1 引言

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，土地資源日益稀少，建筑行業(yè)逐漸將重心轉(zhuǎn)移到高層建筑上，高層建筑數(shù)量大幅度增加，這雖然可以減少占地面積，但與單層、多層建筑相比火災危險性更大。近年來，與高層建筑數(shù)量急劇增加相對應的是，高層建筑火災事故也是逐年呈現(xiàn)上升趨勢， 造成大規(guī)模人員傷亡及重大財產(chǎn)損失的火災案例也屢見不鮮[1]。如2017 年倫敦公寓樓火災、2022 年新疆烏魯木齊高層住宅樓火災均傷亡慘重。 高層建筑防火的關鍵是源頭把控。 本文結合實際情況，從消防供水、室內(nèi)消火栓、自動噴水滅火系統(tǒng)、安全疏散和防火防煙分隔等方面就高層建筑防火技術進行探討[2]。

2 高層建筑火災風險

2.1 蔓延速度快

在防火條件相同的情況下，與單層和多層建筑相比，高層建筑火災危險性更高，且危險性與建筑高度成正比關系。 高層建筑豎井、變形縫、管道較多，電梯井、通風井、管道井等豎井使樓層上下相通，排風管、水管、電線管等水平方向的管道通向各個房間，使整個樓層互相貫穿，在火災發(fā)生后，便會如同煙囪一般，加快高層建筑火災蔓延的速度[3]。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知：火災初期，煙氣在水平方向蔓延速度為0.3 m/s，如若未能及時控制， 煙氣迅速朝著更大范圍蔓延， 在燃燒最激烈的時段，煙氣以0.5~3.0 m/s 的速度朝著各個區(qū)域擴散，垂直擴散速度達到3.0~4.0 m/s。 同時，受風速與氣壓影響，內(nèi)部空氣流動速度加快，在無形中使火災蔓延速度進一步增加。

2.2 撲救難度大

與普通建筑相比，高層建筑樓層較多，樓高較高，超過消防車的供水高度，再加上可能受到高空線纜、樹木等障礙物的影響，消防車架設也會受阻，因此發(fā)生火災時，高層建筑尤其是超高層建筑主要依靠內(nèi)部的人員和消防設施開展科學有效的自救。 在建筑物內(nèi)沒有安裝消防電梯或消防電梯不能正常運行的情況下，如若在火災初期未能控制好火勢，待消防救援隊趕到現(xiàn)場后，需要耗費大量體力攜帶滅火裝備攀登上樓，在高熱、濃煙環(huán)境下，消防人員的視野受限，行動困難，且大部分高層建筑結構復雜，功能眾多，消防人員容易迷失方向，不能快速到達著火層，消防器材也不能及時補充，增加了撲救難度。

2.3 人員疏散難度大

高層建筑住戶較多且樓層較高， 人員撤離與疏散難度較高，主要原因如下：一是建筑結構復雜，在火災發(fā)生后，人們常常驚慌失措，受煙霧影響使原本復雜的建筑結構更是仿佛“迷宮”一般，高層住戶到達避難層或者地面的用時較長；二是電梯停運，人員在疏散中只能步行到安全地帶，大量人員爭先恐后地逃生，加上煙氣干擾，在無專業(yè)人員疏導情況下，很容易出現(xiàn)踩踏事故；三是受火勢影響，高層建筑應急廣播、照明等系統(tǒng)嚴重受損，無法正常投入使用，無形中增加了疏散難度。照明電源斷開后，人們身處黑暗環(huán)境，視野受到煙霧遮擋，很容易緊張慌亂，且現(xiàn)代裝修常使用一些可燃材料，在火災中釋放大量毒氣，令人窒息，若樓內(nèi)消防安全疏散系統(tǒng)設計不合理，人員很難在火災中快速有序地逃生，導致人員傷亡量增加。

3 高層建筑防火技術優(yōu)化措施

3.1 消防供水

1）消防水箱。 其作為重要滅火設施，其位置選擇十分關鍵，通常設置在建筑屋頂，借助自身重力供水，最低有效水位要滿足建筑水滅火系統(tǒng)最不利處的靜水壓力， Ⅰ類高層公共建筑不小于0.1 MPa，如若建筑樓高大于100 m，則靜水壓力至少是0.15 MPa；Ⅱ類高層公共建筑不小于0.07 MPa。針對臨時高壓給水系統(tǒng)， 如若水箱高度無法為最差位置提供消防用水，需要增加穩(wěn)壓泵，若仍無法滿足水壓要求，還可設置隔膜式氣壓罐。

2）消防水泵。 根據(jù)消防給水系統(tǒng)壓力、流量等要求，合理選擇水泵型號與性能，每個水泵額定流量在10~320 L/s，消防水泵在運行時可能在曲線上任何一個點，因此，需要電機功率應能滿足流量揚程性能曲線上任何一個點的運行要求。

3）消防水池。 高層建筑應根據(jù)建筑消防用水規(guī)定設置消防水池，用水量為消火栓、自動滅火、水幕等同時啟用之和；如若室內(nèi)防護對象較多，可單獨計算消防需水量，以需水量最多的對象為主進行選擇。

3.2 室內(nèi)消火栓

該設施的位置選擇應做到科學合理、使用便捷，可安裝在樓梯間、休息室、走廊等顯眼處，當火災發(fā)生時可隨時使用，投入救援。 室內(nèi)消防栓的布置間距宜按直線距離計算，直線距離即點與點之間的直線距離，不考慮設備、家具、車輛、辦公桌椅等移動障礙物的影響，但需考慮墻體遮擋的影響，當出現(xiàn)墻體遮擋時，應按折線距離計算。 在計算室內(nèi)消火栓間距時應考慮消防水帶的長度，由于消防水帶在設計水壓下轉(zhuǎn)彎半徑可觀，如直徑65 mm 的水帶轉(zhuǎn)彎半徑為1 m， 火災時從消火栓到起火地點，建筑物可能有很多轉(zhuǎn)彎，造成水帶無法直接敷設，只能波浪式敷設， 轉(zhuǎn)彎的數(shù)量越多， 水帶的實際到達距離就越短，因此，消防水帶的長度要按行走距離計算，進行折減。

3.3 自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)的觸發(fā)組件在火災發(fā)生時能快速動作，對火災實現(xiàn)及時地自動感應而噴水滅火。 據(jù)統(tǒng)計，自動噴水滅火系統(tǒng)滅初期火災成功率高達95%以上， 因而提高自動噴水滅火系統(tǒng)的穩(wěn)定性和應用效率是高層建筑防火技術的重要環(huán)節(jié)。自動噴水滅火系統(tǒng)應以現(xiàn)行國家規(guī)范和標準為依據(jù)[5]，與高層建筑特征相結合，使防火目標、消防設施指標設定等提前得以明確。 在噴頭的布置上，要重點考慮噴頭之間的間距、噴頭與障礙物以及噴頭與保護對象的距離， 確保噴頭灑水均勻分布，不受到阻擋，避免噴頭灑水滅火效果受到影響。 對于梁體下方的灑水噴頭， 在安裝時應合理把控頂板與濺水盤間的距離， 二者應控制在300 mm 以內(nèi)， 且垂直距離設置在25~100 mm 范圍內(nèi)。 一些容易受損位置， 要對噴頭設置保護罩；部分噴頭為滿足設計要求，被隱蔽處理，在火災發(fā)生后容易引發(fā)安全事故，如裝飾蓋板掉落、滑竿運行異常，導致濺水盤難以降低到吊頂下方，抑制噴頭功效發(fā)揮，因而建議盡可能不選用隱蔽式灑水噴頭。

3.4 安全疏散

3.4.1 設置要點

高層建筑因結構復雜， 在火災發(fā)生后人員撤離到安全地帶的用時較長，需要在樓梯間、避難層等顯眼位置提前設置指示標志，并結合高層建筑物特點、人員火災撤離時的恐慌心理等，合理設定安全疏散參數(shù)，提前設置避難設施，盡可能使住戶快速、有序地撤離到安全地帶，避免和減少擁擠、踩踏等安全事故發(fā)生。 高層建筑應加強消防通道檢查，要求疏散門的位置、數(shù)量、寬度與住戶人數(shù)相匹配，滿足火災時人員快速、安全撤離要求。 在避難層設置疏散走廊，便于火災狀態(tài)下住戶進入走廊后安全進入樓梯間， 到達地面； 消防走廊設置應結構簡單，減少轉(zhuǎn)彎，在走道內(nèi)不應設置臺階、門檻，以免凸起物在疏散過程中成為阻礙，減緩逃生速度。

3.4.2 疏散樓梯間

當建筑發(fā)生火災時，普通電梯的動力將被切斷，且普通電梯不防煙、不防火，高樓層的住戶只有走樓梯才可進入避難層或者到達地面，樓梯成為關鍵的火災逃生設施，最好設置在電梯旁邊。 在火災爆發(fā)后，住戶常常按照以往下樓的慣性逃生，而人們平常在高層建筑上下出入最常使用的是電梯， 疏散樓梯靠近電梯設置更易被人們發(fā)現(xiàn)， 在火災發(fā)生后會順利找到這一路線逃生，有利于人員快速疏散。 樓梯間的布設應緊鄰建筑外墻，帶有開敞前室，不但日常采光充足，在火災時還便于煙氣釋放與救援；樓梯間禁止堆放雜物，以免堵塞火災安全通道，延長逃生時間，增加傷亡率；一些封閉式樓梯間禁止安裝卷簾，除進入避難層錯位的疏散樓梯外，其他樓梯在各層的位置固定不變。

3.4.3 輔助疏散設施

為了保障高層建筑內(nèi)人員在遭遇火災時更安全的疏散，可以因地制宜配置一些逃生疏散輔助設施，如緩降器、避難滑梯、縮放式滑道等。 緩降器是高層建筑的下滑自救器具，其操作簡單，下滑平穩(wěn)，消防救援人員還可帶著一人滑至地面，可廣泛應用[6]。 避難滑梯是高層病房樓理想的安全疏散設施，在火災情況下，該樓層中的患者可在醫(yī)護人員協(xié)助下，經(jīng)過消防走廊進入避難層，順著滑梯進入安全地帶；這就要求重視滑道設計與選材，優(yōu)先采用金屬圈骨架形式，增強承重力，材料首選尼龍，發(fā)揮防火、耐磨的優(yōu)勢，日常折疊存放在頂樓，火災時可開啟釋放到地面，末端固定在錨固點上，患者有序滑降到地面。 條件允許情況下，也可直接用消防云梯從窗口救援，直接將被困人員帶到地面。

3.5 防火防煙分隔

3.5.1 防火分區(qū)分隔

在建筑物內(nèi)沒有安裝消防電梯或消防電梯不能正常運行的情況下，如若在火災初期未能控制好火勢，便會增加后續(xù)救援難度。 要求根據(jù)高層建筑實際情況，如高度、使用性質(zhì)等，合理分配防火分區(qū)，水平方向和垂直方向的劃分均應考慮。 水平方向的防火分區(qū)，不同的危險區(qū)域之間、重要的功能用房與其他區(qū)域要進行防火分隔處理， 每個樓層應根據(jù)實際和面積要求劃分防火分區(qū)。 垂直防火分區(qū)即“豎向分區(qū)”，可將火災閉鎖到某一樓層，禁止擴散到其他區(qū)域，以免增加經(jīng)濟損失與人員傷亡， 需要注意的是高層建筑的各種豎井是連通上下樓層的通道之一，也是火災垂直蔓延的重要途徑。 為使井道外部火災得到控制，避免朝著內(nèi)部擴散，內(nèi)部也不擴散到井道之外，因而井道要采取嚴格的防火分隔措施，針對以管道、排煙道為代表的豎井需要單獨安裝，井壁優(yōu)選阻燃性材料，墻體耐火極限應超過1 h，墻壁門選用丙級防火門；對于需要穿越墻體的管道，需要用防火材料將孔洞封堵嚴密，避免成為防火漏點，使煙氣順著孔洞擴散。

3.5.2 建筑幕墻防火分隔

隨著幕墻新型材料和施工技術的發(fā)展， 越來越多的高層建筑選用玻璃幕墻，但在火災爆發(fā)后，溫度達到玻璃熔點使幕墻會出現(xiàn)裂縫，甚至爆炸，加速火災在各個區(qū)域的擴散，且玻璃縫隙、隔墻縫隙等都會成為煙氣蔓延的重要渠道，可謂是無孔不入。 這就需要針對玻璃幕墻建筑，做好防火分隔工作，多采用防火封堵手段，具體措施如下：在幕墻與各層樓板銜接位置，常常存在水平縫隙，可選用防火封堵材料，完善防火隔斷系統(tǒng)，預防煙氣、火焰從縫隙中蔓延；各層樓板還可增設實體墻，高度應超過1.2 m，也可設置防火挑檐，寬度超過1 m；部分建筑室內(nèi)安裝了自動噴水滅火系統(tǒng)， 消滅初期火災成功率高達95%以上， 因而提高自動噴水滅火系統(tǒng)的穩(wěn)定性和應用效率，增設實體墻的高度可降低到0.8 m，其與樓板等主體結構間的縫隙宜采用防火密封膠嵌縫處理。

4 結語