摘要：隨著城市化的快速發(fā)展，高層建筑日益成為城市天際線的重要組成部分，而且建筑防火設(shè)計作為確保高層建筑安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計階段就被賦予了極高的優(yōu)先級?；诖耍疚膶Ω邔咏ㄖ阑鹪O(shè)計的概述進(jìn)行簡要分析，探討高層建筑防火設(shè)計的關(guān)鍵要素，詳細(xì)闡述高層建筑防火設(shè)計策略與措施。

關(guān)鍵詞：建筑防火設(shè)計；高層建筑設(shè)計；應(yīng)用

引言

在現(xiàn)代社會，高層建筑以其高效利用土地資源、優(yōu)化城市空間布局的特點，成為城市發(fā)展的重要標(biāo)志。然而，高層建筑由于其特殊的結(jié)構(gòu)和功能，面臨著獨特的火災(zāi)風(fēng)險和挑戰(zhàn)。一旦發(fā)生火災(zāi)，可能會迅速蔓延，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，建筑防火設(shè)計在高層建筑設(shè)計中扮演著至關(guān)重要的角色。

一、高層建筑防火設(shè)計概述

（一）建筑防火設(shè)計的基本原則

高層建筑防火設(shè)計是一個綜合性的議題，涉及從建筑設(shè)計的初期階段到建筑完成和使用的整個生命周期，而建筑防火設(shè)計的基本原則是確保人員安全和建筑完整性。這要求設(shè)計師在規(guī)劃和實施過程中，采取一系列預(yù)防措施來減少火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險以及在火災(zāi)發(fā)生時，確保有效疏散。這些原則包括但不限于使用防火材料、設(shè)計安全的疏散路徑、安裝火災(zāi)探測和滅火系統(tǒng)以及確保建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能。

（二）高層建筑的特殊防火要求

在高層建筑中，由于其獨特的垂直布局和密集的人員分布，防火設(shè)計面臨更多挑戰(zhàn)，并且高層建筑的特殊防火要求著重于增強建筑對火災(zāi)的抵抗力和疏散效率。這涉及對建筑內(nèi)部空間的合理規(guī)劃，確保有足夠的疏散樓梯和通道以及在緊急情況下能夠迅速疏散人員。此外，高層建筑還需要考慮風(fēng)向?qū)馂?zāi)蔓延的影響以及如何通過建筑外立面的設(shè)計減少火勢蔓延。防火電梯、避難層和特殊的消防設(shè)施也是高層建筑設(shè)計中不可或缺的部分。同時，高層建筑的防火設(shè)計還需要考慮火災(zāi)時的供水問題，確保消防用水的充足性和可達(dá)性。通過對這些特殊要求的細(xì)致考慮和周到設(shè)計，高層建筑能夠在火災(zāi)情況下最大程度保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。

二、高層建筑防火設(shè)計的關(guān)鍵要素

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計中的防火考慮

在高層建筑防火設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是確保建筑安全的關(guān)鍵要素之一，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，建筑師和工程師必須綜合考慮建筑的耐火等級、材料選擇、構(gòu)件的防火保護(hù)以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。耐火等級決定了建筑構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)條件下能夠保持其結(jié)構(gòu)完整性的時間。因此，選擇合適的材料和設(shè)計適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)，對于確保建筑在火災(zāi)情況下能夠抵御熱量和火焰的侵襲至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的防火考慮還應(yīng)包括對潛在火災(zāi)場景的評估以及如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來減緩火勢蔓延。例如，使用防火涂料或防火板可以為鋼構(gòu)件提供額外的保護(hù)，防止其在火災(zāi)中過熱而失去承載能力，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮火災(zāi)時可能出現(xiàn)的熱膨脹和收縮，確保結(jié)構(gòu)有足夠的柔性來適應(yīng)這些變化，避免因溫度變化引起的結(jié)構(gòu)損壞。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)包括對建筑內(nèi)部空間布局的考量，確保關(guān)鍵區(qū)域如樓梯、電梯井和主要通道在火災(zāi)情況下能夠保持暢通無阻。設(shè)計時還需考慮結(jié)構(gòu)的冗余性，即使部分結(jié)構(gòu)受到損害，其余部分仍能保持穩(wěn)定，為人員疏散和消防救援提供足夠的時間和空間。通過這些細(xì)致周到的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計，可以顯著提高高層建筑在火災(zāi)情況下的整體安全性[1]。

（二）材料選擇與防火性能

在高層建筑防火設(shè)計中，材料選擇是至關(guān)重要的一環(huán)。它直接關(guān)系到建筑的防火性能和整體安全性，選用恰當(dāng)?shù)慕ㄖ牧喜粌H能夠減緩火勢蔓延，還能為人員疏散和消防救援贏得寶貴時間。防火材料的選擇應(yīng)基于其耐火極限、燃燒性能以及散發(fā)的煙霧和毒性等級。首先，非燃燒材料或具有高耐火等級的材料應(yīng)優(yōu)先考慮用于建筑的主要結(jié)構(gòu)，如柱、梁和樓板。這些材料能夠在火災(zāi)中保持較長時間不喪失結(jié)構(gòu)完整性，從而為建筑提供必要的支撐。其次，內(nèi)部裝修和隔斷材料也應(yīng)選用低煙、低毒的產(chǎn)品，以減少火災(zāi)對人員造成的潛在危害。另外，材料的表面處理和涂層也是增強防火性能的重要手段，如鋼材雖然具有優(yōu)異的機械性能，但其耐火性能較差，因此通常需要涂覆防火涂料以提高其耐火時間。同時，材料的安裝和構(gòu)造方式也會影響其防火性能，必須確保施工質(zhì)量，避免因施工不當(dāng)而降低材料的實際防火效果。綜合考慮材料的物理性能、經(jīng)濟成本和施工便利性，設(shè)計者應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的評估和選擇，以確保材料在滿足防火要求的同時，也能兼顧建筑的美觀、耐用和經(jīng)濟性。通過綜合考量，材料選擇與防火性能的優(yōu)化可以顯著提高高層建筑的防火安全水平[2]。

（三）安全疏散設(shè)計

在火災(zāi)發(fā)生時，迅速有效的疏散是減少傷亡的關(guān)鍵。因此，設(shè)計時必須確保有足夠的疏散通道和安全出口以及明確、清晰的疏散指示。疏散設(shè)計需要考慮建筑的總?cè)藬?shù)、建筑布局和功能分區(qū)，以確定必要的疏散樓梯數(shù)量、寬度和位置，而且樓梯應(yīng)直接通向室外安全區(qū)域，避免穿越危險區(qū)域，同時應(yīng)有足夠照明和清晰標(biāo)識，確保在煙霧和視線受阻的情況下也能順利疏散。除了傳統(tǒng)的疏散樓梯，高層建筑還可以考慮設(shè)置避難層或避難間，作為臨時避難場所，供人員在無法立即疏散時暫時躲避。避難層應(yīng)具備獨立的通風(fēng)和消防設(shè)施，保證其在火災(zāi)中的安全性。此外，疏散設(shè)計還應(yīng)包括對特殊人群的考慮，如殘疾人、老人和兒童，確保疏散通道和設(shè)施能夠滿足他們的需求。智能疏散系統(tǒng)的運用，如動態(tài)疏散指示和監(jiān)控系統(tǒng)，也能提高疏散效率和安全性。在高層建筑中，電梯通常不用于火災(zāi)時的疏散。然而，在特定情況下，如消防電梯，可以由專業(yè)人員操作使用，以快速運送消防隊員和救援設(shè)備，同時還應(yīng)考慮緊急情況下的垂直疏散工具，如逃生滑梯等[3]。

（四）消防設(shè)施與設(shè)備配置

在高層建筑防火設(shè)計中，消防設(shè)施與設(shè)備配置是保障建筑安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些設(shè)施和設(shè)備的有效配置，能夠在火災(zāi)發(fā)生時迅速響應(yīng)，為人員疏散和火災(zāi)撲救提供必要支持?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)能夠及時檢測到火災(zāi)的發(fā)生并發(fā)出警報，為人員疏散爭取時間。自動噴水滅火系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期自動啟動，有效控制火勢蔓延。消防栓系統(tǒng)為人工滅火提供水源，是消防隊員進(jìn)行火災(zāi)撲救的重要工具。煙霧控制系統(tǒng)通過正壓送風(fēng)和排煙設(shè)備，減少煙霧對疏散通道的干擾，提高疏散效率和安全性。應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)確保在電源中斷情況下，疏散通道和安全出口依然清晰可見，引導(dǎo)人員迅速撤離。此外，消防電梯的設(shè)置也是高層建筑消防設(shè)施配置中的重要組成部分，能夠為消防隊員提供快速通道，同時用于疏散行動不便的人員。消防控制室作為整個消防系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，需要合理布局，確保能夠及時接收火災(zāi)信息并進(jìn)行有效指揮[4]。

三、高層建筑防火設(shè)計策略與措施

（一）防火分區(qū)與防火間距

在高層建筑防火設(shè)計中，防火分區(qū)與防火間距是降低火災(zāi)風(fēng)險和控制火勢蔓延的重要策略。通過合理劃分防火分區(qū)，可以在火災(zāi)發(fā)生時有效限制火情擴散，為人員疏散和火災(zāi)撲救贏得寶貴時間。防火分區(qū)的設(shè)置應(yīng)基于建筑的使用功能、平面布局和結(jié)構(gòu)特點，每個分區(qū)都應(yīng)具備獨立的安全出口和疏散通道，確保在緊急情況下人員可以快速安全撤離。防火間距是指在建筑之間或建筑與相鄰建筑物、設(shè)施之間保持一定的空間距離，用以防止火災(zāi)從一個建筑蔓延到另一個建筑。間距的大小取決于多種因素，包括建筑高度、用途、建筑材料的燃燒性能以及消防設(shè)施的配置等，適當(dāng)?shù)姆阑痖g距有助于減少火災(zāi)對周圍環(huán)境的影響，并為消防救援提供操作空間。在高層建筑設(shè)計中，防火分區(qū)與防火間距的合理規(guī)劃是確保整體消防安全的關(guān)鍵，設(shè)計時還需考慮防火門、防火墻和防火卷簾等被動防火措施的設(shè)置，在防火分區(qū)之間形成有效隔離，增強建筑的防火性能。同時，高層建筑的防火設(shè)計還應(yīng)與城市消防規(guī)劃相結(jié)合，考慮建筑在城市環(huán)境中的位置和周邊建筑的特點，確保防火間距的有效性。通過精心設(shè)計防火分區(qū)和防火間距，高層建筑能夠在火災(zāi)情況下最大程度減少損害，保護(hù)人員安全，同時也為城市的消防安全作出貢獻(xiàn)。這些策略和措施的實施需要綜合考慮建筑特性、消防安全規(guī)范和實際操作的可行性，以實現(xiàn)高層建筑防火設(shè)計的最優(yōu)效果[5]。

（二）被動防火措施

在高層建筑防火設(shè)計中，被動防火措施是一系列在火災(zāi)發(fā)生時無須外部干預(yù)即能發(fā)揮作用的策略，是保障建筑安全的基礎(chǔ)。這些措施包括但不限于防火墻、防火門、防火卷簾、防火封堵和耐火樓板等，構(gòu)成了建筑的防火屏障，有效阻止火勢和熱量傳播。防火墻是高層建筑中用于分隔大空間的重要構(gòu)件，能夠防止火勢從一個區(qū)域蔓延至另一個區(qū)域。防火門安裝在疏散通道和防火墻上，能在關(guān)閉時阻擋火焰和煙霧，保持疏散通道的清晰性和安全性。防火卷簾能夠在火災(zāi)時自動下降，封閉開口部位，減緩火勢蔓延。耐火樓板是另一項關(guān)鍵的被動防火措施，能夠承受高溫，保證在火災(zāi)情況下樓層之間不會穿透，從而為上層提供保護(hù)。防火封堵用于密封電纜穿過的孔洞和縫隙，防止火勢沿建筑結(jié)構(gòu)垂直或水平蔓延。被動防火措施的設(shè)計和布局需要綜合考慮建筑的功能需求和空間布局，確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠有效限制火勢和煙霧擴散。這些措施的選材和施工質(zhì)量直接關(guān)系防火效果，因此必須嚴(yán)格遵守相關(guān)建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。通過這些被動防火措施的合理設(shè)計和實施，高層建筑能夠在火災(zāi)情況下為人員疏散和消防救援提供寶貴的時間窗口，最大限度減少火災(zāi)帶來的損害，保障人員和財產(chǎn)安全[6]。

（三）主動防火措施

在高層建筑防火設(shè)計中，主動防火措施是一系列需要系統(tǒng)和設(shè)備主動介入以預(yù)防和控制火災(zāi)的策略。這些措施通常包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、煙霧控制系統(tǒng)和應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)等?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期迅速檢測到火情并發(fā)出警報，提醒建筑內(nèi)人員及時采取行動，其中自動噴水滅火系統(tǒng)作為一種廣泛應(yīng)用的滅火手段，能夠在火災(zāi)發(fā)生時自動啟動，通過噴水來降低溫度和隔絕氧氣，有效控制和撲滅火焰。氣體滅火系統(tǒng)適用于那些不能使用水滅火的特殊場所，如數(shù)據(jù)中心或博物館，可以迅速釋放滅火氣體，撲滅火災(zāi)而不留痕跡。煙霧控制系統(tǒng)通過正壓送風(fēng)和排煙設(shè)備，控制煙霧的擴散，保持疏散通道和安全出口清晰可見，為人員疏散提供有利條件。應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)確保在電源中斷或視線受阻的情況下，人員能夠安全、快速找到疏散路線。主動防火措施的有效實施，需要依賴于先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備以及定期維護(hù)和檢測，確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠可靠發(fā)揮作用。此外，這些措施還需要與建筑內(nèi)部的安全管理和應(yīng)急預(yù)案相結(jié)合，通過人員培訓(xùn)和演練，提高建筑使用者的火災(zāi)應(yīng)對能力。綜合運用主動防火措施，能夠顯著提高高層建筑在火災(zāi)情況下的應(yīng)對能力，減少火災(zāi)帶來的損失，保護(hù)人員生命和財產(chǎn)安全。這些措施的合理規(guī)劃和實施，是高層建筑防火設(shè)計不可或缺的一部分。

（四）人員疏散與救援策略

在高層建筑防火設(shè)計中，人員疏散與救援策略是至關(guān)重要的組成部分。它們確保在火災(zāi)緊急情況下能夠迅速有效引導(dǎo)人員疏散至安全區(qū)域，同時為消防救援人員提供必要的通道和信息。疏散設(shè)計要求在建筑中規(guī)劃足夠數(shù)量的疏散樓梯、走道和出口，以避免在緊急情況下出現(xiàn)擁堵。這些通道應(yīng)直接通向安全區(qū)域，如開放空地或街道，并配備明顯的指示標(biāo)志和應(yīng)急照明，以便在煙霧彌漫或停電情況下，人員可順利找到逃生路徑。為了提高疏散效率，設(shè)計中還應(yīng)考慮特殊人群的需求，如殘疾人、老人和兒童，為他們提供便利的疏散設(shè)施，如無障礙通道和額外的疏散時間。智能疏散系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整疏散路線，避免擁擠和潛在危險區(qū)域，同時通過監(jiān)控攝像頭和傳感器提供實時信息，幫助管理人員做出快速決策。在救援策略方面，高層建筑應(yīng)配備專用的消防電梯和救援通道，以便消防人員快速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場，同時建筑外立面的設(shè)計應(yīng)考慮消防登高車的操作需求，確保消防人員能夠安全、高效進(jìn)行滅火和救援作業(yè)。此外，定期的疏散演練和教育培訓(xùn)對于提高人員的安全意識和疏散技能至關(guān)重要。通過模擬火災(zāi)情景，人員可以熟悉疏散路線和程序，增強在真實火災(zāi)情況下的自救互救能力[7]。

結(jié)語

綜上所述，高層建筑防火設(shè)計是一個多方面、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，要求綜合考慮建筑的結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)施、疏散和救援等多個方面。通過對建筑防火設(shè)計的基本原則、關(guān)鍵要素、策略與措施的深入分析，可以構(gòu)建一個既安全又高效的高層建筑防火體系。

參考文獻(xiàn)

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[4]趙芮.淺析建筑防火設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].消防界（電子版），2023，9（05）：113-115.

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[6]商璐.BIM技術(shù)在民用高層建筑消防管理設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2023（14）：88-90.

[7]楊洋.建筑防火技術(shù)在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2023（15）：86-88.

作者簡介：胡洪寅驥（1990- ），男，漢族，江西南昌人，本科，工程師，研究方向：建筑學(xué)。