高层建筑消防设计存在问题与解决办法.docx

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高层建筑消防设计存在问题与解决办法

随着城市现代化的迅速发展，土地资源、经济和环境之间的关系也发生了巨大的变化。

在我国大中型城市，人员密集、结构复杂的高层商用、民用建筑大量涌现，这些高楼大厦构成了现代化城市的独特面貌，已成为现代城市的标志。

高层建筑具有中上层部位视线开阔，采光通风良好，高容积率，节约土地资源等优点。

虽然为城市的经济发展和建设带来了生机，但是同时也增加了城市消防安全的困难和负担。

高层建筑的火灾危险性大，扑救困难，而且火灾后容易造成重大的经济损失和人员伤亡。

比如XX皇朝万鑫大厦“2·3”火灾、“11·15”XX胶州路特大火灾事故、央视新台址园区文化中心大火等。

要解决好防火、灭火等问题必须从建筑设计与施工的阶段、从消防系统的设计阶段就开始着手考虑。

正确处理建筑设计中的消防问题，直接关系到人民的生命财产安全。

因此对于现代城市高层建筑防火安全设计和消防工作就提出了更高、更完善的要求。

一、高层建筑火灾的特点和常见隐患

高层建筑自身的特点决定了火灾发生后其性质与一般火灾不同，具有下列特点：

1．高层建筑主体建筑高、层数多，功能复杂。

此外，在建筑内部用电设备多，可燃物集中，火灾荷载密度大，着火可能性相比其它建筑要大得多，一有不慎，就会引发大火。

2．高层建筑火灾持续时间长，危害面大。

高层建筑内设备及构件多，特别是装修时使用大量高分子复合材料，且多数都为可燃物、易燃物，加大了火灾负荷，一旦起火，会引发大面积的火灾，并且着火后会产生大量的有毒烟气。

3．高层建筑火灾蔓延速度快且途径多，危害大。

高层建筑的竖向管井很多，如电梯井、管道井、电缆井、排水道等，如果没考虑防火分隔措施或防火分隔措施处理不好，发生火灾时烟气会由于“烟囱效应”迅速向上蔓延。

4．高层建筑火灾人员疏散困难。

现代高层建筑的层数多、垂直距离大、结构复杂，发生火灾时疏散到地面或其他安全场所的时间也会较长，火灾时烟气使能见度降低，造成被困人员的恐慌心理，逃生时容易出现拥挤、踩踏等情况，使安全疏散成为一个较难解决的问题。

5．高层建筑火灾对灭火装备要求高，灭火救援难度大。

高层建筑与普通建筑相比，火灾扑救难度相对较大。

现有的很多高层建筑外墙大多采用玻璃幕墙，破碎后极易造成地面人员伤亡，破坏地面的消防车辆及供水设备，加上外墙通常采用固定窗，消防人员难以接近起火点，无法从外部进行喷水灭火，影响灭火救援。

火灾时，建筑物的各主要出口有可能被紧急疏散的人员所占用，迫使消防员另外寻找进攻路线；当火灾蔓延成空间立体火灾时，难以确定起火点，消防员要在数个楼层同时展开灭火战斗行动，牵涉的灭火力量大；而且，烟气迅速扩散并充满中庭，将严重影响人员疏散和灭火战斗行动。

二、高层建筑消防设计存在的主要问题

1.高层建筑的防火分区划分的问题

目前，很多高层建筑在设计方案中都有一个很大的中庭，按照我国现有规X规定，中庭防火分区面积不得大于4000m2，需要用防火卷帘门将各层的开口与回廊进行分隔，同时利用防火卷帘或实体墙进行防火分区划分，这无疑会极大地破坏建筑设计的效果，但是如果不分隔将导致建筑中庭防火分区面积过大，超过了规X的要求。

若是直接套用规X，又将对建筑原始的风格造成很大影响。

现有规X中存在着对中庭建筑定义不明确，且对形式多样的中庭要求过于单一的特点，在日常的建筑防火设计审核中不能满足工程的需要。

开展中庭建筑防火设计研究，完善现有的消防技术法规已成为当前消防工程领域的前沿课题之一。

2.高层建筑外墙材料存在火灾隐患

高层建筑一般都要求采用节能设计，据相关资料，引发CCTV中心大楼工地火灾事故的材料是我国正在普遍推行的外墙薄抹灰外保温系统，它采用的是有机高分子材料．如EPS（聚苯乙烯泡沫）、XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫）和PU（聚氨酯泡沫）等有机保温材料，替代了传统的隔热性差的混凝土、砌块材料。

其节能效果全世界公认。

但是EPS泡沫、XPS泡沫，耐火性极差，在80℃就产生熔融变形滴落。

EPS板薄抹灰外墙保温系统存在严重的安全隐患问题。

3.高层建筑避难层设置位置合理性问题

“高规”规定，建筑高度超过100m的公共建筑应设避难层，从高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间的距离不宜超过15层。

规定的目的是，发生火灾时疏散到第一个避难层的人员不能再经楼梯疏散，可由消防登高车将人员疏散下来。

目前，大部分建设单位、设计单位不管建筑使用功能是什么，层高多少，实际高度多高，都把规X要求的15层作为两个避难层的分界。

在实际应用中，避难层的设置既要考虑人员安全疏散的时间，又要考虑消防登高车能够进行施救的有效高度，尤其是第一个避难层更应考虑当地消防装备的实际水平，设置在消防登高车能进行施救的有效高度内。

4.高层建筑中大空间场所自动喷水灭火系统设计的问题

常规的灭火装置在大空间场所很难正常发挥作用，由于火灾燃烧产物在空间传播上受空间高度和面积的影响，现行《自动喷水灭火系统设计规X》第6.1.1条规定：

采用闭式喷水灭火系统场所的最大净空高度为12m。

根据该条规定，高于12m的中庭不能采用闭式系统，普通喷头已经不能满足保护要求。

如果按照规X要求，将喷头安装在空间顶部，当火灾发展到相当的程度时喷头才能感应到，常规的灭火装置在大空间场所很难正常发挥作用。

目前，在我国高大空间建筑喷水灭火主要运用的是雨淋系统。

它依靠大水量，忽略了火灾后对环境的影响，比如现有商品的污损、环境的污染等，同时由于水量过大，对于高层建筑及人员密集型场所的疏散很不利。

其次，中断经营时间长，给企业信誉带来的无形损伤很大。

5.高层建筑是否考虑利用电梯进行人员快速疏散

一般高层建筑人员疏散都是利用楼梯。

根据“高规”规定，高层建筑中的电梯有两种运行方式，一种是在火灾时客梯迫降至电梯首层，并停止使用；另一种是消防队员通过消防电梯进入着火层实施扑救和救援。

“9·11”事件之后，利用电梯进行辅助疏散已作为一项研究内容提了出来，高层建筑中大量的疏散人群和烟气垂直迅速蔓延使得人员疏散问题格外突出，特别是对于残障人员的疏散。

实际上，相关规X之所以禁止利用电梯疏散无外乎两个原因，一是电梯本身的安全性，这包括火灾时电梯电气线路、部件的防火安全以及电梯机械部件是否受热失效等等；二是电梯运行环境的安全。

高层建筑发生火灾时，由于轿厢的“活塞效应”和井道的“烟囱效应”，极易将楼宇中的烟气吸入电梯井道，危及电梯内乘客的安全。

6.消防管理存在的问题

1）在建筑施工过程中的缺少符合要求的消防管理，违规动火作业是导致火灾的主要原因，再加上很多施工材料都是可燃易燃物品，由于没有很好的防火保护，遇到明火后容易引发火灾；

2）建筑使用者对消防工作重视程度不够、消防意识淡薄。

相关管理部门未认真履行相应职责，在人力、物力等方面投入不够。

许多高层建筑消防系统由于年久失修，但许多业主认为消防工作与己无关，不同意动用大修基金，导致整治资金无法落实。

3）在高层建筑的长期使用过程中，业主及物管单位往往忽视了对消防系统、消防设施进行有效管理与定期维护，导致前期大力投资的消防设施老化、损坏，长期处于故障或瘫痪状态，等到火灾发生时，消防系统不能做到及时联动，无法发挥其应有作用。

4）火灾情况下的疏散策略不合理、应急救援方案达不到要求。

高层建筑都会设有应急疏散指示标志，但是业主通常为了自己方便随意布置指示标志的位置，或者不能按时对其进行检查和维护，导致在发生火灾后不能正常发挥其作用。

三、高层建筑消防设计的主要解决方案

1.高层建筑的总平面防火设计

总平面防火设计包括防火间距和消防通道设计：

防火间距是指相邻两栋建筑物之间，保持提供给火灾扑救、人员安全疏散和降低火灾时热辐射的必要间距，是保证在建筑物发生火灾时，其相邻建筑在辐射热的作用下，不加任何保护而不会引发火灾。

高层建筑的主楼与主楼之间的防火间距不应小于13米，主楼与裙楼之间的防火间距不应小于9米。

高层建筑的周围，应设环形消防车道。

当设环形车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道，当建筑的沿街长度超过150m或总长度超过220m时，应在适中位置设置穿过建筑的消防车道。

消防车道的宽度不应小于4.00m。

消防车道距高层建筑外墙宜大于5.00m，消防车道上空4.00m以下X围内不应有障碍物。

2.合理的设计竖向管井

竖向管道如电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井，应分别独立设置，其井壁应为耐火极限不低于1.00h的不燃烧体，井壁上的检查门应采用丙级防火门。

建筑高度不超过100m的高层建筑应每隔2或3层的楼板处采用相当于楼板耐火极限的不燃烧材料密封堵塞；建筑高度超过100米的建筑及超高层建筑应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧材料进行防火分隔。

电梯井应独立设置，井内严禁敷设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道，并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。

电梯井井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其它洞口。

电梯门不应采用栅栏门。

电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实。

3.合理的设计避难层

高层建筑楼层多，人员密度大，火灾时很难保证群众在短时间撤出火场。

有必要在适当的位置设计临时避难的安全区即避难层。

设置避难层，可以缩短避难人员的垂直疏散距离，他们不用走完楼梯全过程而只需走几段楼梯即可到达安全区域避难。

两个避难层之间不宜超过15层，而且，应考虑当地消防装备的实际水平，设置在消防登高车能进行救援的有效高度内。

4.合理的设计高层建筑的防排烟系统

当高层建筑发生火灾时，防烟楼梯间是高层建筑内部人员唯一的垂直疏散通道，消防电梯是消防队员进行扑救的主要垂直运输工具。

为了疏散和扑救的需要，必须确保在疏散和扑救过程中防烟楼梯间和消防电梯井内无烟，首先在建筑布局上按规X规定，对防烟楼梯间及消防电梯设置独立的前室或两者合用前室。

由于设有前室，把楼梯间、电梯井与走道前室的两道门隔开，这样楼梯间及电梯的烟囱效应减弱，可以减缓火、烟垂直蔓延的速度；其次是按规定设置防、排烟设施，当发生火灾时，烟气水平方向流动速度为每秒0.3～0.8m，垂直方向扩散速度为每秒3～4m，即当烟气流动无阻挡时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼，烟气流动速度大大超过了人的疏散速度。

楼梯间、电梯井又是高层建筑火灾时垂直方向蔓延的重要途径。

因此，防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和两者合用前室设置防排烟设施，是阻止烟气进入该部位或把进入该部位的烟气排出高层建筑外，从而保证人员安全疏散和扑救。

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风，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。

5.合理地设置消防设施

高层建筑物火灾主要立足于自救。

因此，高层建筑物的各层均应设置室内消火栓。

消火栓上的水枪应用大口径的，且应有足够的充实水柱长度。

由于高层建筑发生火灾不仅辐射热大而且烟雾浓度大，同时火场能见度低，所以水枪的最小充实水柱长度不应小于10米，相邻两只水枪的充实水柱应同时到达室内任何部位。

对于大空间的火灾，要研发高技术，除了能及时探测大空间火灾和及时扑灭远距离火灾外，还要能够不影响人的疏散以及尽量节约水资源、节能减排，现在许多大空间部位采用了最新开发的智能水炮灭火系统进行灭火，近年来，数控消防炮系统逐渐成熟并得以应用，该系统又称为数字图像火灾监控报警自动灭火炮系统，系统采用图像火灾自动探测与空间定位扑救技术，解决了大空间火灾定点扑救的难题，具有控制距离远、保护面积大、响应速度快、可靠性高等优点。

高层建筑火灾危害性虽然很大，但只要广大群众能够提高消防意识，有关部门能够合理地运用现代科学的消防技术和管理方法进行有效的预防和抢救措施，就可以减少火灾并使火灾所造成的损失降到最低，甚至可以将火灾消灭在萌芽状态。

6.建筑外墙保温层防火

在高层建筑设计中，幕墙保温系统、外墙保温材料应禁止或限制使用一着即燃的挤塑聚苯乙烯保温板和模塑聚苯乙烯保温板。

同时，建筑幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，应按照《高层民用建筑设计防火规X》的要求采用防火封堵材料进行封堵。

高层建筑除各层窗户下方保温材料表面必须设置薄抹灰防护层外，其它区域外墙保温材料表面也应设置防护层，避免出现室内火灾和建筑外墙大面积燃烧的现象。

高层建筑设计中更为重要的一点是毗邻的高层建筑之间应按照《高层民用建筑设计防火规X》的要求设置防火间距，设计时要充分考虑建筑外墙是否采用了高厚度的聚苯乙烯保温材料，以便设置足够的防火间距，避免因设计疏忽埋下火灾隐患。

7．通过性能化设计解决问题

很多时候，高大建筑往往都会超出现行国家规X规定的X围，因此，现在更多的是采用性能化的方法进行防火设计，性能化的消防安全设计是建立在消防安全工程学的建筑防火设计新方法，它与传统的“规格式”设计方法相比，具有很多优越性。

它运用消防安全工程学的原理和方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件，自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑的总体防火安全设计方案，然后用已开发出的工程学方法，对建筑的火灾风险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑提供最合理的防火保护。

采用以性能化为基础的消防工程设计所制定的解决方案能更好的满足特定建筑物的消防要求。

采用这种方法能够节约投资、提高建筑物使用的灵活性、同时还能达到较高的消防水平。

8.高层建筑防火安全对策

我国消防工作方针是“预防为主，防消结合”。

坚持防患未然、立足自救、从严管理的原则，充分认识到高层建筑防火安全的重要性，采取积极必要的措施，从设计、施工、使用管理、维修等方面贯彻消防安全工作，防止火灾发生，减少火灾损失是完全可以做到的。

设计高层建筑时，建筑设计师应严格按照《高规》的要求。

做好防火分析，结合建筑的使用性质做好各种功能要求，认真考虑防火安全，从源头上杜绝火灾隐患的发生。

高层建筑业主、消防设计、施工和监理单位的负责人应各负其责，确保安全。

公安消防、建设等行政主管部门对违反高规、不符合防火规X要求的高层建筑不得审批验收并交付使用。

高层建筑不仅要在前期设计、中期施工、后期消防设施配备上下足功夫，这些只是高层建筑防火要求的基础条件，而且要在完善管理、健全制度、增强意识。

“防患于未然”做足工作。

在建成后的使用过程中，安全管理者应该做到以下几点：

（1）完善管理、健全制度高层建筑落成后、在“高规”的要求下应配备相应的消防设施，设备长期使用会出现各种问题，这是很正常的，因此，这些设施的日常维护需要专人负责，专人（或专业维保单位）管理，按要求每年定期检查，定期检测，相关单位应按照规定形成日、月、季、年检查制度，安全管理人应将消防安全工作真正落实到具体人头上，让每一个责任人有危机意识，责任意识，尽早发现消除各种火灾隐患。

（2）做好消防培训，加强人员的消防意识。

任何先进的消防设施、设备都是由人来操作的，按照《中华人民XX国消防法》的规定，消防控制室的操作人员：

①要固定：

②要经过消防专业培训，并取得合格证后才能上岗；上岗人员要正确熟练地掌握消防设施设备的性能、使用方法、一般故障的排除等专业技能，并坚持做好日常维护保养，及时发现、排除影响设施设备运行的不安全因素。

（3）增强意识，加强消防宣传，提高高层建筑内人员应急防灭火能力。

任何好的设施都是只能是处理现场火灾，却无法救援困在火场的人员，这时就需要建筑物内的人员自行逃生，而逃生需要日常生活中不断地灌输树立牢固的消防安全意识，不断增强内部人员自救逃生的能力，加大逃生知识普及力度，从而减少火灾发生时的人员伤亡及财产损失。

（4）加强行政部门的监管力度，消防、建设等行政部门应切实加大监督管理力度，严管重罚，督导单位及时消除火灾隐患，避免高层建筑火灾事故的发生。

消防管理部门应该制定合理的应急救援方案，在发生火灾后有效地疏散全部人员，并且对被困人员进行有效地施救，对建筑结构有足够地了解以及对火灾后人员的行为有一定的研究，这样才能合理进行灭火和救援策略的制定。

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