高层建筑火灾特点与防火设计分析
关键词：高层建筑，防火间距，耐火极限
0引言
随着我国城市化建设的飞速发展，高层建筑日趋增多，已成为现代城市的标志。由于社会、土地和人口诸多因素的影响，在未来较长一段时间，高层建筑将成为我国大中城市的主要建筑形式。高层建筑节约用地，美化城市，给我们带来了更加广阔的生活工作空间[1]。但同时高层建筑火灾危险性大，发生火灾扑救困难，对建筑防火设计和消防工作提出更高的要求。近年来，高层建筑火灾频发，给人民生命和财产造成巨大损失，使人们对高层建筑防火问题日益关注。因而研究新形势下高层建筑火灾特点，做好防火设计是保持社会和谐稳定的重要内容。
1高层建筑火灾特点
(1)高层建筑火灾蔓延速度快。高层建筑内井道多，如楼梯间、电梯间、电缆井、管道井等，易形成竖向的“烟囱效应”，造成火势蔓延途径多、速度快。发生火灾时，这些井道就像一座座高耸的烟囱，使火势迅速波及到较高楼层。据测定，在火灾时，一座高度为100米的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气顺竖向管井扩散至顶层只需要30秒，瞬间整幢建筑即可形成“立体火场”，加剧了火灾的破坏力。
（2）高层建筑火灾扑救困难大。高层建筑结构复杂，空间体积大，给消防灭火带来特殊困难。当火沿着建筑内空间发展时，消防人员会因烟雾阻碍和垂直攀登距离过长而延误战机；当火沿建筑外墙向上蔓延时，消防人员往往会因消防云梯高度不够和供水不足而无法扑灭升腾的火焰。2009年某城市1幢28层大楼位于20层的1位住户因电视机起火引发家庭火灾，由于该楼防火分隔设计不好，室内大火沿建筑外墙和楼内走廊迅速蔓延，很快波及到大楼24个层面。消防云梯高度无法达到火源，消防员只得一步步爬登20层楼梯，使救火行动十分困难和危险。
（3）高层建筑火灾持续时间长。高层建筑内设备及构件多，一旦失火，燃烧时间将会很长。在长时间高温作用下，钢筋混凝土构件和钢结构均会因强度和刚度遭受破坏而出现建筑物整体或局部倒塌，造成严重财产损失和人员伤亡。
（4）高层建筑安全疏散困难。高层建筑物内容纳人数多，垂直距离大，加之火灾中人们的恐慌心理，使安全疏散成为一个较难解决的间题。
（5）高层建筑火灾危害面大。现代城市规模日益扩大，人口众多，建筑物密集。新建建筑物与其他建筑之间应有一定的合理距离即防火间距，否则一旦发生火灾容易造成“火烧连营”的恶果。如我国东北某大城市一高层建筑起火，正值8级大风，火势迅速蔓延，波及5条街道，数百幢房屋被毁。
2高层建筑防火设计分析
高层建筑防火设计已成为现代城市防火减灾非常重要的一部分。根据国内外高层建筑发展趋势和我国消防的实际情况，结合近年来发生的高层建筑火灾案例，谈一下看法。
（1）合理设计高层建筑的防火间距。为了有效防止火灾蔓延，并为消防扑救创造条件，在设计之初必须确定合理的防火间距。防火间距应保证在建筑物发生火灾时，其相邻建筑在辐射热的作用下，不加任何保护而又不被火侵入，同时又满足消防扑救需要。高层建筑防火间距不应小于国家建筑消防设计规定数值。
（2）设计消防楼梯间。高层建筑的楼梯间必须设计成防烟楼梯或封闭式楼梯。这样既能保证火灾时人员的安全疏散，又能阻止火势蔓延。电梯间必须用非燃烧材料制作，材料耐火极限不低于3小时。电梯间内设2部及以上电梯时应用墙隔开，墙体采用非燃烧材料。竖向井道如管道井、电缆井等必须采取防火分隔措施，每隔2或3层用不低于楼板耐火极限的非燃烧材料密封堵塞。高度超过100m的建筑的管道间应每层进行防火分隔[2]。在施工过程中，一方面因管道安装需要，只有在所有管道安装完成后才能分隔封堵；另一方面在布满管道的竖井内封堵密实操作上困难较多，一些设计施工单位常常忽略此项内容。因而在设计和施工中应加强监督检查，特别在竣工验收时要作为重点检查事项。
（3）设计严密的阻隔火设施。为阻止火势通过窗子向上蔓延，相邻两个楼层窗间墙高度不得小于lm。若相邻两楼层窗间墙高度小于lm，墙体不起阻火作用。走廊两侧的隔墙用非燃烧材料砌筑，耐火极限不小于1小时。高层建筑内的防火墙不宜开设门窗洞口，可燃材料严禁穿越防火墙。公共面积超过l000m2的较大空间应在适当位置设防火卷帘。防火卷帘由钢板或铝合金制作，平时不影响建筑内空间使用，发生火灾时自动落下进行防火分隔。但当防火卷帘的耐火极限达不到防火墙的耐火极限时，应在设计中加上自动喷水灭火系统，喷头距离防火卷帘水平距离不能大于2m。
（4）设计防排烟系统。为了有效控制火灾时烟气流动蔓延，给扑救工作减少难度，应进行防排烟系统设计。首先划分防烟分区，每个防烟分区建筑面积不超过500m2，而后选择防排烟方式。目前国内外常用的有自然排烟、加压送风排烟和机械排烟，可根据具体情况选择。
（5）设置消防电梯和避难层。消防电梯在发生火灾时用来运送消防人员、消防器材和抢救伤员。因为发生火灾时为保障消防人员安全，必须切断电源，平时使用的工作电梯全部停止运转，只有靠消防电梯才能及时进行扑救活动。同时在设计时还可设置安全辅助设施如疏散阳台，高空救生缓降器等。超高层建筑楼层多，人员密度大，火灾时很难保证在短时间撤出火场。加之出现意外阻塞等情况，应当在适当位置设计临时避难的安全区即避难层，这是当前国际防火设计的一项重要内容。两个避难层之间不宜超过15层，避难层净面积应能满足避难人数要求，可按5人／m2计算。避难区的建筑装修材料应采用非燃烧体，严禁可燃气体管道穿过避难区[3]。
（6）设计直升飞机停机坪。目前世界上登高消防车最大工作高度是80rn，直接吸水扑救火灾的最大供水高度40m。高层建筑发生火灾，特别在有风天气，风势多变，仅凭常规消防器械很难接近火灾现场。同时，从火灾现场看，人员的疏散不是向上就是向下，而火势常将人逼上屋顶。因而可以考虑在高层建筑顶部设计直升飞机停机坪，用直升飞机疏散受困人员。如美国哥伦比亚市1幢40层大楼发生火灾，4架直升机用3个小时救出500人。直升机还可运送消防器械，必要时载水灭火。实验表明，直升机一次可载水2吨，对付7m/s以下的中等风力火灾是完全成功的。高度超过100m且标准层面积大于1000m2的高层建筑必须设停机坪。