1、高层建筑防火设计措施摘要：为了满足城市化建设的需要，高层建筑增多是必然趋势，这样就会导致防火安全的任务变得越来越重，文章从高层建筑火灾危险性分析出发，提出了防火设计中的问题，得出有效安全的防火设计措施。 关键词：高层建筑防火设计危险性 中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号： 一.前言 建筑物的防火安全设计是一门综合性科学，是由多专业( 建筑、结构、空调、电气、给排水) 共同采取安全措施的综合体现，高层建筑在消防系统设计上应优先保证人员在火灾中的安全，同时考虑如何减少火灾的发生和火灾的损失防止火灾大面积蔓延，最大限度地降低火灾对人们生命和财产的破坏，利用性能化设计合理划分防火分区、组
2、织人员安全疏散达到高层建筑防火性能总目标的实现，最大限度地保障人民生命财产安全。 二.高层建筑火灾危险性分析 2.1 可燃物较多，火势蔓延较为迅速 在高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井、排风道等竖向井道部位，如果防火分隔或防火处理不好，一旦发生火灾就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。高级旅馆、图书馆、档案楼、科研楼、办公楼等高层建筑，一般室内装修家具等可燃物较多，一旦起火，发烟量大，燃烧猛烈，火灾容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为 0.3m/s；在燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.50.8m/s
3、，烟气沿楼梯间或竖向管井扩散速度为 34m/s。如一座高100m 的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气能在半分钟内达到顶层。日本在一个医院里做过燃烧试验， 证明在几分钟内就能把每层 3500m2 的二十三层大楼都充满烟气。建筑物越高，风速越大。风速增大，火势的蔓延扩大速度也相应增加。据测定:距地面高度 10m 处风速为 5m/s；30m 处风速为 8.7m/s；60m 处风速为 12.3m/s；90m 处风速为 15m/s。 2.2 建筑高度较高，平面结构复杂，安全疏散困难 高层建筑的特点，一是层数多，垂直疏散距离长，疏散到地面需要较长的时间；二是人员集中，疏散时容易出现拥挤情况；三是发生火灾时
4、烟气和火势向上蔓延快、且易窜入楼梯间，而火灾发生时人们大量涌向楼梯，增加了疏散难度(平时使用的普通电梯，在火灾时必须切断电源，停止使用，因此，高层建筑的安全疏散主要靠楼梯)。火灾案例分析表明，被烟薰死的(包括被烟薰倒后烧死的)，占火灾死亡人数的一半以上。 2.3 火灾扑救难度较大 高层建筑发生火灾时，消防队员使用的灭火救护设施往往不易达到建筑高度，因此，扑救高层建筑火灾主要立足于室内消防给水设施。由于受到各种条件的限制，扑救的难度很大。火灾现场热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快和途径多，消防队员难以堵截；当火势扩大，形成大面积火灾时，室内消防水量显然不足，需要利用消防车从室外进行补给，但消
5、防水带耐压能力常常不能适应需要。此外，建筑物如果没有安装消防电梯，消防队员则需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层，不仅体力消耗大、速度慢，还会与向下疏散的人流发生对撞而延误时间，不能及时到达着火层进行扑救，消防器材也不能随时得到补充，均将严重影响扑救。 三.设计中所要注意问题 3.1 保证建筑主体结构有足够的耐火稳定性 目前国内外高楼多依赖钢结构，虽然它的整体性和稳定性都很好，但耐火性能很差。钢材的抗拉和承重等性能均会因温度的升高而急剧下降，通常在摄氏 450650 度就会失去承载能力，发生变形，钢柱、钢梁弯曲，不能继续使用。一般情况下，不加保护的钢结构耐火极限只有 15分钟。因此，建筑界和消防
6、界在解决这个问题方面仍任重道远。 （一）耐火等级和材料选择。中国按建筑常用结构类型的耐火能力划分为四个耐火等级（高层建筑必须为一或二级） 。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能，在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起，到被破坏（如失去支承能力等）为止的这段时间（按小时计） 。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体（如木材等） 、难燃烧体（如沥青混凝土、刨花板）和非燃烧体（如砖、石、金属等）之分。 （二）建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限 3 小时的非燃烧体（如用砖或混凝土作成 180 毫米厚的墙或 3
7、00300 毫米的柱） ，梁须为耐火极限 2 小时的非燃烧体，其钢筋保护层须厚 30 毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能，内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料，如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等，以减少火灾发生和控制火势蔓延 3.2 做好防火分隔与安全通道设计 高层建筑中，因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的 70%左右，烟气是火灾中的隐形杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为 0.3、0.8m/s，垂直方向扩散速度为3.4m/s，当烟气无阻拦时，只需
8、 1min 左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应” 。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所，消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气，保证人员安全疏散和扑救。因此，超高层建筑在上述部位设置机械加压送风系统，能够达到疏散和扑救通道上无烟的目的，从投资方面又低于机械排烟系统，是可行的。其裙房的楼梯间内可统筹考虑布置。其风压值应为防烟楼梯间 50Pa，前室、合用前室、封闭避难层 25Pa，既能方便疏散安全
9、门的开启，又能保证安全地带的压力，对烟气起到排斥作用。同时，超高层建筑封闭避难层内设置机械加压送风设施，除满足避难层内一定的正压值，防止烟气入侵，也为躲避在避难层里的人们提供呼吸用的新鲜空气。 （一）防火间距：为防止火势通过辐射热等方式蔓延，建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于 6 米，它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为 7 米和9 米。高层建筑因火灾时疏散困难，云梯车需要较大工作半径，所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于 13 米，同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于 15 和 18 米。厂房内易燃物较多，防火间距应
10、加大，如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于 10 米，三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于 12 和 14 米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房，应远离建筑物。 （二）防火分区：建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区，即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过 150米要设防火墙，分区的最大允许面积为 2500 米 2；三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为 100 米、1200 米 2 和 60 米、600 米 2.一、二级防火等级的高层建筑防火分区面积限制在 1000 米 2 或 1500 米 2 内，地下室则控制在 500 米以内。防火墙应为耐火极限 4 小时的非燃烧体，上面如有洞口应装设甲级防火门窗，各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘，用水幕保护。 参考文献： 1 GB50045-1995 高层民用建筑设计防火规范，2005 2 火灾自动报警系统设计规范GB 5011698.
