建筑防火技術在高層建筑設計中的應用研究

摘要：隨著城市化進程的加速，高層建筑成為現代城市發展的重要標志，但其火災風險也相應增加。還能系統性地探討了高層建筑火災的特點，包括快速蔓延、疏散困難、人員密集和撲救難度大等方面。針對這些特點，提出了建筑防火技術在高層建筑設計中的應用流程與方法，包括火災風險評估、設計階段的火災模擬、防火分區設計和配備消防設施等。最后，系統總結了強調了建筑防火技術在高層建筑設計中的應用要點，包括材料選擇、設計合理的疏散通道、定期維護檢查。這些方法的綜合應用能夠有效降低高層建筑火災風險，保障人員生命財產安全，對高層建筑設計具有重要的指導意義。

關鍵詞：高層建筑火災防火建筑防火

中圖分類號：TU976.5

ResearchontheApplicationofFireProtectionTechnologyinHigh-RiseBuildingDesign

ZHENGHao

PanjinBaohuiEngineeringIndustryCo.，Ltd.，Panjin，LiaoningProvince，124010China

Abstract：Withtheaccelerationofurbanization，high-risebuildingshavebecomeimportantsymbolsofmodernurbandevelopment，buttheirfireriskhasalsoincreasedaccordingly.Thispapersystematicallydiscussesthecharacteristicsofhigh-risebuildingfires，includingrapidspread，difficultyofevacuation，highpopulationdensity，anddifficultyoffirefighting.Inresponsetothesecharacteristics，theapplicationprocessandmethodsofbuildingfirepreventiontechnologyinhigh-risebuildingdesignhavebeenproposed，includingfireriskassessment，firesimulationatthedesignstage，firecompartmentdesign，andprovisionoffirefightingfacilities.Finally，thepapersystematicallysummarizesthekeypointsofapplyingbuildingfirepreventiontechnologyinhigh-risebuildingdesign，includingmaterialselection，designingreasonableevacuationroutes，andregularmaintenanceandinspection.Thecomprehensiveapplicationofthesemethodscaneffectivelyreducethefireriskofhigh-risebuildings，safeguardingthesafetyofpersonnelandproperty，andprovidingimportantguidanceforhigh-risebuildingdesign.

KeyWords：High-risebuilding;Fire;Fireprevention;Buildingfireprevention

隨著城市化進程的不斷加速和人口密集度的增加，高層建筑已成為現代城市發展的重要標志之一。根據有關數據表明，自2010年以來，我國高層建筑總量一直位居世界首位。目前，全國擁有8層以上、超過24m的高層建筑34.7萬幢，百米以上超高層6000多幢，數量均居世界第一[1]。然而，與高層建筑相伴隨的是其火災風險的顯著提高。一旦發生火災，尤其是在高層建筑中，可能會導致嚴重的人員傷亡、財產損失以及社會不穩定。近10年，我國共發生高層建筑火災3.1萬起，死亡474人、直接財產損失15.6億元。根據國家消防救援局統計，2022年接報高層建筑火災1.7萬起，亡260人，傷252人，與2021年相比，起數上升276%，亡人上升44.4%，傷人上升53.7%[5]。因此，建筑防火技術在高層建筑設計中的應用至關重要。

1高層建筑火災特點

1.1快速蔓延

據統計，高層建筑火災發生后，火勢蔓延的速度通常遠遠快于低層建筑。研究顯示，火災在高層建筑中的蔓延速度平均每分鐘可達到3.2m以上，遠遠超過了一般低層建筑的火勢蔓延速度。這種快速蔓延的原因主要包括高層建筑結構復雜、通風良好、內部空間大等因素。在火災發生后，火勢往往會迅速沿著通風道路向上蔓延，導致火災擴散速度加快，防火隔離的難度增加。

1.2疏散困難

與低層建筑相比，高層建筑內部的疏散距離更長，通常只有有限數量的疏散通道[3]。研究數據顯示，高層建筑內部的疏散距離通常超過低層建筑的2倍以上，且疏散通道數量有限，甚至存在單點故障的風險。在火災發生時，疏散通道可能會受到煙霧、火勢和人員擁堵等因素的影響，進而導致疏散困難。研究表明，高層建筑火災中，疏散時間往往較長，平均每層疏散時間可能超過5min以上，遠遠超出了疏散的標準時間。

1.3人員密集

由于高層建筑的建筑密度通常較大，且容納著大量的居住者、辦公人員或者商業顧客，一旦火災發生，可能導致大量人員集中在有限的空間內，增加了火災撲救和疏散的難度。據統計，高層建筑火災中的人員密度通常遠遠高于低層建筑。研究顯示，高層建筑火災中，每平方米的人員密度可能超過10人以上，甚至有時更高。這種高密度的人員聚集使得疏散通道更易堵塞，煙霧和火勢也更容易造成人員傷亡。

1.4撲救難度大

由于高層建筑通常具有復雜的結構和大規模的空間，火災撲救面積較大，火勢蔓延速度快，因此撲救難度較低層建筑更大。研究數據顯示，高層建筑火災中，消防隊員通常需要花費更長的時間才能到達火災現場，平均響應時間可能超過15min以上，遠遠超過了火災發生后的最佳撲救時間。此外，由于高層建筑的結構和高度限制了消防車輛和水源的接近，增加了火災撲救的難度。同時，高層建筑火災中常常存在著火災現場可視性差、煙霧擴散快、空氣稀薄等特殊環境條件，給火災撲救帶來了額外的困難。

2建筑防火技術的應用流程與方法

2.1火災風險評估

火災風險評估是通過系統地分析建筑的結構、材料、使用性質以及周圍環境等因素，評估火災發生的可能性和對建筑造成的影響程度。這一過程通常包括以下4個步驟：（1）評估建筑的結構類型、承載能力、火災抗性等參數，以及建筑材料的防火性能，如耐火等級、燃燒性能等，可以初步確定建筑在火災發生時的抵抗能力和蔓延速度，為后續防火措施的制定提供基礎數據；（2）根據建筑的功能和使用情況，評估建筑內部的人員密度、疏散需求、火災風險等級等參數，確定火災發生時可能受影響的人員數量和疏散路徑，可以有針對性地制訂火災疏散計劃和人員疏散指引，提高火災疏散的效率和安全性；（3）評估建筑周圍的環境條件，包括周邊建筑、交通道路、消防水源等情況，以及消防部門的響應能力和撲救資源，確定火災發生后的救援和撲救能力，為建筑防火設計和緊急應對提供支持；（4）綜合考慮建筑結構、使用性質、周圍環境和消防資源等因素，對火災發生的可能性和影響程度進行綜合評估，確定建筑的火災風險等級和防控重點，以此來明確建筑防火的優先級和緊急程度，指導后續防火措施的制定和實施。

2.2設計階段的火災模擬

火災模擬通常采用計算機仿真軟件進行，通過建立建筑的三維模型和火災模型，模擬火災發生后的火勢蔓延和煙氣擴散情況[4]。在模擬過程中，可以考慮建筑結構、材料、通風情況、人員分布等因素，模擬火災發生后的火勢蔓延路徑和煙氣擴散路徑，并對可能存在的疏散障礙進行分析和評估。通過設計階段的火災模擬，可以得到建筑在不同火災場景下的疏散時間、疏散通道的負載能力、煙氣濃度分布等關鍵數據，為設計階段的防火措施提供參考。例如：可以根據模擬結果優化疏散通道的設置和布局，提高疏散通道的負載能力和疏散效率；也可以根據煙氣擴散路徑確定合適的排煙系統設計，減少煙氣對人員逃生的影響。同時，設計階段的火災模擬還可以用于評估不同防火措施的效果和優劣。通過比較不同設計方案下的火災模擬結果，可以選擇最優方案并對其進行優化，以確保建筑在火災發生時能夠最大程度地保護人員安全和財產安全。

2.3防火分區設計

防火分區設計旨在將建筑劃分為不同的區域或分區，在火災發生時可以有效地控制火勢蔓延[5]。防火分區設計通常包括以下4個步驟。（1）根據建筑的功能和使用性質，將其劃分為不同的區域，如住宅區、商業區、辦公區等，也可以根據火災風險劃分為不同的分區，如高風險區、中風險區、低風險區等。（2）根據防火要求和法規標準，確定各個分區的防火要求和限制條件，包括防火隔離墻的設置、防火門的配置、防火材料的選擇等。根據建筑的實際情況和火災風險分析，確定各個分區的防火等級和防火要求，確保防火分區設計符合法規要求和實際需要。（3）根據建筑的結構和布局，結合防火要求和限制條件，制訂合理的防火分區設計方案。考慮疏散通道的設置、防火隔離墻的布置、防火門的位置等因素，優化防火分區設計，提高建筑的防火安全性和疏散效率。（4）通過火災模擬和風險評估等手段，對防火分區設計方案進行全面評估，分析其在火災發生時的實際效果和應對能力。同時，對防火分區設計方案進行專業審查，確保其符合法規要求和防火標準，提高建筑的整體防火安全水平。

2.4配備消防設施

消防設施的合理配置可以有效地提高建筑的火災防護能力，加速火災控制和撲救的速度[2]。配備消防設施的流程與方法主要包括以下4個方面。

（1）根據建筑的結構、功能和使用性質，確定消防設施的類型和數量。常見的消防設施包括火災報警系統、自動噴水滅火系統、疏散通道、防火門等。根據建筑的具體情況和法規要求，確定各個區域所需的消防設施類型和配置標準。（2）根據消防設施的功能和效果，合理布置消防設施，覆蓋建筑的各個重要區域和關鍵部位。例如：設置火災報警器的位置應覆蓋建筑的各個樓層和房間，確保火災發生時可以及時發現并報警。（3）根據設計方案和規范要求，進行消防設施的安裝和調試工作，確保其正常運行和有效使用。對于自動噴水滅火系統等涉及到水源和管道的設施，還需要進行水壓測試和泄漏檢查，確保其在火災發生時能夠及時投入使用。（4）建立健全的消防設施維護管理制度，定期對消防設施進行檢查、維護和保養，保證其長期穩定運行。同時，加強對消防設施的使用培訓，提高建筑內部人員對消防設施的認識和操作技能，增強應對火災緊急情況的能力。

3建筑防火技術在高層建筑設計中的應用要點

3.1材料選擇

合理選擇防火性能良好的建筑材料，可以有效降低火災發生的概率和減緩火勢蔓延的速度，保障建筑的整體防火安全性。具體而言，應優先選擇符合防火標準的建筑材料，如具有一定耐火等級的墻體材料、地板材料和裝飾材料等。例如：墻體材料應選擇具有一定防火等級的防火板材或防火磚等，地板材料應選擇防火性能良好的防火地板或防火涂料等。此外，對于高層建筑外墻材料的選擇也尤為重要，應考慮其抗火性能、隔熱性能和裝飾性能等綜合因素，確保外墻材料具有較高的防火等級和良好的裝飾效果[6]。

3.2設計合理的疏散通道

疏散通道的設計應考慮人員疏散的效率和安全性，以及火災發生時的應急情況。首先，疏散通道應設置合理，覆蓋建筑的各個區域，并保證通道寬度和數量與建筑使用人數相匹配。根據相關規范和標準，通常要求每層建筑至少設置兩個疏散通道，通道寬度不應小于規定標準，以確保在火災發生時能夠迅速疏散人員。其次，疏散通道的設計應考慮火災時可能出現的煙霧和高溫情況，采取措施確保通道內部的通風和照明，提高人員疏散的舒適度和安全性。此外，還應設置緊急照明和標識，指示人員正確地疏散方向和逃生路徑[3]。

3.3定期維護檢查

根據相關規定和標準，建筑的消防設施和防火系統通常需要進行每年、每季度或每月的定期維護檢查，包括消防水源、自動噴水系統、火災報警器、滅火器等設施的檢查和測試。定期維護檢查的內容主要包括設備功能的檢測、系統性能的測試、設備狀態的記錄和維護保養的實施。通過定期維護檢查，可以及時發現和處理消防設施和防火系統中的問題和隱患，確保其能夠長期穩定運行，保障建筑的整體防火安全性。此外，定期維護檢查還可以提高建筑管理人員和使用者的消防意識和應急反應能力，加強對火災防范和應對的重視程度，最大程度地減少火災發生的可能性和火災造成的損失。

4結語

建筑防火技術在高層建筑設計中起著至關重要的作用。通過火災風險評估、火災模擬、防火分區設計等方法，可以有效降低高層建筑火災風險，保障人員生命財產安全。因此，在高層建筑設計過程中，應充分重視建筑防火技術的應用，確保建筑的安全性和可持續發展。

參考文獻

[1] 何俊江.不同環境條件下高層建筑樓梯間火災發展和煙氣流動研究[D].合肥：中國科學技術大學，2022．

[2] 李思宇.高層建筑火災監控系統研究[D].廊坊：華北科技學院，2023．

[3] 關文玲，馬玲，王麗，等.高層寫字樓火災混合疏散策略研究[J].消防科學與技術，2021，40（9）：1309-1312．

[4] 鄒濤.高層建筑樓梯間火災時煙氣控制模擬研究[D].成都：西華大學，2022．

[5] 張彥杰.防火分隔技術在建筑消防中的實踐應用探究[J].科技資訊，2023，21（5）：106-109．

[6] 吳振坤.高層建筑外保溫材料的消防安全管理問題及對策研究[J].消防科學與技術，2022，41（9）：1296-1299．