高层建筑防火城市设计探讨

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摘要：高层建筑火灾本身伴随着严重的危险，其预防是技术性的问题。因此，必须加强超高层建筑中消防设备的配置和管理，采用高度的消防技术，消除火灾危险，以达到自我排除，并防患于未然之源。文章介绍了高楼大厦火灾的特点、防火设计的应用和对策。

关键词：高层建筑；火灾特点；防火设计；防火对策

1高层建筑火灾的特点

（1）发生率高。高层建筑通常具有大规模而复杂的功能。以办公楼为例，不仅有很多办公室和会议室，还有各种服务室和辅助室。这些房间有很多可燃性和火源，火灾率非常高。据统计，高层建筑的办公室、设备室、厨房最容易着火。火灾的主要原因是吸烟、设备事故、烹饪、锅炉火灾等。高层酒店的一般火灾原因和火灾地点统计见表1所示。（2）火势迅速蔓延。高层建筑具有复杂的内部结构，是高层建筑快速火灾扩大的原因之一。发生火灾就会产生烟囱效应，火灾迅速蔓延。烟的垂直扩散速度为3~4m/s，100m超高层建筑的烟的垂直扩散速度约为25~35m/s。高层建筑火灾迅速普及的第二个原因是风的影响。建筑物越高风越快，火越快。据实测，风速为10m高5m/s，高度为30m为8.7m/s，高度为90m为15m/s。由于风的作用，小火灾危险很快就会变成真正的灾害。（3）疏散很困难。因为高层建筑与地面有着长的垂直距离，只有一些经济发达的城市才有能解决的消防机构，不能满足高层城市和超高层建筑的火灾要求，通常电梯在发生火灾时不能使用，这会影响到严重的避难。

2高层建筑中建筑设计原则

（1）综合性和整体性设计原则在现代超高层建筑的设计中，整体设计原理是将建筑物从小部件中整理、规划，从而形成部件与整体的相互结合、依赖、制约的关系。对建筑设计要素、功能、结构构成、开发史、相互关系、综合调查进行综合性的思想基础分析，将各级别的分析结果反映在综合性和综合性的考察过程中严格比较，保证对建筑设计进行分析、修改、整合、改良的整个建筑设计和部分高度统一。（2）动态联系设计原则在建筑设计中，作为建筑设计的外部条件，构建环境系统，在一定环境中维持发展，与建筑设计的外部系统相互作用。通过这个系统，可以提高建筑设计资源和系统功能的压力。动态原则主要是指内部和外部的关系、系统的变化、系统开发的方向和活动模式的探索，不断探索构建系统、相关操作规则的开发和应用。（3）有序性以及结构性设计原则在高层建筑工程设计中，需要准确地区分每个链路的使用函数和每个链路的关系特性，并确保设计的合理性。另外，作为建筑设计的组合，建筑物不仅广泛存在结构，而且是建筑性能的核心载体。系统的形成过程直接关系到建筑设计整合的不同。

3高层建筑火灾的疏散问题

一旦有了火灾，人们的想法和判断能力就会因为精神紧张而减少。而且，由于烟雾和高温火焰的威胁和侵入，在避难过程中难以形成人们稳定有序的流动。高层建筑的地下工程发生火灾，热烟和有毒气体的快速流动，是引起火灾蔓延和死亡的重要因素。高层建筑可以容纳1000人以上，地下商业设施也可以容纳100人以上。因此，很难让所有危险地区的人在短时间内避难，人们一般集中在顶部，垂直避难距离长，避难方向与焰火的方向相反。

4高层建筑的整体设计

（1）主体的设计在21世纪，高层建筑设计的进一步要求是实现建筑物本身的生态能源保护。在建筑设计中，表彰台的下部一般人对街道空间的视觉感觉有很大影响，所以表彰台的下部也必须人性化。同时，人们主要接触高层建筑的领奖台下部。高层建筑的屋顶是整个高层建筑的代表性性能，需要科学合理地设计。（2）建筑设计要在城市规划设计的正确指导下进行为了调整和促进周围环境和城市计划，即在城市计划和设计中把建筑物放在周围的环境中。在设计个人或团体建筑的过程中，建筑师必须充分考虑开发现场红线中的小环境和建筑的大环境。随着社会的快速发展，建筑设计在飞速发展的背景下，建筑师需注意环境和人类文化的形成。（3）巧妙运用处理手法在建筑设计的实际工作中，高楼大厦设计中的塔的设计没有明显的变化空间。高层建筑的底部可以巧妙地使用处理方法来达到丰富空间形态的目的。在实际设计工作中，主要处理方法包括入口按压或底部开销。

5现代高层建筑防火设计要点的几个问题

（1）建筑内防火分区的划分为了有效防止建筑物火灾蔓延，必须将火限制到一定范围。为了控制特定范围的烟，改善烟插座的烟排出效果，是分割烟控制区域的最佳方法。超高层建筑（第一级及第二级耐火性勘查）的耐火区划的最大容许面积为1500m2，对于单式及多层的民间建筑物，等级II的最大容许面积为250m2的区划的容许面积为600m2，地下室的容许范围为500m2。建筑物具备自动洒水设备时，火灾面积增加1.0倍。防烟区在2000m2以上，防烟区应用烟壁、隔墙、结构梁等隔开。（2）安全疏散安全避难对确保火灾的人的安全起着重要的作用。有些建筑没有指定的避难范围，但首先要计算人员密度，其次要计算避难所的宽度，比如办公楼、购物中心、歌舞娱乐场所、餐饮大楼。安全避难距离包括两部分：（1）从房间的最远点到避难门，（2）从门到避难楼梯或外部出口的距离。另外，作为设计者所具有的问题点，可以将楼梯的一楼设定为直接出口到外部，或者设定在一楼设置的围栏（防烟）楼梯。建筑物的地板数在4m以下的情况下，楼梯和出口的距离在15m以下。把避难楼梯设置在基准层的两端，在不同方向避难的楼梯应该设置在电梯附近。电梯可以将通常的避难路线（电梯）和紧急避难路线相结合，它需要设置在外墙附近的避难楼梯，以便能够快速避难。（3）使用耐火等级高的建筑材料建筑物的耐火材料对于建筑物的安全性非常重要。所有装饰材料都要经过严格的火警检测和审计。如果高层建筑物是易燃的木质结构，且耐火性较低的钢构造物，为了确保火灾安全性，必须采取提高耐火性的对策。一般的保护方法是在高层建筑物的钢骨、钢骨柱上涂上耐火涂层，铺上保温耐火层，作为高层建筑物等重要地区的地基、墙壁、天花板的装饰材料使用不燃性材料。高楼大厦的室内窗帘、沙发、地毯和床上用品用阻燃性或耐火性较高的纺织品作为材料。（4）消防通道的设置高层消防车必须在高层建筑周围设置。如果难以设置圆形火线，可以设置火线沿两个高层建筑的长边。在沿街的许多高层建筑物的设计中，建筑物的下端具有至少一个长边或周边长度的1/4，并且忽略了一个长边以上。没有配备高5m以上、深4m以上的底车。消防车发生火灾时不能直接到达建筑物底部，影响消防活动。如果沿街建筑物的长度超过150m，全长超过220m的情况下，需要将经过建筑物的消防车设定在适当的位置。（5）管道井防火的设计根据《高规》的规定，电缆井、管路井、烟气排气管、排气管和垃圾沟等纵型管必须独立设定，且轴壁必须是具有1h以上耐火性界限的不燃性体。轴壁的检查门必须是火墙门。即使在高度限制下，不超过100m的超高层建筑的电缆围和管路窗也必须是每2～3层由相当于地板耐火极限的不燃性体分离，高度在100m以上的超高层建筑的规定。相当于地板耐火界限的不燃性体应用于各楼层的火灾分离。在《住宅建筑法规》中，必须使用相当于火灾时地板耐火界限的不燃体，明确了“住宅建筑法典”的要求更加严格。电缆井、管道井、室、走廊的空隙用水泥灰浆板、钢板等非可燃材料填充。

6加强高层建筑的防火对策

（1）电器及燃气的严格管理，应选择安全可靠的电器及燃气装置，不得使用电气或燃气器具、电气设备及其线打开的火灾或电气电线。燃气设备及其管道应按照标准和规范要求进行安装和铺设。紧急切断阀是在燃气供应管道进入地面建筑物之前设定的。（2）严格的露天管理在建设和维护工程中必须实施的开放火灾驾驶，实施前必须得到批准。为了加强安全性监视工作，在操作现场需要配备专门的人进行监视。在餐厅使用暖气设备时，必须被分配给特别负责人。关于吸烟的问题，需要制定目标管理规则并实施。（3）严格的驾驶规则关于火力、电力、煤气的使用，必须完善安全运转程序及管理体制。关于火力、电力和煤气的使用的作业者，必须接受安全技术训练和安全责任教育，安全性的认识和运转能力良好，有意识地按照运转顺序。（4）严格维护、定期检查系统首先，要做好火灾设备的日常维护和管理，才能在火灾中发挥他们的作用。在使用高层建筑时，一般采用设备安全性、设备更新等定期维护检查系统。关于消防设备，需要进行定期的检查和维护，需要具备现代消防设备和消防系统、烟控装置、火门、火闸、火泵、消火栓、火灾控制室、仪表设备等，特殊的人事需要分配给定期测试和检查。（5）安全避难及避难措施为了缩短避难时间，通过尽可能缩短避难通道，可以容易地进行双向避难。为了确定避难通道的位置、安全的避难距离、避难通道的高度、门的高度，必须合理而细心的设计。（6）火灾安全的社会教育和自助意识除火灾安全教育外，服务（工作人员）还应该学习火灾安全避难计划，实施职业伦理和自习教育，在发生火灾时，可以成为集团的指挥官。学习火灾的安全知识，掌握安全用火的方法，熟悉各种避难方法，在发生火灾的情况下有序有效地避难。只有在高层住宅的防火计划和设计中做好工作，才能减少灾害的发生，保证人们的生活和财产的安全。

参考文献：

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[2]张彤彤.基于性能化防火的超高层综合体典型空间优化设计研究[D].天津:天津大学,2017.

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[4]刘鑫.基于行为心理的高层住宅建筑疏散空间环境研究[D].长春:吉林建筑大学,2014.

[5]王聪慧.浅析融入疏散功能的高层建筑共享空间的设计方法[J].居舍,2021(6):91-93.

[6]魏真荣.高层建筑火灾危险性分析及灭火救援战术策略探讨[J].今日消防,2021,6(1):55-56.

作者：喻晖 单位：广东华方工程设计有限公司