譚啟龍

【摘要】現(xiàn)代城市發(fā)展中，高層民用建筑的數(shù)量持續(xù)增長，但由于建筑高度較大，消防工作的難度也隨之提升，因此，需要在建筑設(shè)計(jì)過程中做好防火設(shè)計(jì)工作，以提升建筑的防火性能，為救援工作爭取時(shí)間。但在城市化加快速度的大時(shí)代背景下，很多項(xiàng)目往往拼命壓縮設(shè)計(jì)周期，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師對項(xiàng)目把控的精細(xì)程度不夠，防火設(shè)計(jì)中仍存在一些常見缺陷和問題，部分甚至發(fā)展為通病。這些問題需要廣大設(shè)計(jì)師共同探討、深入研究，使防火設(shè)計(jì)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能更好的發(fā)揮作用。

【關(guān)鍵詞】高層民用建筑;防火設(shè)計(jì);問題;對策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.09.025

引言：

通俗來講，如果住宅超過了約 9 層（ 27 米 ）、公共建筑超過約7 層（ 24 米），就屬于高層建筑了。高層建筑有很多優(yōu)勢：可以集中人口，縮短交通距離;可以節(jié)約珍貴的土地資源;可達(dá)到市政建設(shè)投資減小和建筑工期縮短的目的;能夠擁有良好通風(fēng)從而保證空氣質(zhì)量;部分設(shè)計(jì)精妙的高層建筑建成后形成城市地標(biāo)性建筑，成為所在城市景觀視廊上非常重要的風(fēng)景線。我國雖然城市化起步晚但是速度較快，目前已有大量農(nóng)村人口遷移至城市工作生活，城市中各類型的房屋需求不斷增加，而城市的土地稀少使高層民用建筑的建設(shè)需求愈加旺盛。從建筑的整個(gè)使用周期來看，火災(zāi)是建筑安全使用的最大威脅。因此在高層建筑的設(shè)計(jì)、建造和后期使用中，將解決好防火問題作為頭等大事，對保護(hù)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全而言意義重大。

1、高層民用建筑出現(xiàn)火災(zāi)的特征

1.1人多無序，驚恐慌亂、逃生無門、傷亡難控。

高層建筑具有人員密集，人員流線較多的特點(diǎn)，一旦發(fā)生火情往往自下而上發(fā)展迅速，導(dǎo)致難以撲滅和救援。高層建筑內(nèi)的樓梯、管道井等豎形構(gòu)件極易產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，是火勢和煙霧擴(kuò)展的重要推手。斷電和煙霧導(dǎo)致的失去能見度加劇人們的恐慌心理，容易誘發(fā)擁擠、踩踏，使疏散更加困難;而人民群眾在平時(shí)受到的消防教育、參加的消防演練數(shù)量不夠，自身關(guān)注和學(xué)習(xí)消防知識的意愿也不足……

以上因素只是火災(zāi)發(fā)生后人員不能及時(shí)疏散的部分原因，從歷次火災(zāi)的應(yīng)急疏散情況來看，極端緊急情況下多數(shù)人沒有自行逃生的能力，往往被動等待救援，最后不得已情況下選擇跳樓的案例也比比皆是。例如 2004 年中百商廈發(fā)生的火災(zāi)，共有50余人葬身火海。從火災(zāi)發(fā)生后的應(yīng)急疏散情況來看，當(dāng)時(shí)身處商場的二百余名購物者中共有70余人，驚慌失措之下選擇了跳樓逃生。跳樓者中，九成的人胳膊和腿摔斷了，運(yùn)氣不好的人直接死亡。造成這次事故的原因經(jīng)調(diào)查只是一個(gè)亂扔的煙頭，這樣簡單的原因和如此血淋淋的傷亡數(shù)字，反應(yīng)出高層建筑在極端情況下的疏散問題多么值得關(guān)注！

1.2風(fēng)借風(fēng)勢，加劇火情，煙氣彌漫，致人傷亡。

高層建筑起火后在“煙囪效應(yīng)”、火風(fēng)壓和外界風(fēng)的作用下，火情開始向垂直及水平方向蔓延，尤以垂直方向?yàn)樯?。?dāng)煙氣鉆入樓梯間或管道井等這些存在空隙的豎直空間后，一秒鐘就可以爬升兩層甚至更快。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，在所有因火災(zāi)致死的人中，約有 75% 的人是吸入火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害煙氣后直接導(dǎo)致死亡，真正因火勢灼燒而直接致死的人只占很少一部分。這個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，火災(zāi)發(fā)生時(shí)如何行之有效的防煙、排煙是控制傷亡人數(shù)的重中之重，也是防火設(shè)計(jì)的重要課題。

1.3成因多樣、意識缺失、監(jiān)管不足、隱患難消

火災(zāi)分類按照燃燒材料的性質(zhì)共分為A類～F類6種火災(zāi)，而導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的原因多種多樣，不謹(jǐn)慎用火、亂扔煙頭、遭受雷擊等都可能引發(fā)火災(zāi)。在高層民用建筑建造及后期使用階段，部分施工人員及物業(yè)管理人員對防火設(shè)計(jì)缺少了解，防范意識缺失，存在消防設(shè)施配備不足甚至不配備的情況。即使配備了相關(guān)設(shè)施，也存在日常工作中不培訓(xùn)、不演練，消防設(shè)施不維護(hù)、不更新，思想麻痹大意，存在僥幸心理，消防監(jiān)管缺位等情況，導(dǎo)致消防安全成為口號，安全隱患始終難消。以倫敦高層公寓樓格蘭菲爾塔火災(zāi)為例，此次火災(zāi)燒毀了公寓樓上的百余個(gè)家庭，造成近百人死亡，為該地區(qū)近年來火災(zāi)損失之最。隨后的調(diào)查結(jié)果表明，該棟建筑選用的外墻保溫材料在防火方面存在嚴(yán)重問題，此次火災(zāi)能大范圍快速擴(kuò)展與保溫材料關(guān)系較大。此外還發(fā)現(xiàn)之前已有住戶反映該建筑的電梯機(jī)房、地下室鍋爐房和一層配電間的滅火器長達(dá)一年未進(jìn)行檢測。部分消防設(shè)備甚至八年未經(jīng)過年檢，即使貼了檢查標(biāo)簽的上面還標(biāo)明為不合格。前事不忘后事之師，我們要從類似的案例中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，杜絕任何麻痹大意思想。

2、目前高層民用建筑防火設(shè)計(jì)存在的部分常見問題

高層民用建筑的防火設(shè)計(jì)需要我們針對項(xiàng)目具體情況，汲取歷次火災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在設(shè)計(jì)中對防火設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化、強(qiáng)化。但目前在防火設(shè)計(jì)上依然存在諸多問題，有些問題甚至是一些通病，需要我們總結(jié)反思：

2.1鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的問題

很多高層民用建筑設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)形式選擇了鋼結(jié)構(gòu)，鋼材易于安裝、焊接，施工周期短，延展性比較好，能對建筑物進(jìn)行形式多樣化的設(shè)計(jì)。但是大量試驗(yàn)結(jié)果表明鋼材受熱后自身性能變化非常大，外部溫度若超過 250℃，鋼材的抗沖擊性能即開始下降，而超過300℃后，極限強(qiáng)度與屈服點(diǎn)明顯下滑。歷次火災(zāi)經(jīng)驗(yàn)表明，在鋼結(jié)構(gòu)承受荷載不變的情況下， 鋼結(jié)構(gòu)在500℃左右即失去保持靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的能力，而一般情況下火場溫度能達(dá)到800℃以上。因此，火災(zāi)現(xiàn)場的高溫很快就能使鋼材產(chǎn)生形變，進(jìn)而局部破壞失效，最終出現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)失去承載功能、完全倒塌。2005年馬德里 Windsor大廈發(fā)生火災(zāi)，32 層高的大廈在此次大火中完全破壞，建筑物的上部樓層共有十余層最終完全坍塌。目前在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，往往重視結(jié)構(gòu)安全而忽略防火安全，存在結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火等級設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、防火構(gòu)造措施表達(dá)不清甚至沒有表達(dá)等問題。

2.2裝修材料燃燒性能不足的問題

建筑在后期使用過程中，無論是住宅建筑還是公共建筑，都存在為了美觀或者節(jié)約成本，采用大量的易燃、可燃裝修材料的現(xiàn)象。燃燒后產(chǎn)生毒煙的材料目前不僅沒有杜絕，反而大行其道，長樂市拉丁酒吧火災(zāi)案例就充分說明了裝修材料不合規(guī)、不合格的重大危害。 2009年初發(fā)生在小酒吧的這次火災(zāi)發(fā)展之迅猛、后果之嚴(yán)重使人難以相信：如此小的場所、如此短的時(shí)間竟能造成十余人死于毒煙。造成了嚴(yán)重傷亡的主要原因有兩點(diǎn)：一是燃燒發(fā)展至轟燃階段用時(shí)很短。根據(jù)調(diào)查現(xiàn)場監(jiān)控錄像，從出現(xiàn)火苗到四周裝修材料發(fā)生轟燃僅用時(shí)一分鐘，而這些幾十秒就能全面猛烈燃燒的材料是不合格的吸音棉。二是燃燒產(chǎn)生了大量有毒氣體。經(jīng)事故調(diào)查鑒定，酒吧采用的裝修材料在燃燒后產(chǎn)生濃烈煙霧，且這些煙霧中包含能讓人短時(shí)間致死的劇毒物質(zhì)。類似這種材料選用不當(dāng)導(dǎo)致傷亡慘重的火災(zāi)案例不勝枚舉，而目前在裝修設(shè)計(jì)中此類問題仍然大范圍存在，設(shè)計(jì)師對自己設(shè)計(jì)的材料性能不熟悉，對規(guī)范中要求的頂棚、墻面及地面的裝修材料的燃燒性能不了解、不重視，導(dǎo)致裝修設(shè)計(jì)重表現(xiàn)而不重消防安全，在設(shè)計(jì)階段就埋下了安全隱患。

2.3電氣設(shè)計(jì)問題

高層民用建筑的用戶數(shù)量多且集中，其工作和休息時(shí)間等存在重疊，可能會導(dǎo)致用戶在家用電器使用的時(shí)候過于集中，導(dǎo)致電路的負(fù)載過大因而引發(fā)過負(fù)荷火災(zāi)的情況。此外電阻過大、發(fā)生短路、出現(xiàn)漏電等也是電氣火災(zāi)的常見類型，目前電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)占火災(zāi)成因的三成左右。電氣設(shè)計(jì)中的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)是火災(zāi)預(yù)防及撲救中最重要的一環(huán)，它的設(shè)計(jì)合理與否決定著火情能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)、初期階段能否直接撲滅，意義十分重大?？死斠朗杏颜x館的惡性火災(zāi)事故，為我們敲響了認(rèn)識電氣設(shè)計(jì)重要性的警鐘。此次特大火災(zāi)發(fā)生在1994年底，共造成超過300人死亡、100余人受傷。其中未成年人死者占死亡人數(shù)的88%，造成了難以估量的直接和間接損失。事故調(diào)查結(jié)果表明，事故現(xiàn)場的頂光燈容量較大而未考慮隔熱措施，且與可燃物過近;場館負(fù)荷等級應(yīng)為二類而實(shí)際為三類;場館內(nèi)部也沒有設(shè)置應(yīng)急照明光源及應(yīng)急疏散指示標(biāo)志。種種類似的不利因素疊加，最終導(dǎo)致友誼館發(fā)生如此慘??！

3、針對常見問題的對策思考

3.1被動安全兜底、主動安全防控

防火分區(qū)面積、防火間距、疏散距離、及疏散寬度等作為建筑設(shè)計(jì)的硬性指標(biāo)，必須全部滿足相關(guān)規(guī)范要求。能為甲方想辦法的要想，能為工程節(jié)約成本的要節(jié)約，但事關(guān)消防安全原則的絲毫不能含糊。保持底線思維，防止因防火間距不足導(dǎo)致飛火引燃臨近建筑、防火分區(qū)面積過大導(dǎo)致無法有效撲救、疏散寬度不足導(dǎo)致的人群擁擠引發(fā)踩踏、疏散距離過長導(dǎo)致無法到達(dá)或找到出口等事故的發(fā)生。

建筑的主動消防安全系統(tǒng)常見的消防給水系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)不僅是發(fā)現(xiàn)火情的偵察兵，又是前期控制火情的先遣軍。按照規(guī)范科學(xué)合理選用主動安全系統(tǒng)，在保證可靠的基礎(chǔ)上考慮造價(jià)，才能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)做到防控結(jié)合。

3.2提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力

在設(shè)計(jì)階段要對鋼結(jié)構(gòu)的耐火問題高度重視，可以從以下幾個(gè)方面來考慮對策：

（1）采用耐火、耐候鋼。

（2）根據(jù)構(gòu)件規(guī)定的耐火極限要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)厚度的防火涂料。

（3）采用防火板、耐火磚進(jìn)行空心包封。

（4）采用混凝土澆筑進(jìn)行實(shí)心包封。

（5）采用充水冷卻或者水淋冷卻對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場降溫。

3.3 裝修設(shè)計(jì)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

裝修設(shè)計(jì)尤其高層公共建筑的設(shè)計(jì)中要充分認(rèn)識到裝修材料選取不當(dāng)帶來的巨大安全隱患，改變重表現(xiàn)而不重防火的思維習(xí)慣。根據(jù)建筑的不同使用功能，嚴(yán)格按照內(nèi)部裝修有關(guān)的防火規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師需要認(rèn)識材料、研究材料，對于不熟悉的、新型的材料要廣查資料，重點(diǎn)關(guān)注材料的型式檢驗(yàn)報(bào)告中的燃燒性能。做到易燃材料不用，可燃材料慎用，同時(shí)要關(guān)注材料起火時(shí)是否散發(fā)有毒煙氣。在裝修設(shè)計(jì)階段把好質(zhì)量關(guān)，就能很大程度杜絕因裝修引起人民群眾生命財(cái)產(chǎn)受到損失的安全隱患。

3.4做好防火分隔等構(gòu)造措施

防火分隔可以按照防火分區(qū)-功能區(qū)域-設(shè)備用房-外墻-豎井-變形縫-管道空隙的順序逐項(xiàng)排查設(shè)計(jì)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理。重點(diǎn)關(guān)注防火分區(qū)、中庭、建筑外墻、變形縫、豎井及管道空隙。其中注意劃分防火分區(qū)的防火墻應(yīng)生“根”，即防火墻下部直接連接承重結(jié)構(gòu)，“根”的耐火極限不低于防火墻;中庭防火分隔主要考慮三種做法：防火卷簾、防火隔墻與防火玻璃。防火卷簾做法最為常見，耐火性能要求也最高。防火隔墻因?yàn)椴晒馔L(fēng)問題較少選用。采用防火玻璃墻時(shí)主要考慮隔熱性和完整性，不低于一小時(shí)即可;上下層開口設(shè)在外墻上時(shí)也要做防火分隔，主要為設(shè)置防火挑檐或?qū)嶓w墻保護(hù)兩類，其中實(shí)體墻防護(hù)在設(shè)水淋保護(hù)時(shí)滿足0.8米即可，未設(shè)水淋需要1.2米。變形縫要注意構(gòu)造基層及縫隙內(nèi)的所有填充材料要使用不燃材料;變形縫穿管線時(shí)要注意規(guī)避有電線路、可燃的氣體或液體管道，非穿不可則需加設(shè)防護(hù)措施，常見的選擇為不燃套管。豎井及管道孔洞應(yīng)注意水平、垂直方向的孔隙均要用防火填料嚴(yán)密封堵。

3.5優(yōu)化電氣防火設(shè)計(jì)

高層建筑開展電氣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在兩個(gè)方面著重考慮，一是為保證電力供應(yīng)的流暢性和安全性，在電力安裝的過程中要選擇雙回路的形式進(jìn)行供電，預(yù)備電源要及時(shí)有效。功率的設(shè)計(jì)中應(yīng)避免要用的超過了可用的，同時(shí)注意電流與電線、連接器等的適配性。二是火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)作為主動消防系統(tǒng)的指揮官，需按照可靠、兼容、經(jīng)濟(jì)的總體思路設(shè)置。系統(tǒng)中的探測、警報(bào)、聯(lián)動控制等裝置不僅要應(yīng)有盡有，還要為未來發(fā)展更新做相應(yīng)預(yù)留。參數(shù)匹配問題也要在設(shè)計(jì)中予以關(guān)注，防止控制器發(fā)出的信號與設(shè)備接口的特性參數(shù)互不兼容，這一點(diǎn)在新舊結(jié)合的項(xiàng)目中尤為重要。要注意防煙和排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵等設(shè)備，須做到自動控制與手動控制同時(shí)控制，手動控制裝置要設(shè)在易于到達(dá)的明顯位置處。設(shè)備采用聯(lián)動控制方式時(shí)，必須兩個(gè)獨(dú)立的探測器共同報(bào)警方可作為聯(lián)動觸發(fā)信號。在設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)上，日常使用中做好相關(guān)維修保養(yǎng)工作，確保火災(zāi)發(fā)生時(shí)所有構(gòu)件能動作、能預(yù)警、能控制其它系統(tǒng)滅火。

3.6合理設(shè)置防火避難場所

常見的建筑內(nèi)部的防火避難場所有避難走道、避難間及避難層等。避難走道應(yīng)注意墻體的耐火極限不低于防火墻，疏散人員進(jìn)入避難走道后須在 60 米內(nèi)就能跑到室外安全區(qū)域;避難間應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注使用的建筑類型：病房樓、手術(shù)部、老年人的照料設(shè)施、一類高層住宅均要設(shè)置避難間，設(shè)計(jì)時(shí)不可遺漏并注意不同的建筑類型對避難間的具體要求也不同，須嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)計(jì);避難層設(shè)計(jì)時(shí)要滿足避難層與首層室外地面、避難層之間垂直距離不超過五十米，以滿足火災(zāi)救援需求。避難層處的樓梯也要相應(yīng)變化，可考慮分隔、錯(cuò)位等多種方式進(jìn)行分隔。在對自然排煙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用FDS軟件進(jìn)行模擬，確保煙氣和熱輻射不會進(jìn)入相鄰建筑中，同時(shí)，也必須對正壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，以降低相鄰建筑窗口溫度，對火災(zāi)蔓延情況進(jìn)行控制。

結(jié)語：

在當(dāng)前高層民用建筑的防火設(shè)計(jì)中，針對具體設(shè)計(jì)要求，要明確防火設(shè)計(jì)的類型，從不同方面入手，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在本次研究中通過實(shí)現(xiàn)建筑合理布局、合理設(shè)計(jì)主動消防安全系統(tǒng)、提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力、裝修設(shè)計(jì)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)、優(yōu)化電氣防火設(shè)計(jì)、合理設(shè)置防火避難場所等方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其防火效果突出，能保證人們的自身安全。在后期使用過程中，加強(qiáng)日常消防檢查，做好消防設(shè)備維修保養(yǎng)，定期舉辦消防演練，也能降低火災(zāi)的發(fā)生幾率，進(jìn)而提升高層建筑的安全水平。

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