增加消防水池容量，以確保充足的滅火水源，及時提高消防水泵揚程，增強供水能力。綜上所述，BIM技術的火災模擬策略可實現對高層建筑火災的科學模擬、風險評估和消防設施優化配置，有效提升高層建筑的消防安全水平。

（三）疏散設計策略

在BIM技術的具體應用中，疏散設計策略不可或缺。第一，要設置明顯的疏散指示標志和應急照明設施，提高疏散的安全性和可靠性。利用BIM技術可以直觀地規劃疏散通道的布局，提前發現可能存在的問題并進行調整。第二，利用BIM技術進行人員疏散模擬。技術模擬能夠預測疏散時間和疏散路徑，為制定疏散方案提供科學依據。根據模擬結果，可進一步優化疏散方案，提高疏散的效率和安全性。第三，要加強對高層建筑內人員的疏散培訓，提高人員的消防安全意識和疏散自救能力。定期組織人員進行疏散演練，檢驗疏散方案的可行性和有效性，全面提升高層建筑在火災發生時的人員疏散能力，最大程度地保障人員生命安全。

（四）消防設施管理策略

消防設施管理是安全保障的基礎。首先，要利用BIM技術建立消防設施管理系統，實現對消防設施的信息化管理。該系統應涵蓋消防設施的位置、狀態、維護記錄等信息，方便管理人員進行查詢和管理。管理人員可依托BIM技術的可視化和數據集成功能，快速準確地了解消防設施的分布和運行情況，及時發現問題并采取措施。其次，要加強對消防設施的維護管理。定期對消防設施進行檢查、維護和保養，確保其完好有效。同時，制定消防設施故障應急預案，以便在出現故障和隱患時能夠及時處理。最后，要提高消防設施的智能化水平。及時安裝火災自動報警系統、自動噴水滅火系統、消防電梯聯動控制系統等，提高消防設施的自動化和智能化程度，從而提高火災應急處置能力。BIM技術可以與這些智能化系統進行集成，最終實現對消防設施的遠程監控和管理，提高消防設施的響應速度和準確性。通過以上消防設施管理措施，能夠有效提高高層建筑消防設施的管理水平和應急處置能力，為保障高層建筑的消防安全提供有力支持。

結語

本文對BIM技術在高層建筑消防中的應用展開研究。分析了其在消防規劃、火災模擬、疏散設計、消防設施管理等方面的優勢并提出基于BIM技術的高層建筑消防策略。研究結果表明，BIM技術能為高層建筑消防策略制定提供科學依據和技術支持，提高消防安全水平。未來，隨著BIM技術的不斷發展，其在高層建筑消防中的應用將更加廣泛。將其與物聯網、大數據、人工智能等技術相結合，實現消防的智能化和信息化。同時，在消防規劃、火災模擬、疏散設計、消防設施管理等方面，要不斷進行創新，為高層建筑消防安全提供更有力的保障。

參考文獻

[1]張二月.高層建筑防火監督中BIM技術的有效應用探討[J].消防界（電子版），2023，9（24）：57-59.

[2]李倩，魯祥友，景艷陽，等.高層建筑電梯樓梯協同疏散的仿真實驗研究[J].工程管理學報，2020（02）：95-100.

[3]翟越，李楠，艾曉芹，等.BIM技術在建筑施工安全管理中的應用研究[J].施工技術，2015（12）：81-83.

作者簡介：辛勃呈（1999— ），男，漢族，黑龍江佳木斯人，碩士研究生，助教，研究方向：建筑消防。