高层建筑疏散技术安全管理论文

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1高层建筑火灾特点及影响逃生效率的因素

1．1高层建筑火灾特点

(1)烟囱效应明显，竖向扩散速度快。2010年上海静安区高层住宅大火案，经济损失巨大，人员伤亡惨重，震惊全国。该公寓是老式高层民用住宅，存在消防设施匮乏、楼内消火栓丢失或损坏、缺少灭火器等安全隐患，在未采取保护措施的情况下电焊溅落的金属熔融物引燃了脚手架上的聚氨酯泡沫碎片，引发火灾，火势受高空风力及火场小气候等综合因素的影响，蔓延迅速，约6min后，浓烟烈火将整栋大楼笼罩并形成立面燃烧。试验表明，高层建筑火灾，烟囱效应明显，竖直方向扩散的速度能达到3～4m/s。在无任何阻挡的情况下，只需半分钟，百米高楼的火势就能从底层蔓延到顶层［1］，火灾扑救工作很难有效开展。(2)高层建筑内部情况复杂，人员密集，疏散困难。高层建筑高达几十米，甚至超过二三百米。由于大楼内垂直距离大，高层住宅容纳人数多，火灾发生时，又不允许使用电梯疏散，只能使用楼梯逃生，若防烟(封闭)楼梯间失去密闭性，人们将在烟熏和热气流的烘烤中疏散，若不能在短时间内逃生成功，很可能发生窒息等事件。大量案例表明，火灾中的遇难者大多数都不是被烧死的，而是死于浓烟窒息。因为浓烟中携带有较高温度的有毒气体和微粒，对人的生命构成极大威胁。(3)消防装备滞后，扑救难度大。目前平顶山市区有登高平台消防车2辆，分别为53m登高消防车和32m登高消防车，受扑救面及有效臂长等因素影响，仅能满足15层及以下高层建筑火灾救援工作。举高喷射消防车5辆，其中60m举高车1辆，16m举高车4辆，可控制90m以下高层建筑火灾。目前全市建筑高度超过50m的高层建筑为320余栋，占全市高层建筑的42．5%，高度超过90m的建筑有130余栋，占全市高层建筑的17．3%。由此可见，目前公安消防部队的消防车辆和装备与高层建筑的火灾救援要求还有较大差距。

1．2影响逃生效率的因素

(1)高层建筑安全疏散设计不足，存在安全隐患。实地检查中笔者发现安全疏散设计大多是按照2006年的《高层民用建筑设计防火规范》完成的。随着建筑体量的不断增大，功能不断复杂，现有规范已不能满足新建筑形式的要求，一些超规范的设计开始出现，同时也有一些开发商为了增加使用面积，降低投入，设计中利用超规范的漏洞，压缩走道、楼梯间及前室的面积，留下先天隐患［5］。人为增加了人员疏散逃生的困难，大大减少火灾中人员的生还概率。(2)后期维护不当，安全管理不善，大量消防设施处于不能完好使用的状态。笔者此次火灾隐患排查的数据显示，平顶山市高层建筑共有75栋，其中一类高层建筑267栋，二类高层485栋，设有火灾自动报警系统的共有680栋，设有自动喷水灭火系统的有594栋。投入使用前验收合格率达到95%以上，而投入使用后，约有43．4%的建筑消防设施不能保持完好有效，这是由于物业单位管理不善，操作不当，加上普遍存在安全门反锁甚至损坏、安全出口或楼梯间堆积物品等现象，失去了固定消防设施控制初期火灾以便赢得逃生最佳时间的机会，违背了原有的设置初衷。以至于当火灾发生时不能发挥应有的作用，而这往往是导致人员伤亡的重要原因。

2高层建筑人员安全逃生数值模拟分析

众多的火灾扑救案例显示，高层建筑的防火工作，关键是要把握好以下四个工作环节:安全疏散设计、日常管理、逃生技术和疏散演练工作。计算机模拟疏散逃生由于其经济便捷及可操作性成为目前高层建筑人员安全疏散研究的一个热点。本文利用Pathfinder软件，从建筑物中人员安全逃生设计的角度，研究了高层建筑人员疏散的问题，通过改变参数模拟不同的疏散方案。

2．1模拟对象概况

图1为平顶山市某高层办公楼建筑的单层平面图，建筑面积为2200m2/层，共26层，每层高约3．5m，总共91m。该高层办公楼南北长44m、东西长50m，将其划分为7个区域，办公房间设置在建筑四周，中部设置楼梯和电梯。每层楼都有两部疏散楼梯，楼梯宽为1．4m，且两侧楼梯入口处均设置了防烟楼梯间，同时有2部消防电梯和3部普通电梯。

2．2疏散场景设定

2．2．1安全疏散设计的影响因素

高层建筑的安全逃生设计中，逃生楼梯的数量、宽度和分布的设计是重点。设计中由于忽略了火灾情况下人员的恐慌、能见度不足等因素，导致在实际火灾中，依据规范要求设计出来的宽度指标太理想化、疏散能力严重不足，实际疏散时间会远远大于设计预定的时间。结合工作实际及火灾蔓延规律，笔者认为此建筑的最佳疏散时间在10min左右。

2．2．2疏散模拟实验设定

设定3个影响参数，分别为楼梯数量、楼梯宽度和分布位置。由参数变化衍生匹配出不同工况:(1)楼梯的数量对疏散时间的影响，设定楼梯数量分别为1、2、3、4，计算火灾情况下不同楼梯数量所需要的疏散时间;(2)楼梯宽度对疏散时间的影响，设定楼梯宽度分别为1m、1．1m、1．2m、1．3m、1．6m时，计算火灾情况下需要的疏散时间;(3)楼梯的分布对疏散时间的影响，设定楼梯分布在建筑四角、在四面墙的中部、在建筑的中部，计算火灾情况下不同楼梯分布所需要的疏散时间。

2．3实验结果及提高高层建筑人员逃生效率的对策

楼梯数量、楼梯宽度与疏散时间的关系如图2、图3所示。由图2、图3可知:疏散时间(横轴)随着楼梯数量(纵轴)的增多而降低，疏散时间(横轴)随着楼梯宽度(纵轴)的增加而减少，由此可见，楼梯数量、宽度与疏散时间均呈线性关系，且楼梯数量的影响系数更大，表明楼梯数量对疏散时间的影响是非常大的，建筑设计中预留越多的疏散楼梯疏散效果越明显，相对于楼梯数量，楼梯宽度的影响系数略小。根据实际情况，综合利用建筑空间结构，避免占用不必要的空间，实验模拟的建筑最佳疏散楼梯数量及宽度应分布在设定疏散时间(600s)附近，即2部疏散楼梯，楼梯宽度选定为1．3m。楼梯分布方式对疏散时间的影响如表1所示。由表1可知:楼梯分布在建筑中部的疏散逃生所用的时间是最少的，且远远小于其他分布方式，在建筑设计中，应优先采取这种方案。这种结果的出现与人类固有疏散思路相近，缺点是占用空间大。目前，由于广场式、天井式等超大型商业综合体的出现，楼梯布置迁就于建筑的整体商业理念设计，越来越多的楼梯分布于各区域角落，不便于疏散，人为增加疏散时间，为安全考虑，仍应以中部为主，且至少保证一部在中部。

3结论

本文通过对平顶山市752栋高层建筑消防隐患进行了排查、调研，分析了高层建筑火灾特点及影响逃生的因素，重点研究了逃生楼梯的宽度、数量、分布对人员疏散时间的影响，并采用计算机仿真了不同场景下人员逃生的情况。仿真实验结果表明，逃生楼梯的数量与宽度均与疏散时间呈线性分布影响，可综合利用疏散时间选取最佳契合点，而逃生楼梯的分布则优先选择部署在建筑物中部，这样才能有效降低人员疏散的时间，提高逃生效率。

作者:张克兵杨玲单位:河南省平顶山市消防支队