建筑防火技術在高層建筑設計中的應用探究

摘要：在現代都市中，高層建筑作為城市天際線的主要組成部分，為人們提供居住、工作、休閑的空間。然而，由于高層建筑的結構特點和人員密集度高，一旦發生火災，其對人員生命安全和建筑財產的威脅將顯著增加。因此，如何在高層建筑設計中科學應用防火技術，成為建筑行業亟待解決的重要問題。本文將探討在高層建筑設計中應用防火技術的措施，確保高層建筑在火災發生時能夠迅速、有效應對，最大程度降低潛在損失。

關鍵詞：建筑防火技術；高層建筑；設計

引言

隨著城市化的不斷推進和建筑結構的不斷演進，高層建筑已成為現代城市中不可或缺的重要組成部分。然而，由于其特殊的設計和功能需求，高層建筑面臨著嚴峻的火災風險?；馂牟粌H對建筑本身構成巨大影響，更威脅到居民和辦公人員的生命安全以及周邊環境的穩定性。因此，建筑防火技術在高層建筑設計中的應用顯得尤為迫切和重要。

一、高層建筑火災特點

（一）對救援裝備要求較高，撲救難度大

高層建筑通常有多層樓，而且樓層之間的高度差異較大，這使得救援人員在救援過程中需要應對不同高度的火源和被困人員，要求攜帶更靈活、多功能的救援工具和裝備。在高層建筑中，樓梯和通道可能是狹窄的，這會影響救援人員的行動，適用于狹小空間的裝備和工具變得至關重要，同時需要確保能夠快速而安全地將被困人員轉移出危險區域。高層建筑的結構通常更為復雜，火源位于不同的樓層或建筑部分，需要有能力迅速定位和撲滅火源的裝備。水源的獲取對于撲救火災至關重要。在高層建筑中，水源可能受到限制，因此救援人員需要攜帶足夠的水源或具備利用周圍資源的技能，如利用消防設備或外部水源。在高層建筑中，救援人員之間的溝通可能受到建筑結構和信號傳遞的限制，因此裝備需要具備可靠的通信功能，以確保救援團隊之間能夠協調行動。^[1]

（二）火災蔓延速度較快，蔓延方式多

高層建筑內部通常包含多層樓梯、電梯井、管道等垂直通道，火災可以通過這些通道迅速向上或向下蔓延，使火勢迅速擴大。外墻材料可能采用復合材料、玻璃幕墻等，這些材料在火災中可能快速燃燒，促使火勢向外蔓延。電氣設備眾多，電線、電纜等可能成為火源，火災在這些電氣通道中傳播的速度較快。高層建筑通常配備強大的通風系統，火災可以通過通風系統傳播。在風力的作用下，火災煙霧和火源可能迅速傳播到其他樓層，加劇火勢。高層建筑由于高度差異，形成氣流和氣壓差異，這有助于火災迅速傳播?；馂漠a生的熱氣流可以通過樓梯井、電梯井等通道迅速傳遞。

（三）建筑內部人員集中，疏散難度大

如果建筑內部的疏散通道數量不足，無法滿足大量人員快速疏散的需求，那么人員將不得不在有限的通道中排隊，延緩了整個疏散過程。缺乏清晰的標識和緊急出口指示導致人員在混亂中迷失方向，增加了疏散難度。良好的標識系統有助于指引人員迅速找到安全通道。高樓層和垂直疏散使疏散變得更加復雜，尤其是在沒有適當緊急疏散設備的情況下，人員需要通過樓梯、電梯等逐層疏散，增加了疏散時間和難度。如果建筑內部人員缺乏定期的緊急疏散演練，他們可能不熟悉逃生程序，導致在緊急情況下疏散效率降低。^[2]

二、建筑防火技術在高層建筑設計中的應用

（一）選用有防火性能的材料

在高層建筑設計中應用防火技術時，選擇具有良好防火性能的建筑材料至關重要，有助于提高建筑的整體防火能力，降低火災對建筑結構和人員的威脅。防火磚和防火混凝土具有優異的耐火性能，能夠在火災發生時長時間保持結構完整性。防火涂料應用于建筑結構表面，提高結構材料的防火性能。對木質結構和其他易燃材料的表面進行涂覆，以提高其阻燃性能。在電氣線路和設備等易點火區域，使用阻燃絕緣材料，降低火災風險。在通道和防火墻上使用金屬防火門窗，以阻止火勢擴散。針對需要透明材料的區域，可以選擇防火玻璃，它在一定時間內能夠抵擋火災。在建筑外墻等易燃區域，使用阻燃復合材料，提高外墻的整體防火性能。在結構設計中使用具有防火性能的結構復合材料，提高建筑結構的耐火能力。^[3]

（二）合適的防火間距和防火分區

防火間距是建筑設計中關鍵的安全要素，用于控制火災蔓延，保障建筑及其周圍區域安全?？茖W的防火間距涉及到高層民用建筑之間以及高層建筑與相鄰高層建筑裙房之間的要求，旨在減緩火勢傳播速度，提供足夠的時間供人員疏散和救援。高層民用建筑之間的防火間距不應小于13米，在高層建筑之間需要保持一定的水平距離，以減緩火災蔓延。高層建筑與相鄰高層建筑裙房的防火間距不應小于9米。裙房是指建筑底部的一層或幾層，通常作為建筑的基座或裝飾，保持高層建筑與相鄰高層建筑裙房之間的一定防火間距同樣有助于限制火勢傳播，減小火災對鄰近建筑的影響。這些規范旨在提高建筑的火災安全性，保護人員的生命財產安全以及為消防救援提供更有利條件。

防火分區是將建筑內部劃分為相對獨立的區域，每個區域應具備一定的防火能力，有助于防止火勢迅速蔓延，使火災受控于一個特定區域內。在每個防火分區內，必須設計足夠數量的緊急出口，并確保這些出口通向安全區域，出口的位置和寬度應符合法規標準，以應對不同緊急情況。防火分區內的疏散通道和出口需要配備應急照明系統，以確保在火災情況下仍能提供足夠照明。同時，清晰的緊急出口標識也是防火分區設計的重要組成部分。防火分區設計需要綜合考慮建筑的結構、功能、人員流動性等因素，以確保在火災發生時能夠最大程度保障人員的生命安全和財產安全。^[4]

（三）合理的疏散通道規劃

垂直方向疏散系統通常涉及到樓梯、電梯和其他垂直方向上的逃生設備。樓梯寬度應足夠容納預計的人流量，通常應符合建筑法規標準，坡度也需要符合規定，以確保人員能夠輕松、迅速下樓。安裝扶手以提供額外支持和安全性，扶手設計應考慮到所有人的需求，包括殘障人士。在高層建筑中，應考慮使用防火電梯，電梯通常具有防火墻和防煙措施，以提供更安全的疏散通道。制定明確的電梯使用策略，通常在火警時會禁用普通電梯，但防火電梯仍然可用于特殊需要，例如殘障人士疏散。在垂直疏散系統中考慮殘障人士的需求，設置殘障人士專用電梯和坡道，以確保他們能夠安全疏散。在設計中考慮防煙樓梯間和電梯井，以減少煙霧對疏散的影響。在疏散樓梯和電梯井中安裝緊急照明系統，確保在火災等緊急情況下提供足夠照明。在樓梯口和電梯出口設置清晰的緊急出口標識，以引導人員正確疏散。^[5]

水平方向的安全疏散設計包括建筑內的水平通道、走廊、門、出口等元素，確保在緊急情況下，人員能夠安全、快速從建筑內水平方向疏散。應保證水平通道的寬度足夠容納預計的人流量，以防止擁堵。確保通道布局簡單、直接，避免過多的彎曲和轉角，通道的設計應考慮建筑內不同區域的布局，確保通道貫穿整個建筑。確保建筑內有足夠的緊急出口，數量應根據建筑規模和人員容量而定。出口門的寬度應滿足法規要求，確保在緊急情況下人員能夠快速通過。

（四）避難層設計

避難層是建筑防火設計中的一項重要措施，其目的是提供人們在火災或其他緊急情況下的安全避難場所，以等待救援或尋找其他逃生通道。避難層通常設置在建筑中間或靠近樓梯和電梯通道的位置，以確保居民能夠迅速到達，在高層建筑中通常每隔幾層設置一個避難層。^[6]

避難層設計涉及不同的維護方式，可以分為敞開式、半敞開式和封閉式三種類型。第一，敞開式避難層設計。在這種設計中，避難層四周不需要安裝維護構件，使結構設計相對簡單，投資較小，具有較好的防御能力。第二，半敞開式避難層設計。在四周設計1.2米以上的防護墻，上半部分設計窗戶，使用固定的金屬百葉窗。窗戶可以提供通風和自然排煙，具備一定的阻擋效果。第三，封閉式避難層設計。四周采用耐火防護墻設計，搭配獨立排煙系統。外墻和隔墻一般不需要開窗，如需要開窗則需使用甲級防火門窗。高度封閉，具備較強的阻隔火勢和煙霧的能力，可搭配獨立排煙系統提高安全性。^[7]

避難層的設置數量應根據建筑高度和人員容量來確定，確保足夠多的避難層以容納所有居民。避難層應有有效的通風系統，確?？諝饬魍?，減少煙霧對居民的影響。在避難層設置濾清設備，以提高空氣質量，防止有毒煙霧進入。避難層的結構應采用耐火材料，以防止火勢擴散。避難層應設計成能夠有效隔離煙霧的空間，防止煙霧對避難層的侵入。避難層應配備有備用電源的緊急照明系統，確保在停電情況下仍然能夠提供足夠照明，明顯的緊急出口標識和避難層入口標識應該設置在合適位置，以方便居民找到。在避難層設置緊急廣播系統，以向居民提供重要的指導和信息。在避難層配備通信設備，確保居民能夠與救援人員或其他避難層的人員保持聯系。

（五）完善消防設備系統

在防火設計中，完善消防設備系統是關鍵之一，幫助提高建筑物的火災安全性，及時發現、控制和撲滅火災。高層建筑中的自動火災報警系統應具備高度的靈敏性，能夠迅速檢測煙霧、溫度或其他火災跡象，報警系統應能夠實時聯動附近的消防部門，通過自動報警，使得消防人員能夠盡早介入。將建筑劃分為若干個獨立的區域，每個區域配備獨立的火災探測器和控制面板，以便精確定位火源，可以考慮將火災報警系統與建筑內其他系統（如樓宇自動化系統）進行聯動，以提高火災發現和響應的效率。

自動噴淋系統在火災初期可以迅速投入使用，幫助控制火勢蔓延，提供寶貴的時間用于疏散和滅火。針對高層建筑的特殊性，可以考慮在特定區域（如電梯井、機房等）增加自動氣溶膠滅火系統等措施。消防設備應該設置在顯眼易找到的位置，如走廊、樓梯口等，確保人員能夠在緊急情況下迅速找到并使用?？紤]采取措施預防破壞行為，以確保消防設備在需要時處于正常工作狀態。

（六）防火墻的設計和應用

防火墻在高層建筑設計中發揮著至關重要的作用，它可以有效隔離火源，控制火勢蔓延，提供安全的疏散通道，保障建筑防火工程的實用性和居民的安全性。防火墻應與建筑結構緊密連接，防止火勢通過隱蔽通道傳播。防火墻的厚度應根據建筑高度、用途、周圍環境等因素確定，防火墻的厚度越大，其防火性能越好。防火墻的材料應選用耐火性能優異的材料，在防火墻表面可考慮使用阻燃涂料，提高其耐火性能。防火墻應與建筑內的自動火災報警系統、自動噴淋系統等消防設備進行聯動，實現自動防火和撲救火災。在防火墻設計中，考慮與建筑內的排煙系統配合，確保在火災情況下能夠迅速排煙，提高疏散通道的可用性。^[8]

建筑物內的防火墻不宜設置在轉角位置，在轉角位置設置防火墻可能導致兩個問題。首先，防火墻在轉角位置可能受到建筑結構的制約，影響其完整性和穩定性。其次，轉角位置通常是建筑內部的復雜區域，設置防火墻可能增加施工難度?？梢赃x擇在轉角附近的合適位置設置防火墻，確保其結構的完整性。為了防止火勢從一個房間傳播到另一個房間，內轉角兩側墻上的門窗洞口邊緣的水平距離不應小于4米，保障防火墻的隔離效果。在設計中，需要考慮門窗的位置布局，以確保它們不會對防火墻的完整性造成影響。

結語

高層建筑不僅是城市的標志性建筑，更是千萬家庭的生活和工作場所。高層建筑的復雜性要求我們在防火設計中采用綜合性的應對策略，只有全面考慮防火分區、自動火災報警系統、建筑材料的防火性能等，才能提升整體防火性能，為居民創造更為安全的居住環境。未來，隨著科技的發展和社會需求的變化，建筑防火技術將繼續迭代和演進。期待建筑行業在設計實踐中深度融入先進的防火理念，為高層建筑營造更為安全、可持續的發展環境。

參考文獻

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[8]王林.初探高層建筑防火與疏散設計技術[J].科技資訊，2014，12（06）：61.

作者簡介：周雋（1982- ），男，漢族，四川成都人，本科，工程師，研究方向：建筑審核（消防監督）。