高層建筑消防安全設計與防火設施優化研究

摘要：當前建筑形式呈現個性化、多樣化和規模化的發展態勢，建設工程中高層建筑比重逐漸增加，是城鎮化發展的一個必然結果，同時也極易導致許多安全問題。高層建筑發生火災時，火勢快速擴散并產生許多有毒氣體，對居民的生命財產安全構成巨大威脅。本文通過分析高層建筑的火災誘發特點，結合高層建筑施工方法，探索消防安全設計和防火設施的優化措施，以期為提升我國城市住宅的消防安全水平奠定堅實基礎，為高層建筑火災防范設計研究提供重要的科學理論與實踐指導。

關鍵詞：高層建筑；消防安全設計；防火設施；優化措施

引言

隨著我國城鎮化進程的加快，社會經濟也在飛速發展，城鎮區域高層建筑建設項目越來越多，現代化的新型建筑技術、建筑材料和管理方式也在實際建設中得到了廣泛應用。在建筑領域，火災是最為普遍的一種安全隱患，如果對建設項目沒有足夠的消防安全意識，再加上沒有采取相應的預防手段，極易引發火災，造成重大生命和財產損失。因此，建設單位應強化高層建筑火災安全設計和防火設施的安裝，才能有效避免火災發生。

一、高層公共建筑火災特點

（一）易于爆炸、蔓延迅速

目前，人民群眾對于安全防護工作更加關注，高層建筑火災隱患和消防安全問題已成為社會關注的焦點。火災引發的爆炸是高層建筑火災中較為普遍的危險性事故。火災發生時，由于高層建筑處于密閉空間，可燃物在一定水平位置堆積，如果未能及時進行有效通風，容易引發爆炸事故。爆炸引發的火災蔓延速度極快，爆炸時所形成的沖擊會導致建筑結構破壞、升溫，給消防員的生命安全帶來極大威脅。根據實踐情況來看，爆炸事故一般是在火災后6分鐘—7分鐘內開始，當消防員趕到事發場地時，常常錯過此段時間。

（二）容易發生人員傷亡

在現代化空間中，高層建筑的建筑層高、建筑規模、建筑功能及人員密集程度等因素對人民群眾的安全疏散起決定性作用。火災發生時，人員撤離范圍比較大，建筑設計人員需要針對高層建筑物考慮人員疏散問題。在高層建筑物中，采用封閉式樓梯較為安全。火災發生時，封閉式樓梯可以有效地阻止濃煙、熱氣流向樓道流動，從而有效阻止大規模火焰擴散。封閉式樓梯構造相對穩固，可以抵御火焰溫度和氣壓。因此，在設計時，高層建筑物內采用封閉式樓梯較為安全，便于人員撤離。結合建筑工作實踐發現，并不是每座高層建筑都設有封閉式樓梯。火災產生的煙及熱氣流會快速蔓延，造成樓道內可見度下降。另外，在火災過程中，溫度和煙對人體的危害較大。人體適宜的溫度區間非常狹窄，如果呼吸過量濃煙，可能導致窒息[1]。

二、高層建筑消防安全設計研究

（一）明確制定火災安全防護措施，做好防火設計

針對我國高層建筑的火災安全設計問題，相關建筑消防設計人員需要根據安全設計規范制定火災安全防護措施，提出新的消防設計方法。例如，在高層建筑物消防設計工作中，設計人員要按照有關規范文件要求設計，做好防火分隔、疏散出口等方面的設計工作。涉及建筑物構造、材料、設備等方面的性能，在遇到火情時，為人員逃生創造足夠空間。為了確保火情發生時可以迅速地進行滅火工作，設計人員應重視防火警報與防火設施的設置。另外，在建筑消防設計中，要對電器、電線等設施開展消防設計，避免出現電氣火災。此外，還應加強對建筑空調系統、通風設施等設備的防火設計，以保證發生火災時室內氣流不會加速燃燒。

（二）安全疏散出口設計

在整體高層建筑的消防設計要素中，安全疏散出口的設計最為關鍵。設定安全有效的疏散位置并合理選擇疏散門的設計寬度，正確安排疏散通道寬度，最大限度地起到防火疏散效果，保證人員安全逃生。設計人員需要結合實踐工作經驗，設計合適的撤離空間，才能最大限度確保人員在較短時間內撤離到戶外安全地帶。首先，在高層建筑物中，疏散通道和出口是人員疏散的主要通道，合理的疏散通道寬度、高度以及燈光等可以保證在發生火災時人員快速有序地通過安全疏散出口，逃離火災危險區域[2]。其次，在安全疏散出口要有明確的標識、緊急燈光，以達到有效的疏散效果。設計指示標志及消防設備應該清楚易讀，并能快速指引人們前往適當的撤離路線。另外，設計人員設定安全疏散出口時，要充分考慮逃生人員的情緒、生活方式等方面的影響。例如，為了防止人群擁擠和踩踏等風險事件，建筑物中需要設計多個安全通道。通過科學合理的火災安全設計，保證高層建筑內人民群眾的生命財產安全。

（三）中庭防火設計

許多高層建筑物都設有中庭。大部分中庭主要由鋼材結構和玻璃材質構成，其功能貫穿多層空間。因此，針對中庭的消防設計要解決的重點是在發生火災時保證建筑物內的人身安全。設計人員對中庭進行防火設計時，應按照建筑防火規范的相關規定，借鑒先進的設計方法，在中庭相通的走廊和過道處安裝防火卷簾門，以阻隔火災的持續擴散。在中庭走廊里要增加一個自動噴水消防裝置，以便在火災初期能夠進行有效撲救，注意設計噴嘴之間的距離要不小于2米，不大于2.8米。在中庭走廊里應安裝消防警報裝置，以便在發生火災時，能夠及時發出警告[3]。此外，中庭防火設置還應按其上部與下部之間的連接面積合理進行。

三、高層建筑防火設施優化研究

（一）建材材料防火性能

高層建筑的防火安全性除了與總體設計布置有關之外，還與其所采用的建材及消防器材的耐火能力密切相關。因此，設計人員需要加強對高層建筑物材料防火性能的研究，并對建筑材料進行適當選用，對于提高材料防火性能具有十分重要的作用。首先，設計人員應對市面常用建筑材料實行系統性的防火試驗，掌握各種類型的材料在各種情況下的防火性能，保證所選用的材料在起火時可以有效防止火焰擴散，同時也可以降低有害氣體的排放量、燃燒速率、煙霧毒性等。其次，設計人員需要結合實踐經驗，充分考慮不同防火材料的使用目的及建筑火災危險程度，科學合理地選用具有優良耐火特性的建筑材料。例如，電氣設備機房和樓梯間等重要位置盡量采用不可燃燒或耐火的防火設施，以增強其防火性能。為此，高層建筑防火設施設計與建筑材料的防火性能應該緊密關聯，并在實踐中進行一些積極探索。通過對建材防火特性的深入研究與科學運用，從根源上提高高層建筑的消防安全性，為人民群眾的生命財產安全作出貢獻。

（二）消防給水設施優化配置

消防給水設施是撲火的關鍵環節。設計人員對消防設施進行合理設計，能夠大幅提升滅火工作的有效性和可靠性。設計人員設計高層建筑防火設施時，要重點考慮高壓設施的安裝。高壓給水系統能夠在較遠距離噴射大量水柱。該防火設施可以增加滅火裝置的射程，加快滅火速度，同時還能降低火災時的用水量。另外，設計人員要對管線布置進行優化，使管路布置得更為合理、有效，對提升消防工作的效果十分有利。采用現代化技術設置高層建筑的管道、優化整體管道結構、采用先進的管材及工藝，可以有效提升管材的耐高壓性能，保證給水系統在火災中能夠穩定運轉，從而達到高效滅火效果[4]。設計人員還要綜合考慮高層建筑的設計部位，進一步對消防給水設施開展優化設計，應用現代自動化控制設施，對消防給水設施實際運行狀況進行實時監控，對系統中出現的各種問題進行精準分析，提出解決方案。消防給水設施不僅能確保消防給水系統的安全，還能防止控制裝置失效引起的意外事故。

（三）合理分配消防設施

在高層建筑物的消防安全設計工作中，選用合適的防火設施非常關鍵。合理分配消防設施，既能夠增強火災出現時的防護效果，又能夠在發生火災期間將損失降低到最低程度。首先，設計人員在高層建筑中需要設置合適的滅火器。滅火器能夠對火源進行有效控制并阻止火焰持續擴散。設計人員要按照建筑規模及使用要求，對消防設施進行合理配備，以保證一旦發生火災，快速有效地將火焰撲滅。其次，消防栓、消防炮是滅火設施中不可缺少的部分。消防栓能夠為撲滅火災和防止火災蔓延提供充足的水，對于高層建筑出現的火情，可以利用高壓水槍持續噴射滅火。該設施能對火災區域實現快速有效的控制。為保證在火災突發情況下，相關人員能夠快速有效地開展撲救工作，必須對消防栓、消防炮等進行合理布置。同時，要注意防火設備的保養與管理，定期對消防設備進行檢驗和替換，以保證各個設施處于良好的工作狀態[5]。相關人員需要對消火栓、消防炮等設備進行定時清洗，以保證正常的滅火使用性能。設計人員要想切實保證高層建筑物的防火設計，必須對各種消防設施進行合理布置。這要求相關人員定期開展維修保養工作，以減少高層建筑火災的發生概率，提高滅火速率[6]。

（四）優化消防通信系統

在高層建筑物發生火災的情況下，設計防火通信系統極為重要。消防通信系統的設置不僅能對各防火單位的工作進行統籌，而且切實保證火情的迅速、有效控制。設計人員需要研究如何對消防通信系統進行合理配置，是保證滅火工作高效、快速、及時的關鍵。首先，利用無線通信、衛星通信等現代化手段，使火災控制系統和火場救援隊員能夠進行及時通信。及時利用消防通信系統可以突破地域阻隔和信息壁壘，保證火災控制系統對火災發生的時間和地點進行準確判斷。另外，該系統能夠有效改善通信品質，降低信號之間的相互影響，保證信息傳送的正確性。其次，對通信網絡進行適當調整，可以提升消防通信系統應用期間的可靠性。設立多條備用通信線路，以保證重要通信線路中斷情況下消防指揮中心仍能與火場內的消防員取得聯絡。通過制定相應的突發事件計劃，增強火災現場的通信響應能力。針對不同類型的火災場景進行模擬演習，保證在實際的火災中消防通信系統可以快速反應，使滅火工作得以正常開展[7]。

（五）自動消防控制系統的設計

自動消防控制系統是基于計算機網絡的新型消防技術。該系統的主要目標是在火災初期階段自動啟動，對火源進行有效控制與撲滅，避免火勢繼續擴散。因此，在進行自動消防控制系統的設計時，應綜合分析建筑物的平面布置和使用情況，并對可能發生的火災危險性進行分析。自動消防控制系統的設計應包括電氣設備機房、關鍵機房等高層建筑的關鍵部位，保證一旦出現火情，可以快速投入使用。同時，要對其定期檢修，以保證在危急情況下仍能發揮應有作用。另外，隨著科技進步，能夠將自動消防控制系統與建筑物內部的智慧監測系統整合，實現更有效的消防監測與反應。通過設計自動消防控制系統，能夠有效地提高高層建筑的防火性能，降低火災造成的財產損失[8]。

結語

綜上所述，高層建筑作為我國現代化城市發展的重要組成部分，與人民的生活和工作有著緊密的聯系，其安全性也是影響人民生活和工作的重要因素。因此，在進行高層建筑設計時，要注重防火設施的設置，提高高層建筑的安全性。設計人員要重點研究高層建筑的防火設計標準、防火隔離設計、安全疏散出口設計等，使建筑的防火能力得到切實提升，減少火災造成的損失，保證人民群眾的生命和財產安全。參考文獻

[1]張平貴.防火分隔技術在建筑消防中的應用研究[J].今日消防，2023，8（01）：85-87.

[2]王凱.對建筑防火設計中固定防排煙設施的探究[J].今日消防，2023，8（01）：91-93.

[3]駱杰.現代建筑的防火監督與消防設施配置探究[J].工程建設與設計，2022（24）：46-48.

[4]喻璋.現代建筑的防火與安全疏散設計[J].今日消防，2022，7（10）：95-97.

[5]湯家福.建筑防火監督及消防設施的配置措施[J].中國住宅設施，2022（01）：152-154.

[6]上官翔飛.高層建筑火災致因因素及防火安全探究[J].今日消防，2021，6（10）：133-135.

[7]曹潤.高層商場消防安全設計與展望[J].價值工程，2016，35（20）：229-231.

[8]周楠.高層建筑防火設計與消防安全問題研究[J].消防界（電子版），2023，9（15）：28-30.