浅谈高层建筑消防安全

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  【摘要】:高层建筑是我们人类生存和发展不可或缺的关键组成部分,只有正确处理好现代高层建筑消防安全设计问题,才能够最大限度地保障我们人类的生命和财产安全,又能够推动现代高层建筑领域的不断发展和进步。因此,研究现代高层建筑消防安全设计具有重要的意义。
  【关键词】:现代高层建筑;消防安全工作;设计
  中图分类号: TU97 文献标识码: A 文章编号:
  引言
  在我国每年发生的火灾次数统计中,建筑行业由于各种原因产生的火灾次数及造成的损失所占比例是最大的,尤其是高层建筑,其设备要求复杂,施工困难,建设周期长,工作条件受限制,防火、防爆、防盗、防震的安全问题难以解决,而其中的防火问题尤为重要和不可忽视。从近年来发生的许多建筑火灾实例来看,高层建筑一旦发生火灾,将会造成相当严重的人员伤亡和经济损失,并带来一定的社会负效应。因此,必须充分重视高层建筑的消防问题。
  一、高层建筑火灾特点
  随着我国社会主义市场经济的迅速发展,城市化进展迅猛,大城市、超大城市不断出现,城市中各种功能的大型建筑、高层建筑和超高层建筑以及地下建筑不断涌现。在各种防火条件大体相同的条件下,高层建筑比多层建筑、单层建筑火灾危害性大,并且高度越高,其危害性会相应增大,容易造成重大财产损失和人员伤亡事故。其火灾特点主要是:
  1.火势猛烈,火灾蔓延速度极快。高层建筑装修豪华,室内含有大量的可燃物质,如家具、窗帘、地毯、吊顶装饰等,发生火灾时燃烧猛烈。加之高层建筑的竖向井道多,如电梯井、楼梯井、通风井、管道井、电缆井、垃圾道、排气道等,它们都是火灾蔓延的通路,形成“烟囱效应”;加上这些竖井的抽风作用,一旦发生火灾,火势蔓延迅速,楼层越高,抽风越强,火势越猛。据测定,初期的火灾,烟气水平扩散速度约为0.31m/S;在火灾猛烈燃烧阶段,水平扩散速度为0.5~0.8m/s,而竖向扩散速度高达3~4m/s,例如,美国希尔顿饭店8层起火,火灾蔓延到30层的顶部,仅用了20分钟,浓烟翻滚直上,高出楼顶达150米。
  2.火灾扑救工作复杂。高层建筑消防设计立足于“自救”,其灭火设备复杂、自动化程度高、只要任何一个环节有问题,灭火设施便不能充分发挥作用。扑灭初期火灾至关重要,但现场人员却对灭火设备不会使用或无力使用 ,等消防人员全副武装从驻地赶到现场,登上高楼,不仅体力消耗人,还可能与消防中心、水泵房等联系不便、配合困难,楼高风大、火势猛,消防队员在高热、浓烟下操作,比一般火场难度大得多。目前国产登高消防车辆尚不能满足高层建筑安全疏散和扑救火灾的需要,不能将人员及时疏散到室外。 3.人员疏散困难。高层建筑层数多,垂直疏散距离长,疏散到室外地面、屋顶直升飞机停机坪或避难层所需的时间也相应增长。由于高层建筑人员众多,不少公共活动场的人员相对集中,火灾时增加了疏散的难度,容易造成重大伤亡事故。高层建筑发生火灾后,常因通讯联络失控,往往下层发生火灾,上层仍然未知有其事。尤其是在高层酒店中,人员众多,人地生疏,给安全疏散增大了困难,更易导致惨重事故。
  二、高层建筑消防设计中的问题
  1.设计图纸不全,消防审核困难  少数地(州、市)县的建筑设计人员不重视建筑防火设计,有关设计专业的技术人员缺乏,建筑消防设施设计不配套,加之一些建筑工程建设时间紧,设计周期短,设计人员只图简便,而各专业设计人员不相互配合协商,建筑工程设计图纸缺图、漏图以及设计图纸不能满足施工要求等现象屡见不鲜,甚至极个别的建筑工程仅凭几张设计草图就进行施工。以上各种原因,导致建筑工程消防安全隐患突出,例如,建筑之间的防火安全距离、消防通道严重不足,内部防火分区过大,安全疏散楼梯不足,缺乏室内外消防水源等等。 2.监督不力,源头关把不严  有的消防监督人员不严格按程序、规范等把好建审、施工检查、竣工验收关。例如有的消防监督人员未能及时地发现设计图纸存在的问题,不能全面、准确地提出审核意见,甚至对比较简单的诸如疏散门的开启方向、室内消火栓安装位置等问题也提不出意见来,对缺乏主要的消防设施设计图的设计图纸,草率地下发同您设计的审核意见书;在施工检查中,有的消防监督人员对消防监督检查程序不熟悉,对被检查的场所束手无策、无从下手,对一些明显的问题查不出来;有的消防监督人员对消防产品、消防设施不熟悉,不会使用。这些都百接影响了建筑消防监督的力度和作用。
  3.消防设施缺乏有效管理
  现代高层建筑一般都设有火灾自动报警、自动灭火、自动防排烟系统等。发生火灾时,上述系统均应做到联合动作。然而,由于管理人员重视不够,没有坚持对消防系统进行管理与维护,致使前期大力投资的消防设施老化、损坏,形同虚设。等到发生火灾时,消防系统无法发挥其应有作用。高层建筑的疏散楼梯按国家消防技术规范的要求应设有防烟楼梯或封闭楼梯,疏散通道上的防火门上装有闭门器,靠闭门器的作用防火门平时关闭,火灾时既方便逃生,又能有效地阻断烟气。有些高层建筑中的住户为了方便,将疏散通道上的防火门人为地敞开或是堆上物品,一旦发生火灾,大量的有毒浓烟就会沿楼梯间扩散到上层,使人员无法通过楼梯疏散到地面。
  4.给水系统超压问题严重
  消防给水系统的超压是指系统内的水压力超过正常工作压力的极限值,从而损坏器材、配件、附件、设备和管道等等,使消防给水系统无法正常运行。超压问题是消防系统中普遍存在的一个问题,会严重影响消防系统的灭火,必须采取相关措施来进行减压和泄压。造成超压的因素有很多,具体如下:首先,所选取的水泵不合适。系统出水量不同,水泵承受的压力则不同,若系统小流量出水,就会使消防水压大大增加,此时加压泵所承受的压力就会很大,从而造成加压泵超压。其次,竖向分区不合理。当竖向分区压力超过1MPa(考虑系统中管材及附件的承压能力)和室内消防栓栓口压力超过0.5MPa(考虑扑救火灾时水压对消防栓产生的后座力致使消火栓难以控制),就已经造成了超压,这时必须要采取减压措施平。
  5.避难层设计不恰当
  高层建筑发生火灾时,若超过消防云梯车能够达到的高度,从大楼外面施救的可能性很小,一般要依靠自救。建筑高度超过100m的旅馆、办公楼和综合楼等公共建筑,由于楼层很高,人员很多,尽管已设有防烟楼梯等安全疏散设施,火灾时其内人员仍很难迅速地疏散到地面。因此,对超高层公共建筑在其适当楼层设置供疏散人员暂时躲避火灾和喘息的一块安全区即避难层或避难间,是极为重要的。《高规》规定:建筑高度超过100m的公共建筑,应设置避难层(间)。有关部门曾经做过一个试验,让一名身强力壮的消防员从第33层跑到第1层,用35分钟。如果是一名身体素质一般的人员或老人、小孩,所需时间肯定会更多。这样算来,在高于50m的建筑中,遇到火险,人们能跑到楼外逃生的可能性很小。
  
  6.高层建筑的消防通道设计不合理
  《高规》规定,高层的建筑用房的各层均要在设置室内消防栓,并對消防栓的间距有严格的要求,应确保同一层住房的任何部位的消火栓水柱同时到达同一个位置,因而,针对这种的商业服务点目前有两种,一种是仅在建筑底层设置商业服务点,若是每隔一个房间均设有2个消防栓,投资巨大,且又会造成浪费。当前,部分设计人员则采取在两个隔墙的中间,放置双开门、双栓、双阀的消火栓,虽然这种方式可保证在同一层的2个消防栓充实水柱,同时符合规定的要求,但是,其仍是不可取。另一种是在建筑的一、二层均作为商业服务点,即在每一层的楼梯楚均放置消防栓,有利于上下共享,满足《高规》中的要求。此外,防烟楼梯间以及消防电梯型样的住宅,通向楼顶的疏散楼梯应设为两座或是两座以上,可切实保证发生火灾时,能及时疏散被困人员。
  三、高层建筑消防设计策略
  1.重视避难层以及避难区间设计
  《高规》规定,超过100m的公共建筑应设避难层,自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。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。建议第一个避难层设置在当地消防登高车的有效施救高度内,即12层左右,且应开窗,方便人员及时疏散。为避免下层烟气通过窗户进入避难层,可在避难层与其它楼层之间设置防火挑檐进行防火分隔,确保避难层的人员免受烟火威胁。
  2.防火分区系统。防火分区系统的设置在我国几乎和消火栓系统一样普遍。它是采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物,将建筑物人为划分的能在一定时间内防止火灾向同一建筑物的其它部分蔓延的局部空间。该系统主要由防火墙、板、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁、防火阀等及相应的火灾探测装置构成。探测装置探测到火情后,防火门及防火卷帘等自动关闭,把火势封闭在局部空间内,阻止其蔓延,以有利于消防扑救。防火分区系统本身并不能灭火,必须有其它灭火系统配合才能把火灭掉。否则火势会把该区内可燃物燃尽,或破坏掉分隔物,向其它部分蔓延。
  3.消火栓灭火系统。该系统在我国被作为最基本的灭火设备,在每一个高层建筑中都设置。消火栓系统实施灭火需要有两个基本要素:一是消火栓设备,二是使用消火栓的消防队员,二者缺一不可。灭火时,赶到火场的消防员从墙上消火栓箱内取下水枪及水龙带,在距火焰约10m的范围内用水枪喷水灭火,以此控制火势,最终扑灭火灾。
  4.重视消防电梯设计
  电梯作为高层建筑垂直交通主要途径,得到了很大的发展。消防电梯主要功能是为消防队员提供来火、抢救伤员的交通工具,它仅仅作为垂直交通工具与普通电梯并无区别,但作为完成特定消防功能的消防电梯,其设计必须具备以下两点:
  (1)消防电梯要有完备的火灾紧急控制功能,一旦发生火灾,消防控制中心可以强迫全部电梯返回首层,其中工作电梯的电源暂时切断,应急电源自动投入,只有消防电梯可以继续运行,供消防队员补救火灾、抢救伤员、运送灭火器材之用;
  (2)消防电梯要设置一套避免火灾损害电梯及电梯内人员的技术措施,如防止烟气进入电梯的消防前室等,使消防电梯在高层建筑发生火灾时成为安全的垂直交通工具。
  5.重视消防车道的设置
  举例说明,对于高层建筑是按照一个长边来设置消防车道还是按照两个长边来设置消防车道问题,《住宅建筑规范》里面的规定是按照一长边设置,而《高层民用建筑设计防火规范》里面的规定是按照两个长边设置,因此这就要实际问题实际分析,比如,一楼两户或者楼梯出口面向车道一面的,设置一个车道是比较合理的,而如果楼梯出口背向车道一面且一梯多户,就应该按照建筑物的两个长边来进行设置。
  随着高层建筑的档次和使用功能的提高,建筑防火也越来越复杂,对消防设施的施工安装要求越来越高,因此,消防设施的施工安装单位必须重视施工安装质量,严格按规程、標准、规范和设计图纸进行施工。
  同时为保证高层建筑自身具有火灾防消能力和减少火灾损害的能力,建筑设计单位必须严格执行《消防法》及各项技术标准和有关设计规范,不得随意降低防火设计标准,特别是高层建筑的防火设计应按照公安部的有关规定,必须有建筑、结构、电气、暖通、给排水等方面的消防专编。设计单位应当建立消防设计责任制,并应有取得消防设计资格证书的技术总负责人对消防设计图纸进行审定。
  据不完全统计,2000年至今,全国发生高层建筑火灾超过10万起,其中60%以上属于居民住宅火灾。一些老式高层民用住宅普遍存在建筑消防设施匮乏、楼内消火栓丢失或损坏、疏散指示破损严重及缺少灭火器等问题,加之楼层高不易逃生等特点而成为火险的集中地。本文就以高层建筑火灾的特点为出发点,介绍了高层建筑消防系统的主要组成,指出了目前我国高层建筑消防工作存在的一些问题,并针对问题提出了一些可行性意见和建议。
  作者简介:王战洪
  就职于天津华厦建筑设计有限公司 现为正高级工程师 国家一级注册建筑师
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