高層建筑防火城市設計探討

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摘要：高層建筑火災本身伴隨著嚴重的危險，其預防是技術性的問題。因此，必須加強超高層建筑中消防設備的配置和管理，采用高度的消防技術，消除火災危險，以達到自我排除，并防患于未然之源。文章介紹了高樓大廈火災的特點、防火設計的應用和對策。

關鍵詞：高層建筑；火災特點；防火設計；防火對策

1高層建筑火災的特點

（1）發生率高。高層建筑通常具有大規模而復雜的功能。以辦公樓為例，不僅有很多辦公室和會議室，還有各種服務室和輔助室。這些房間有很多可燃性和火源，火災率非常高。據統計，高層建筑的辦公室、設備室、廚房最容易著火。火災的主要原因是吸煙、設備事故、烹飪、鍋爐火災等。高層酒店的一般火災原因和火災地點統計見表1所示。（2）火勢迅速蔓延。高層建筑具有復雜的內部結構，是高層建筑快速火災擴大的原因之一。發生火災就會產生煙囪效應，火災迅速蔓延。煙的垂直擴散速度為3~4m/s，100m超高層建筑的煙的垂直擴散速度約為25~35m/s。高層建筑火災迅速普及的第二個原因是風的影響。建筑物越高風越快，火越快。據實測，風速為10m高5m/s，高度為30m為8.7m/s，高度為90m為15m/s。由于風的作用，小火災危險很快就會變成真正的災害。（3）疏散很困難。因為高層建筑與地面有著長的垂直距離，只有一些經濟發達的城市才有能解決的消防機構，不能滿足高層城市和超高層建筑的火災要求，通常電梯在發生火災時不能使用，這會影響到嚴重的避難。

2高層建筑中建筑設計原則

（1）綜合性和整體性設計原則在現代超高層建筑的設計中，整體設計原理是將建筑物從小部件中整理、規劃，從而形成部件與整體的相互結合、依賴、制約的關系。對建筑設計要素、功能、結構構成、開發史、相互關系、綜合調查進行綜合性的思想基礎分析，將各級別的分析結果反映在綜合性和綜合性的考察過程中嚴格比較，保證對建筑設計進行分析、修改、整合、改良的整個建筑設計和部分高度統一。（2）動態聯系設計原則在建筑設計中，作為建筑設計的外部條件，構建環境系統，在一定環境中維持發展，與建筑設計的外部系統相互作用。通過這個系統，可以提高建筑設計資源和系統功能的壓力。動態原則主要是指內部和外部的關系、系統的變化、系統開發的方向和活動模式的探索，不斷探索構建系統、相關操作規則的開發和應用。（3）有序性以及結構性設計原則在高層建筑工程設計中，需要準確地區分每個鏈路的使用函數和每個鏈路的關系特性，并確保設計的合理性。另外，作為建筑設計的組合，建筑物不僅廣泛存在結構，而且是建筑性能的核心載體。系統的形成過程直接關系到建筑設計整合的不同。

3高層建筑火災的疏散問題

一旦有了火災，人們的想法和判斷能力就會因為精神緊張而減少。而且，由于煙霧和高溫火焰的威脅和侵入，在避難過程中難以形成人們穩定有序的流動。高層建筑的地下工程發生火災，熱煙和有毒氣體的快速流動，是引起火災蔓延和死亡的重要因素。高層建筑可以容納1000人以上，地下商業設施也可以容納100人以上。因此，很難讓所有危險地區的人在短時間內避難，人們一般集中在頂部，垂直避難距離長，避難方向與焰火的方向相反。

4高層建筑的整體設計

（1）主體的設計在21世紀，高層建筑設計的進一步要求是實現建筑物本身的生態能源保護。在建筑設計中，表彰臺的下部一般人對街道空間的視覺感覺有很大影響，所以表彰臺的下部也必須人性化。同時，人們主要接觸高層建筑的領獎臺下部。高層建筑的屋頂是整個高層建筑的代表性性能，需要科學合理地設計。（2）建筑設計要在城市規劃設計的正確指導下進行為了調整和促進周圍環境和城市計劃，即在城市計劃和設計中把建筑物放在周圍的環境中。在設計個人或團體建筑的過程中，建筑師必須充分考慮開發現場紅線中的小環境和建筑的大環境。隨著社會的快速發展，建筑設計在飛速發展的背景下，建筑師需注意環境和人類文化的形成。（3）巧妙運用處理手法在建筑設計的實際工作中，高樓大廈設計中的塔的設計沒有明顯的變化空間。高層建筑的底部可以巧妙地使用處理方法來達到豐富空間形態的目的。在實際設計工作中，主要處理方法包括入口按壓或底部開銷。

5現代高層建筑防火設計要點的幾個問題

（1）建筑內防火分區的劃分為了有效防止建筑物火災蔓延，必須將火限制到一定范圍。為了控制特定范圍的煙，改善煙插座的煙排出效果，是分割煙控制區域的最佳方法。超高層建筑（第一級及第二級耐火性勘查）的耐火區劃的最大容許面積為1500m2，對于單式及多層的民間建筑物，等級II的最大容許面積為250m2的區劃的容許面積為600m2，地下室的容許范圍為500m2。建筑物具備自動灑水設備時，火災面積增加1.0倍。防煙區在2000m2以上，防煙區應用煙壁、隔墻、結構梁等隔開。（2）安全疏散安全避難對確保火災的人的安全起著重要的作用。有些建筑沒有指定的避難范圍，但首先要計算人員密度，其次要計算避難所的寬度，比如辦公樓、購物中心、歌舞娛樂場所、餐飲大樓。安全避難距離包括兩部分：（1）從房間的最遠點到避難門，（2）從門到避難樓梯或外部出口的距離。另外，作為設計者所具有的問題點，可以將樓梯的一樓設定為直接出口到外部，或者設定在一樓設置的圍欄（防煙）樓梯。建筑物的地板數在4m以下的情況下，樓梯和出口的距離在15m以下。把避難樓梯設置在基準層的兩端，在不同方向避難的樓梯應該設置在電梯附近。電梯可以將通常的避難路線（電梯）和緊急避難路線相結合，它需要設置在外墻附近的避難樓梯，以便能夠快速避難。（3）使用耐火等級高的建筑材料建筑物的耐火材料對于建筑物的安全性非常重要。所有裝飾材料都要經過嚴格的火警檢測和審計。如果高層建筑物是易燃的木質結構，且耐火性較低的鋼構造物，為了確保火災安全性，必須采取提高耐火性的對策。一般的保護方法是在高層建筑物的鋼骨、鋼骨柱上涂上耐火涂層，鋪上保溫耐火層，作為高層建筑物等重要地區的地基、墻壁、天花板的裝飾材料使用不燃性材料。高樓大廈的室內窗簾、沙發、地毯和床上用品用阻燃性或耐火性較高的紡織品作為材料。（4）消防通道的設置高層消防車必須在高層建筑周圍設置。如果難以設置圓形火線，可以設置火線沿兩個高層建筑的長邊。在沿街的許多高層建筑物的設計中，建筑物的下端具有至少一個長邊或周邊長度的1/4，并且忽略了一個長邊以上。沒有配備高5m以上、深4m以上的底車。消防車發生火災時不能直接到達建筑物底部，影響消防活動。如果沿街建筑物的長度超過150m，全長超過220m的情況下，需要將經過建筑物的消防車設定在適當的位置。（5）管道井防火的設計根據《高規》的規定，電纜井、管路井、煙氣排氣管、排氣管和垃圾溝等縱型管必須獨立設定，且軸壁必須是具有1h以上耐火性界限的不燃性體。軸壁的檢查門必須是火墻門。即使在高度限制下，不超過100m的超高層建筑的電纜圍和管路窗也必須是每2～3層由相當于地板耐火極限的不燃性體分離，高度在100m以上的超高層建筑的規定。相當于地板耐火界限的不燃性體應用于各樓層的火災分離。在《住宅建筑法規》中，必須使用相當于火災時地板耐火界限的不燃體，明確了“住宅建筑法典”的要求更加嚴格。電纜井、管道井、室、走廊的空隙用水泥灰漿板、鋼板等非可燃材料填充。

6加強高層建筑的防火對策

（1）電器及燃氣的嚴格管理，應選擇安全可靠的電器及燃氣裝置，不得使用電氣或燃氣器具、電氣設備及其線打開的火災或電氣電線。燃氣設備及其管道應按照標準和規范要求進行安裝和鋪設。緊急切斷閥是在燃氣供應管道進入地面建筑物之前設定的。（2）嚴格的露天管理在建設和維護工程中必須實施的開放火災駕駛，實施前必須得到批準。為了加強安全性監視工作，在操作現場需要配備專門的人進行監視。在餐廳使用暖氣設備時，必須被分配給特別負責人。關于吸煙的問題，需要制定目標管理規則并實施。（3）嚴格的駕駛規則關于火力、電力、煤氣的使用，必須完善安全運轉程序及管理體制。關于火力、電力和煤氣的使用的作業者，必須接受安全技術訓練和安全責任教育，安全性的認識和運轉能力良好，有意識地按照運轉順序。（4）嚴格維護、定期檢查系統首先，要做好火災設備的日常維護和管理，才能在火災中發揮他們的作用。在使用高層建筑時，一般采用設備安全性、設備更新等定期維護檢查系統。關于消防設備，需要進行定期的檢查和維護，需要具備現代消防設備和消防系統、煙控裝置、火門、火閘、火泵、消火栓、火災控制室、儀表設備等，特殊的人事需要分配給定期測試和檢查。（5）安全避難及避難措施為了縮短避難時間，通過盡可能縮短避難通道，可以容易地進行雙向避難。為了確定避難通道的位置、安全的避難距離、避難通道的高度、門的高度，必須合理而細心的設計。（6）火災安全的社會教育和自助意識除火災安全教育外，服務（工作人員）還應該學習火災安全避難計劃，實施職業倫理和自習教育，在發生火災時，可以成為集團的指揮官。學習火災的安全知識，掌握安全用火的方法，熟悉各種避難方法，在發生火災的情況下有序有效地避難。只有在高層住宅的防火計劃和設計中做好工作，才能減少災害的發生，保證人們的生活和財產的安全。

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作者：喻暉 單位：廣東華方工程設計有限公司