摘要：伴隨城市化進(jìn)程的加快，高層建筑越來(lái)越多。由于體量龐大，人員密集等原因，高層建筑一旦有火災(zāi)出現(xiàn)，煙氣就會(huì)迅速擴(kuò)散，極大威脅到住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。高層建筑要特別重視消防工程建設(shè)，特別是消防防火排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)減少火災(zāi)對(duì)群眾造成的危害非常重要。因此，本文通過(guò)介紹高層建筑火災(zāi)的重要特征和當(dāng)前消防防火排煙設(shè)計(jì)中存在的種種弊端，提出了對(duì)應(yīng)的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：高層建筑；消防工程；防火排煙設(shè)計(jì)；對(duì)策

引言

隨著城市化進(jìn)程的加快和城市人口的日益增加，高層建筑越來(lái)越多，極大緩解了城市用地不足的問(wèn)題。不過(guò)高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，消防救援難度非常大。這類建筑不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且功能也復(fù)雜，濃煙會(huì)使人看不清，加之消防車(chē)可以到達(dá)的樓層高度也有限，救援難度極大。高層建筑帶有豎向管井，在大火燃燒過(guò)程中極易產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，進(jìn)而使火情更為嚴(yán)峻，導(dǎo)致更大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)導(dǎo)致的傷亡中至少有一半是由于煙霧窒息造成的^[1]。因此，需要合理設(shè)計(jì)高層建筑的消防防火排煙系統(tǒng)。

一、高層建筑火災(zāi)的常見(jiàn)特征

（一）滅火設(shè)施與營(yíng)救能力存在明顯不足

目前，我國(guó)建筑消防設(shè)施總體水平已有了大幅提高，但仍有一些亟待改進(jìn)的地方。例如，國(guó)內(nèi)消防云梯的作業(yè)高度只有100m，難以滿足高層建筑的消防要求。盡管高層建筑的頂樓可通過(guò)直升機(jī)進(jìn)行緊急疏散，但需要配備高度專業(yè)化的停機(jī)坪。然而，在火勢(shì)猛烈的情形下，直升機(jī)想要接近建筑物困難重重，無(wú)疑增加了受困人員迅速脫險(xiǎn)的難度。

（二）火勢(shì)控制難度大

在大部分高層建筑內(nèi)部，布設(shè)了很多管道系統(tǒng)。一旦發(fā)生火災(zāi)，短時(shí)間內(nèi)即可導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延，催生出不利的“煙囪效應(yīng)”。此時(shí)，建筑物內(nèi)部的管道井、樓梯間與電梯井等就像一個(gè)煙囪，加速火勢(shì)蔓延，導(dǎo)致整個(gè)高層建筑面臨全面燃燒的風(fēng)險(xiǎn)^[2]。

（三）人員疏散非常困難

高層建筑物主要用于住宅、商業(yè)或辦公，不僅擁有顯著的垂直高度，而且人員密集程度較高，在緊急情況下難以高效執(zhí)行疏散方案?；馂?zāi)突發(fā)時(shí)，人群常因高度恐慌而難以有序快速撤離。有研究表明，大部分火災(zāi)遇難者往往因窒息或未能及時(shí)作出有效反應(yīng)而失去生命。

二、高層建筑中消防防火排煙設(shè)計(jì)存在的缺陷

（一）自然排煙窗的設(shè)計(jì)不夠合理

高層建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定在建筑物上端配置方便啟閉的排煙窗。然而，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，此設(shè)計(jì)思路暴露出若干不合理之處。面對(duì)火災(zāi)時(shí)，往往需要手動(dòng)開(kāi)啟排煙窗，不僅耗時(shí)久，而且難以迅速有效應(yīng)對(duì)。因此，安裝可以自動(dòng)開(kāi)啟或能與消防系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)的排煙窗，顯然更具有可操作性。另外，裝配自動(dòng)傳動(dòng)裝置的排煙窗需要投入較高的成本，要求建筑技術(shù)水平更加成熟。當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多高層建筑都沒(méi)有安裝能自動(dòng)開(kāi)啟的自然排煙窗。

（二）送風(fēng)口設(shè)計(jì)缺乏合理性

就高層建筑來(lái)看，自然排煙窗設(shè)計(jì)不夠合理，送風(fēng)口的規(guī)劃也欠缺合理性。分析送風(fēng)口的設(shè)置可知，風(fēng)速與風(fēng)量分布不均。由于送風(fēng)口使用傳統(tǒng)的百葉窗，而管道內(nèi)壁不夠平滑，加之管道太長(zhǎng)，密閉性太好、管內(nèi)經(jīng)常有拐角，從而導(dǎo)致上述問(wèn)題^[3]。這種問(wèn)題在高層建筑消防防火排煙設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)，尚無(wú)一套統(tǒng)一、規(guī)范的評(píng)估體系，因此送風(fēng)口很難發(fā)揮出應(yīng)有效用。

（三）防排煙系統(tǒng)功能偏弱

就我國(guó)高層建筑的消防防火排煙設(shè)計(jì)而言，經(jīng)常會(huì)看到常閉式防火門(mén)與排煙窗未關(guān)閉，如果出現(xiàn)火災(zāi)，這些防火設(shè)施未保持正壓狀態(tài)。因此，其防火與排煙功能也相對(duì)較差。還有一些施工企業(yè)對(duì)消防安全重視不夠，規(guī)劃不嚴(yán)謹(jǐn)，在施工過(guò)程中未能?chē)?yán)格遵守相關(guān)規(guī)范配備機(jī)械排煙系統(tǒng)，從而影響建筑物的自然排煙效能。

（四）缺乏完善的通風(fēng)協(xié)同系統(tǒng)

在高層建筑領(lǐng)域，通風(fēng)系統(tǒng)的協(xié)同工作起到了關(guān)鍵性作用。通常情況下，空調(diào)系統(tǒng)與其他機(jī)械排煙設(shè)施共用一個(gè)排風(fēng)設(shè)施。為保障這類建筑的消防安全，首要條件是構(gòu)建一個(gè)既合理又規(guī)范的通風(fēng)協(xié)同系統(tǒng)，防止各系統(tǒng)間的互相干擾，避免排煙作用被削弱。然而，從現(xiàn)實(shí)來(lái)看，仍有相當(dāng)多的高層建筑在通風(fēng)協(xié)同系統(tǒng)方面存在不足。通常要求空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)處于常開(kāi)狀態(tài)，排煙口應(yīng)處于常閉狀態(tài)。當(dāng)突發(fā)火災(zāi)時(shí)，兩者能獨(dú)立運(yùn)行，互不侵?jǐn)_^[4]。然而，在設(shè)計(jì)某些高層建筑的通風(fēng)協(xié)同體系時(shí)，常見(jiàn)的做法是直接將管道、濾網(wǎng)及空調(diào)設(shè)備相連，忽略了采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的必要性。這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致通風(fēng)與排煙面臨較大阻礙，極大削弱了消防效能。

三、高層建筑防火排煙設(shè)計(jì)的有效措施

（一）合理選用建材

目前，高層建筑設(shè)計(jì)多將鋼筋混凝土作為主要構(gòu)造材料。其穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度大、整體性能優(yōu)異、成本投入不高，成為建筑業(yè)的主流選擇。然而，此類材料在防火性能方面表現(xiàn)不佳。有研究顯示，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)溫度可迅速攀升至400℃—700℃，直接導(dǎo)致鋼筋的拉伸強(qiáng)度、承重能力明顯變?nèi)酰瑥亩鴮?dǎo)致嚴(yán)重形變，威脅到建筑物整體的安全性與穩(wěn)定性^[5]。因此，選取高層建筑用材時(shí)，材料的阻燃性與耐火性能成為了首要考慮因素。設(shè)計(jì)師須參照相關(guān)設(shè)計(jì)要求，科學(xué)劃分建筑區(qū)域，并針對(duì)性挑選能適應(yīng)各區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的建材，全面評(píng)估選材及其配件在火災(zāi)環(huán)境下的潛在損害程度。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)鋼筋的保護(hù)措施，最大限度減輕鋼筋的損害程度，確保建筑主體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)固，為救援行動(dòng)與人員疏散創(chuàng)造寶貴時(shí)機(jī)。

（二）重視防火排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)前高層建筑中常用的消防排煙設(shè)備主要包括自然排煙系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)消防排煙系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況，審慎選取并有效整合相應(yīng)設(shè)施。由于高層建筑火災(zāi)時(shí)人員疏散難度大，強(qiáng)化建筑物的排煙功能成為關(guān)鍵。這需要把自然排煙與機(jī)械排煙設(shè)備有機(jī)結(jié)合，使其高效配合，從而提升排煙效率。例如，在設(shè)計(jì)地下停車(chē)場(chǎng)的消防排煙系統(tǒng)時(shí)，可選擇送風(fēng)系統(tǒng)與機(jī)械排風(fēng)裝置的組合策略，通過(guò)自然補(bǔ)給新鮮空氣，進(jìn)一步強(qiáng)化排煙功能。此外，還需科學(xué)規(guī)劃排煙口，這會(huì)對(duì)高層建筑的排煙效果產(chǎn)生較大影響。因此，需認(rèn)真考慮排煙口的位置，一般會(huì)將其安排在頂棚部位，以利于煙霧迅速上升，從而增強(qiáng)排煙效果。同時(shí)，要重視對(duì)排煙口面積的調(diào)控，一般面積應(yīng)大于0.04m2，以期獲得更理想的排煙效果。需要注意的是，排煙口所處位置切勿過(guò)低，防止影響到排煙的流暢性，并需謹(jǐn)慎平衡排煙口數(shù)量，既要防止排煙口數(shù)量不足導(dǎo)致排煙不暢，也要避免數(shù)量過(guò)多引起效率分散。此外，對(duì)排煙口風(fēng)速的精細(xì)管理也不容忽視，一般建議將風(fēng)速維持在5m/s—9m/s左右，以保障排煙動(dòng)力的穩(wěn)定性^[6]。為了確保排煙系統(tǒng)能持續(xù)高效運(yùn)行，應(yīng)依據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，改善其性能，使系統(tǒng)功能更加完善，從而發(fā)揮出更大的防火作用。

（三）加強(qiáng)對(duì)消防給水設(shè)施的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)時(shí)，需重點(diǎn)考慮高層建筑的實(shí)際情況，全面依據(jù)國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，完成設(shè)計(jì)工作。以消防栓的布置為例，需合理設(shè)定水柱長(zhǎng)度。建筑物高度不超過(guò)100m，水柱最低長(zhǎng)度設(shè)為10m；若建筑物高度超出100m，水柱長(zhǎng)度應(yīng)該在13m以上^[7]。鑒于消防電梯在高層建筑排煙設(shè)計(jì)及火災(zāi)救援行動(dòng)中的核心地位，必須重視其設(shè)計(jì)工作。一方面，要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；另一方面，需聯(lián)合科學(xué)的給排水方案，為高效滅火創(chuàng)造有利條件，將火災(zāi)的負(fù)面影響降至最低。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于消防電梯井底部須配置充足的排水設(shè)施，以保障消防活動(dòng)順利進(jìn)行，并提高電梯運(yùn)行效能與穩(wěn)定性。

（四）加強(qiáng)對(duì)防火單元的設(shè)計(jì)

高層建筑因其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，凸顯出合理設(shè)置防火單元的重要性。防火單元策略主要是將建筑物的防火區(qū)域細(xì)分為若干孤立的小單元，并對(duì)每一個(gè)單元采取專門(mén)的防火措施。該策略的關(guān)鍵在于采取有效的防火分隔，確保一旦火災(zāi)發(fā)生能夠迅速滅火，并能限制火勢(shì)擴(kuò)散，從而為人員疏散和減少財(cái)物損失爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。防火分區(qū)通常包括垂直分區(qū)與水平分區(qū)兩種，前者借助難燃性材料如耐火水泥樓板進(jìn)行分隔，后者通過(guò)防火墻、專用防火門(mén)和防火卷簾等手段，在樓層平面布局上劃分防火區(qū)域，有效遏制火災(zāi)在同一層內(nèi)的橫向傳播。由于高層建筑內(nèi)部空間廣闊且住戶、用品繁多，若出現(xiàn)火災(zāi)，易燃物眾多，因此合理規(guī)劃防火單元顯得尤為關(guān)鍵。這包括將建筑空間單元?jiǎng)澐殖啥鄠€(gè)獨(dú)立且配備消防設(shè)施（如自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、煙霧控制系統(tǒng)）的防火單元，保證在火災(zāi)初期能迅速響應(yīng)，及時(shí)控制火勢(shì)，并防止火勢(shì)跨單元蔓延，從而為人員安全撤離創(chuàng)造條件。

四、高層建筑消防防火排煙設(shè)計(jì)的保障措施

（一）構(gòu)建一套健全的管理規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

為大幅提升高層建筑內(nèi)部的耐火性能和安全可靠性，應(yīng)重視高層建筑消防安全規(guī)范體系的構(gòu)建。首先，依據(jù)國(guó)家既定的相關(guān)法律法規(guī)，構(gòu)建消防防火規(guī)范體系。其次，在建筑設(shè)計(jì)階段，需全面考量火災(zāi)情境下的人身安全、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境等多個(gè)維度的潛在損失。最后，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，全面提升防護(hù)效能，減少非預(yù)期事件引發(fā)的人員與財(cái)產(chǎn)損失，進(jìn)一步提高高層建筑消防防火規(guī)范體系的整體效能。

（二）對(duì)消防防火排煙設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改良

高層建筑消防防火排煙設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理，在很大程度上決定了消防排煙系統(tǒng)的最終效能。另外，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案也可以為有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)踐工作提供一定的參考。因此，改良與優(yōu)化消防防火排煙設(shè)計(jì)方案勢(shì)在必行，及時(shí)識(shí)別并修正設(shè)計(jì)中的不足之處，以確保設(shè)計(jì)滿足高層建筑的具體安全需求。同時(shí)，全面洞察高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，有的放矢地調(diào)整設(shè)計(jì)藍(lán)圖，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，保障設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)無(wú)一遺漏。一個(gè)完備的消防防火排煙設(shè)計(jì)體系能夠保障設(shè)計(jì)流程的順暢執(zhí)行，鞏固設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效遏制火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

（三）構(gòu)建一套健全的監(jiān)管機(jī)制

為了促進(jìn)該領(lǐng)域工作的順利推進(jìn)，減少設(shè)計(jì)缺陷，提升排煙效能與設(shè)計(jì)品質(zhì)，建立一套完善的規(guī)章制度顯得尤為重要，引導(dǎo)各項(xiàng)設(shè)計(jì)活動(dòng)依規(guī)進(jìn)行，保證設(shè)計(jì)的高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。以往的監(jiān)管體制存在多處短板，難以完全滿足當(dāng)前高層建筑消防設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，限制了設(shè)計(jì)的進(jìn)步空間。因此，制度革新勢(shì)在必行，須緊隨時(shí)代步伐，及時(shí)調(diào)整與完善相關(guān)規(guī)定，以期與行業(yè)發(fā)展保持同步。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)優(yōu)化和完善約束和激勵(lì)體系，激發(fā)相關(guān)人員的工作熱情，促使他們?nèi)橥度耄嵘鳂I(yè)質(zhì)量，構(gòu)建并執(zhí)行相應(yīng)的激勵(lì)措施。與此同時(shí)，落實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募s束規(guī)則體系也至關(guān)重要，對(duì)設(shè)計(jì)人員形成有效監(jiān)督，促使他們自我規(guī)范行為，主動(dòng)肩負(fù)起職責(zé)重?fù)?dān)，加強(qiáng)對(duì)消防防火排煙設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重視。在監(jiān)管期間要及時(shí)察覺(jué)問(wèn)題，并第一時(shí)間處理，從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，須盡快找到責(zé)任人，了解清楚原因，及時(shí)處理，盡量消除負(fù)面影響。

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作者簡(jiǎn)介：肖瀟（1981— ），男，漢族，四川成都人，碩士研究生，工程師，研究方向：校園消防安全。