高层建筑防火设计措施
高层建筑防火设计措施
摘要：为了满足城市化建设的需要，高层建筑增多是必然趋势，这样就会导致防火安全的任务变得越来越重，文章从高层建筑火灾危险性分析出发，提出了防火设计中的问题，得出有效安全的防火设计措施。
关键词：高层建筑防火设计危险性
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一.前言
建筑物的防火安全设计是一门综合性科学，是由多专业( 建筑、结构、空调、电气、给排水) 共同采取安全措施的综合体现，高层建筑在消防系统设计上应优先保证人员在火灾中的安全，同时考虑如何减少火灾的发生和火灾的损失防止火灾大面积蔓延，最大限度地降低火灾对人们生命和财产的破坏，利用性能化设计合理划分防火分区、组织人员安全疏散达到高层建筑防火性能总目标的实现，最大限度地保障人民生命财产安全。
二.高层建筑火灾危险性分析
2.1可燃物较多，火势蔓延较为迅速
在高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井、排风道等竖向井道部位，如果防火分隔或防火处理不好，一旦发生火灾就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。高级旅馆、图书馆、档案楼、科研楼、办公楼等高层建筑，一般室内装修家具等可燃物较多，一旦起火，发烟量大，燃烧猛烈，火灾容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s；在燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5～0.8m/s，烟气沿楼梯间或竖向管井扩散速度为3～
4m/s。如一座高100m 的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气能在半分钟内达到顶层。日本在一个医院里做过燃烧试验，证明在几分钟内就能把每层3500m2 的二十三层大楼都充满烟气。建筑物越高，风
速越大。风速增大，火势的蔓延扩大速度也相应增加。据测定:距地面高度10m 处风速为5m/s；30m 处风速为8.7m/s；60m 处风速为12.3m/s；90m 处风速为15m/s。
2.2建筑高度较高，平面结构复杂，安全疏散困难
高层建筑的特点，一是层数多，垂直疏散距离长，疏散到地面需要较长的时间；二是人员集中，疏散时容易出现拥挤情况；三是发生火灾时烟气和火势向上蔓延快、且易窜入楼梯间，而火灾发生时人们大量涌向楼梯，增加了疏散难度(平时使用的普通电梯，在火灾时必须切断电源，停止使用，因此，高层建筑的安全疏散主要靠楼梯)。火灾案例分析表明，被烟薰死的(包括被烟薰倒后烧死的)，占火灾死亡人数的一半以上。
2.3火灾扑救难度较大
高层建筑发生火灾时，消防队员使用的灭火救护设施往往不易达到建筑高度，因此，扑救高层建筑火灾主要立足于室内消防给水设施。由于受到各种条件的限制，扑救的难度很大。火灾现场热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快和途径多，消防队员难以堵截；当火势扩大，形成大面积火灾时，室内消防水量显然不足，需要利用消防车从室外进行补给，但消防水带耐压能力常常不能适应需要。此外，建筑物如果没有安装消防电梯，消防队员则需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层，不仅体力消耗大、速度慢，还会与向下疏散的人流发生对撞而延误时间，不能及时到达着火层进行扑救，消防器材也不能随时得到补充，均将严重影响扑救。
三.设计中所要注意问题
3.1保证建筑主体结构有足够的耐火稳定性
目前国内外高楼多依赖钢结构，虽然它的整体性和稳定性都很好，但耐火性能很差。钢材的抗拉和承重等性能均会因温度的升高而急剧下降，通常在摄氏450～650度就会失去承载能力，发生变形，钢柱、钢梁弯曲，不能继续使用。一般情况下，不加保护的钢结构耐火极限只有15分钟。因此，建筑界和消防界在解决这个问题方面仍任重道远。
（一）耐火等级和材料选择。中国按建筑常用结构类型的耐火能
力划分为四个耐火等级（高层建筑必须为一或二级）。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能，在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起，到被破坏（如失去支承能力等）为止的这段时间（按小时计）。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体（如木材等）、难燃烧体（如沥青混凝土、刨花板）和非燃烧体（如砖、石、金属等）之分。
（二）建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限3小时的非燃烧体（如用砖或混凝土作成180毫米厚的墙或300×300毫米的柱），梁须为耐火极限2小时的非燃烧体，其钢筋保护层须厚30毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能，内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料，如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等，以减少火灾发生和控制火势蔓延
3.2做好防火分隔与安全通道设计
高层建筑中，因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的70%左右，烟气是火灾中的隐形杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为0.3、0.8m/s，垂直方向扩散速度为3.4m/s，当烟气无阻拦时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所，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，保证人员安全疏散和扑救。因此，超高层建筑在上述部位设置机械加压送风系统，能够达到疏散和扑救通道上无烟的目的，从投资方面又低于机械排烟系统，是可行的。其裙房的楼梯间内可统筹考虑布置。其风压值应为防烟楼梯间50Pa，前室、合用前室、封闭避难层25Pa，既能方便疏散安全门的开启，又能保证安全地带的压力，对烟气起到排斥作用。同时，超高层建筑封闭避难层内设置机械加压送风设施，除满足避难层内一定的正压值，防止烟气入侵，也为躲避在避难层里
