超高层建筑防火设计存在的问题以及解决对策分析
时间：2022-12-03 22:25:01 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
张海峰
（汉中市消防救援支队，陕西 汉中 723000）
根据我国有关资料，建筑楼层超过40层、高度超过100 m即为超高层建筑。超高层建筑符合我国目前的社会和经济发展需求，在当前城市建设中，超高层建筑越来越多，并且逐渐成为衡量一个国家建筑行业发展的标准。在超高层建筑的施工中，需要考虑到供水供电、人员密度以及维护成本等方面的因素，而安全因素是需要考虑的首要因素。超高层建筑主要有以下特点。
1.1 交通的垂直性
超高层建筑高度大、层数多，垂直距离较长，目前可采用的有效输送工具仅为电梯一种。一部电梯在人员数量上有严格的限制，但是全国各地每年因电梯引发的安全事故不计其数，所以，在超高层建筑的建设中需要探索有效的垂直运输方式。
1.2 建筑材料复杂
超高层建筑的功能多样，不同的空间使用功能不同，在装饰材料的使用方面也有所不同，若易燃材料使用较多，会增加火灾发生的风险。同时，超高层建筑内部电气设备众多、各类管线众多，电器设备的火灾风险较大[1]。
2.1 管道竖井多，容易形成“烟囱”效应
超高层建筑出于功能需求，会设置很多管道竖井，如电缆井、电梯井、管道井等。在发生火灾后容易形成烟囱效应，浓烟与火苗会顺着井道蔓延，使火势迅速发展。建筑物越高，火灾时的烟囱效应就越明显。一座高度为100 m的建筑在没有阻挡的情况下，发生火灾时烟气会顺着竖向管井扩散，扩散到顶层只需要短短30 s的时间。所以，在短时间内，整个超高层建筑会成为“立体火场”，对建筑物及人身财产安全造成极大威胁。
2.2 火势大，蔓延速度快
超高层建筑在发生火灾时，会在短时间内快速蔓延，威胁整个超高层建筑物的安全。并且，对于超高层建筑，电梯井和管道井是必备的结构组成部分，给火势蔓延提供了环境条件，使电梯井及管道井内形成烟囱效应，烟雾加速扩散，给救援工作带来了极大难度。
2.3 人员密集，不易疏散
超高层建筑的人口密度远高于一般建筑，并且楼层多，疏散距离长，给火灾的防范和疏散带来了巨大的困难。
2.4 楼层高，影响救援工作开展
救援部门对超高层建筑火灾开展救援时需要借助云梯，但是，我国目前的救援云梯最长仅为101 m，这对于超高层建筑火灾的救援来说无疑是个难题，同时楼层越高，消防救援可采取的救援选择方法也越少。
要做到有效应对超高层建筑的火灾，就需要从设计阶段开始进行防火设计，对于已建成的超高层建筑，要综合分析超高层建筑自身的特点和可能导致火灾的因素，完善后续火灾防护方案。目前，超高层建筑防火设计存在的问题包括以下几类。
3.1 总平面设计问题
建筑的总平面设计包括建筑群的组成以及相关的功能要求，通过对建筑周边的地形、建筑群、交通线路等因素进行分析，综合形成设计方案，总平面设计与火灾防控息息相关，其设计中主要包括以下问题。
3.1.1 消防车道规划不合理
建筑中的消防车道是火灾出现时及时扑救的基础，当前社会中不乏因消防车道被占用或规划不合理而造成火势发展严重的案例。例如，消防车道在设计时容易受到裙楼的影响，且很多裙楼比较庞大，如果发生火灾会影响消防车靠近高层建筑；
高层建筑周围的消防车道设计过于狭窄，在遇到火灾后给消防车的活动造成影响。
3.1.2 设计不切合实际
主要原因在于设计人员未对建筑实际情况进行探索和实地了解，形成的设计方案与建筑情况不相符，比如，消防设备的数量不够、安放位置不合理等，严重影响了超高层建筑在实际应用中的防火效果。
3.2 避难层设计问题
避难层主要在超高层建筑中被运用，是规划出的专门供高层用户避难使用的场所。避难层设计存在的问题主要表现在以下方面。
3.2.1 避难层的高度设计不合理
根据有关要求，从1楼到第一个避难层的高度应小于50 m，而之后每两个避难层之间的距离不应超过50 m，这是最佳的救援距离。但在建设过程中，因过分追求经济效益的最大化，避难层之间设置的距离普遍较长。
3.2.2 避难层位置设置不合理
避难层的位置应靠近消防通道，以便紧急情况下顺利开展救援，部分设计人员因消防知识匮乏或不熟悉建筑总体情况，设置的避难层偏离消防通道，增加了救援难度。
3.2.3 避难层面积设置不合理
根据我国相关要求，避难层大概每平方米应能够容纳5人。而一些设计人员在设计避难层时忽略了建筑的使用需求，导致避难层的面积较小，不能容纳足够的人员数量[2]。
3.3 防火分区设计问题
防火分区主要是指利用耐火的建筑物材料将建筑内部的空间进行分隔，火灾时可以起到一定的阻止火势蔓延到作用，避免在火灾出现时产生较多的人员伤亡和财产损失。防火分区的设计要根据建筑的实际情况和人员密度进行合理划分和不断调整，在建设初期需要对防火分区进行合理规划，并且选择符合国家防火标准的建材，建筑完工投入使用时，要根据建筑的使用情况再次对防火分区进行调整。实际中，因设计人员对于建筑的功能以及部分技术规范要求不清晰，导致规划的防火分区不符合建筑的实际情况，在实践中不能有效地阻断火势的蔓延。
3.4 新型防火材料应用不当
火灾防护是建筑建设不容忽视的因素，所以，在施工阶段要充分考虑建筑的防火效果。当前诸多防火材料被应用到建筑当中，建筑的防火性能也得到了大幅度提升。然而因防火材料成本较高，增加了建筑的建设成本，在一些建筑的建设过程中，因成本问题导致防火材料并未得到充分的应用。
3.5 设计人员的问题
防火设计需要考虑的因素较多，涉及消防通道、电梯、救援通道等，设计人员不仅需要具备丰富的设计专业知识、对建筑实际情况进行充分的了解，更需要掌握全面的消防知识，能从消防救援的角度进行科学合理的防火设计。这对于设计人员有较高的要求，而实践中很少有设计人员同时具备这样的能力和知识水平，所以，防火设计最终的问题较多。
通过对超高层建筑自身特点及火灾形成的特点进行分析，已明确超高层建筑火灾的潜在因素及危害，需要对其进行有效的防范，避免出现人身财及产安全方面的损害。
4.1 整体布局方面
超高层建筑在规划初期需要与城市规划建设部门进行沟通与交流，从城市规划的角度进行建筑的建造施工，并且积极采取城市消防相关部门的建议，努力建设高防火性能的超高层建筑。在城市化发展的推动下，超高层建筑的数量逐渐增加，其对附近建筑的影响是不容忽视的，比如，一栋超高层建筑发生火灾，如果无法及时将火情阻断，就可能引起建筑倒塌，必然会影响周围的建筑，故需要从规划初期就对其进行全面的分析探索：
1）要保障消防通道的畅通。火灾发生时，扑救的时效性极为关键，直接影响着救援能否成功，一旦消防通道被堵，会耽误救援队伍到达，后果不堪设想。
2）要保障火灾营救场地的合理性。超高层建筑火灾一般都需要借助救援工具，救援工具对场地要求较高，所以，在建设时需严格遵守消防场地的设计规定。
4.2 耐火设计方面
防火材料虽然成本较高，但提高了建筑防火性能和安全性，保障了用户的人身和财产安全。在增强超高层建筑的防火性能时，也可以考虑从耐火材料的应用方面入手：
1）从防火性能上看，全钢结构建筑的防火性能低于混合结构，这是因为火灾发生时会造成建筑的温度过高并且持续性强，钢结构在温度达到500℃时就可能发生严重变形，在1 000℃时就可能直接软化，这对超高层建筑来说非常危险，会给建筑用户及周围建筑都带来风险。
2）混合材料包括钢筋混凝土结构或砖墙与钢混凝土结构组成的混合结构，这类混合材料属于一级的耐火材料，能够极大地提升超高层建筑的耐火极限。所以，在选择建筑材料时，要通过对比材料在火灾中的应用情况进行选择。
4.3 疏散安全保障方面
在超高层建筑的初步设计图纸中必须对疏散安全通道做出规划，并且坚持科学性、合理性原则。通过对超高层建筑的安全疏散通道进行分析研究得出，必须设置两种以上的安全疏散通道：一类可供用户日常使用，一类仅作为紧急避险通道使用。在建筑的建设过程中，也需要根据其他超高层建筑的使用情况和现状对安全疏散通道进行实用性研究，不断进行优化和完善。同时，在建筑投入使用后也要加强维护管理，禁止用户将杂物堆积到安全疏散通道，影响其使用。需要建筑管理部门及其消防部门定期对建筑的安全疏散通道进行检查和测试，确保发生紧急险情时能够正常投入使用。另外，电梯作为超高层建筑常用的通行工具，其设计需要规范合理。在火灾得到基本控制时，需要疏散超高层用户时，要保证电梯在特殊情况时也能安全使用。
在城市发展中，超高层建筑越来越多，由于其自身特性带来的安全隐患不容忽视。超高层建筑的火灾有其自身的特性和危害性，给建筑物及人们的人身财产安全带来了极大的威胁，防火设计一直是超高层建筑设计过程中需要考虑的重要问题，通过合理的防火设计可以提升超高层建筑的防火性能，加快火灾时的救援速度，减少火灾对建筑物、人员、财产等造成的威胁与损失。相关人员应对此引起重视，对超高层建筑的防火设计对策进行研究，提高超高层建筑的安全性。
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