对高层建筑防火设计的探讨
摘 要:近年来，我国的建筑业突飞猛进，人们的生活水平的不断提高，使人们对原有的建筑越来越不满意，为了适应我国人口众多的特点以及人们的高要求，建筑物开始向高发展，这种高层建筑给人们带来方便的同时，也存在一些弊端。高层建筑的防火问题就是人们关注的热点问题。由于楼层过高，所以一旦发生紧急事件，逃生和疏散就变得困难。本文从高层建筑防火设计工作者的角度分析了在高层建筑防火设计中应注意的几个问题，并阐述了自己的观点，以供同行交流。
关键词:高层建筑；防火设计
引言
国内外高层建筑火灾频发，它不仅造成了大量的财产损失和人员伤亡，而且造成了不良的社会影响。因此，高层建筑消防安全与火灾情况下安全疏散越来越受到人们的重视。所以现阶段研究高层建筑的防火设计很有必要，对提高高层建筑安全疏散性能，减少高层建筑火灾造成的财产损失和人员伤亡有较强的现实意义。
一、高层建筑火灾的特点
现如今，城市化进展迅猛，大城市、超大城市不断出现，城市中各种功能的大型建筑、高层建筑和超高层建筑以及地下建筑不断涌现。在各种防火条件大体相同的条件下，高层建筑比多层建筑、单层建筑火灾危害性大，并且高度越高，其危害性会相应增大，容易造成重大财产损失和人员伤亡事故。其火灾特点主要是：
1 . 1火势猛烈，火灾蔓延速度极快
高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道等竖向井道，如果防火分隔或防火处理不好，在“烟囱效应”的作用下，烟气和火势竖向蔓延快。尤其是高级旅馆、 综合楼以及重要的图书楼、档案楼、办公楼、科研楼等高层建筑，一般室内可燃物较多，有的高层建筑还有可燃物品库房，一旦起火，燃烧猛烈，容易蔓延。
1 . 2火灾扑救工作复杂
扑救高层建筑火灾主要立足于自救，由于受到消防设施条件的限制，常常给扑救工作带来不少困难，遇到大面积火灾，室内消防水量就不够用，不能及时有效控制火势蔓延；一旦消防水泵等室内消防给水设施发生故障，就须完全依靠消防车抽吸室外消防用水进行扑救，但消防水带耐压有限，容易将水带胀破，延误灭火战机。由于高度限制，人员疏散抢救极其困难。
1 . 3人员疏散困难
高层建筑层数多，垂直疏散距离长，疏散到室外地面、屋顶直升飞机停机坪或避难层所需的时间也相应增长。由于高层建筑人员众多，不少公共活动场的人员相对集中，火灾时增加了疏散的难度，容易造成重大伤亡事故。高层建筑发生火灾后，常因通讯联络失控，往往下层发生火灾，上层仍然未知有其事。尤其是在高层酒店中，人员众多，人地生疏，给安全疏散增大了困难，更易导致惨重事故。
二、 高层建筑火灾发生原因
对于高层建筑而言，火灾是威胁到安全重要因素之一，因此要想有针对性预防火灾，就必须要弄清楚诱发火灾原因。
1）烟囱效应；这种效应就是高层建筑之中，建筑从对底层一直到最顶部纵向通道，就想一个烟囱一般，对于火灾起到一定加速作用。相关研究发现，只要高层建筑中设计有大量排气道及电梯井等，就形成了烟囱效应。并且伴随着高空位置加快了气流运行的速度，也必然造成高层火灾蔓延加快。依照烟雾扩算计算可知，假如不阻挡大约需要30秒钟，烟气就可以从对底层快速扩散100米高楼层顶部。
2）发生火灾概率极大；因为高层建筑中人员众多，内部功能、用电设备等都比较复杂，尤其堆积着大量易燃易爆物品，如果在管理上不够妥善，就极易造成火灾，特别是建筑面积比较大区域，更是存在各种安全隐患，只要发生火灾必然造成严重影响。
3）毒性气体蔓延；高层建筑中所用材料绝大多数都是复合材料、碳氢化合物等，一旦发生火灾必然产生出大量毒气，依据不完全数据高层建筑中发生火灾，大约占据80%人员都是因中毒而造成死亡。
4）人群疏散困难；因为高层建筑垂直距离比较长，而且层数也比较多，所以要疏散到地面就需要花费较多时间，并且人员相对集中，极难疏散人员；一旦发生了火灾各个竖向井道中空气极易流动，自然也就加强了建筑内部各个纵向通道拔气力，更会加快烟雾和火势蔓延，在一定程度上对疏散人员造成影响，加之高层建筑火灾蔓延速度快，施救能力也受到影响，因此疏散极为困难。
5）营救难度比较大；对于高层建筑而言，最低数十米，所以一旦发生火灾时，室外扑救难度相对比较高。常规中所用云梯大都只能够高达四五十米高度。相对于上百米高层建筑而言，一旦出现火灾就没有办法进行户外救火，最后因火势凶猛而酿造出一场场火灾悲剧。
三、现代高层建筑的防火设计思考
1.针对钢结构的设计措施
现在我国的钢结构防火主要采用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢结构构件多用防火涂料法，防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限；火灾发生时混凝土构建的强度在经过高温会发生改变，其主要决定于钢筋与混凝土之间的摩擦力、钢筋表面与水泥之间的胶结力、混凝土和钢筋接触面的机械咬合力，三大主力。因此，在高层建筑防火设计中首先来考虑的是混凝土的强度问题。
2.科学合理的设计防火间距和防火分区
高层建筑发生火灾时火势蔓延迅速，遏制其蔓延势头就是为人员疏散与消防扑救工作争取时间。因此可见，在设计建筑防火上必须要考虑防火分区与防火间距，特别是设计高层建筑防火，合理防火分区就能够将火势控制到一定范围中，有效将火势蔓延阻止，降低火灾损失，同时还给人员逃生及消防补救时间。
防火分区划分成水平分区与垂直分区两个部分，大多是应用防火卷帘、防火墙及钢筋混凝土楼板共同实现。防火墙是不能够加设在除开安全疏散门之外其他窗、门及洞口，而燃气管道更是严禁穿过防火墙；防火间距是两栋相邻建筑物间，要确保扑救火灾、疏散人员安全以及降低火灾时热辐射不要间距。高层建筑主楼和主楼间防火间距是不能够小于13m，而主楼和裙楼间防火间距是不能低于9m。
3设计合理疏散通道
楼梯是疏散通道重要途径，而电梯、自动扶梯及扇形楼梯等都不能够用来疏散。要在高层建筑楼梯间设计出封闭楼梯、防烟楼梯及室外楼梯，不但能够确保发生火灾疏散人员，还能够阻止火势蔓延，每一个防火区设置不能够低于两个疏散楼梯，且要分散布置，才有利于人群疏散而不拥挤，还能够防止疏散楼梯被烟火封堵。
为了减少损失,确保安全疏散,要将一个较大的水平层或空间, 用防火墙等分隔成若干防灭分区和防烟分区, 将火和烟限制在一定范围内。建筑物内起火的部位不定, 火和烟可能从起火室蔓延到走道, 堵住人员向某一个出口硫散。同时烟向走廊内扩散, 影响人在一定距离内辨别出口位工的能力。因此,从高层建筑的任何部位,要规定到出口的最远疏散距离,而且不能只有一条疏散出路。
4设计合理的高层建筑防排烟系统
高层建筑火灾发生时，烟雾可以说是一个无形的杀手，为了控制好火灾烟气流动蔓延，降低工作难度，就必须要设计合理防排烟系统。防排烟方式常用的有自然排烟、加压送风排烟和机械排烟，在不具备自然排烟条件的楼梯间、前室设置独立的机械防烟系统，分别给防烟楼梯间及其前室、消防电梯井及其前室或合用前室加压送凤，以造成一个压力差，防止烟气侵入这些通道，以保证火灾时这些安全疏散设施的安全。
楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难场所，消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道，为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气，保证人员的扑救安全，高层建筑应在这些地方设置机械加压送风系统。除此之外，高层建筑封闭避难层内还需要设置机械加压送风设施，能为躲避在避难层内部的人员提供新鲜空气，并保证空气的正压力防止烟雾的进入。而防排烟系统中还要设计出排烟风道，排烟风道也不能穿越防火分区，而且，必须用耐火材料制做，要求安装牢固。并具有良好的气密性，厚度按排烟风道不同风速选定，竖直穿越各层的竖风道宜设在管道井内或采用混凝土风道。当然该风道也不能够穿越防火分区，并且还需要使用耐火材料，牢固安装，同时具备良好气密性，依照排烟风道的不同风速设置厚度。
四、结束语
综上所述，经济的发展，人们生活水平的提高，科技的进步，必然使建筑业也更新换代，与之俱进的，高层建筑拔地而起，这些高层建筑给人们的生活带来了很多方便，在享受这些方便的同时，我们也要注意高层建筑的防火问题。高层建筑发生火灾具有引发火灾的因素多元化、发生火灾时火势蔓延速度快以及被困人员解救难度大等特征。结合这些原因做好防火设计，也只有才能够给人们增强逃生机会。只有做好防火预控，才能够最大化保障人们的人身和财产安全，才能够有效避免高层特大火灾事故的产生。
参考文献
【1】国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045 - 95 2005版).
【2】高层建筑火灾初期利用电梯进行人员疏散的可行性探讨[J]．中国安全科学学报，2008，18(9)：67-72．
【3】谢旭阳.高层建筑火灾最佳疏散路线的确定[J].自然灾害学报，2009.
【4】王军,赵成泉.现代城市高层建筑防火设计的思考[J].城市管理与科技,2001,（03）