高層建筑防火工作分析

摘要：現(xiàn)階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展加速了城市化進(jìn)程。在城市現(xiàn)代化建設(shè)中，高層建筑工程量顯著增多，其潛在安全隱患也需要引起重視?；馂?zāi)是眾多隱患中危害性最大的，所以做好高層建筑的防火工作是重中之重。文章分析了高層建筑防火工作，闡述了引發(fā)火災(zāi)的原因和防火工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出了高層建筑防火工作的相關(guān)設(shè)計(jì)，希望對(duì)相關(guān)工作有一定借鑒意義。關(guān)鍵詞：高層建筑；防火工作；分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，特別是一些發(fā)達(dá)城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、城市人口基數(shù)大、增長(zhǎng)速度快，但由于土地資源有限，很多建筑商將項(xiàng)目重點(diǎn)轉(zhuǎn)向高層建筑。高層建筑能夠承載更多人口，但正是由于人員數(shù)量多，一旦發(fā)生類似于火災(zāi)的突發(fā)狀況會(huì)明顯增加疏散和撤離工作的難度，若處理不當(dāng)極容易造成人員傷亡和社會(huì)公共財(cái)產(chǎn)的損失，為此，應(yīng)該深入分析高層建筑防火工作問(wèn)題與原因，找到問(wèn)題的根源，從而采取針對(duì)性的解決措施[1]。一、高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)（一）誘發(fā)起火因素較多對(duì)于高層建筑物來(lái)講，自身建筑面積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)部人員的聚集性較強(qiáng)，建筑使用的大多數(shù)裝修材料是易燃易爆材料，以上均屬于高層建筑起火的隱患[2]。（二）火災(zāi)時(shí)火勢(shì)蔓延快在高層建筑中，樓道、排氣管道、電梯井、管道井等縱向的管道較多，若建筑過(guò)程中未科學(xué)處理防火分隔，一旦發(fā)生火災(zāi)，縱向管道均會(huì)成為加速火勢(shì)蔓延的最佳途徑[3]。尤其是酒店、綜合樓、檔案館、圖書(shū)館、實(shí)訓(xùn)室等可燃物較多的場(chǎng)所，火災(zāi)發(fā)生后火勢(shì)很容易迅速蔓延。（三）疏散人員難度大由于高層建筑樓層較多，人員疏散所需時(shí)間較長(zhǎng)。在火災(zāi)發(fā)生狀態(tài)下，建筑內(nèi)電梯由于自身結(jié)構(gòu)原因絕大多數(shù)處于暫停使用狀態(tài)，所以在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)最主要的疏散方式就是樓梯步行迅速轉(zhuǎn)移，但樓道內(nèi)混煙氣后會(huì)使得疏散的速度明顯受到影響[4]。除此之外，大部分人并未切身經(jīng)歷過(guò)火災(zāi)，一旦有火災(zāi)發(fā)生很容易出現(xiàn)恐懼與不知所措的狀態(tài)，導(dǎo)致受驚嚇人員在擁擠狀態(tài)下增加疏散工作有序進(jìn)行的難度。二、高層建筑防火工作中出現(xiàn)的問(wèn)題國(guó)內(nèi)很多高層建筑自設(shè)計(jì)、施工至交付后裝修全過(guò)程都存在內(nèi)在安全隱患，若正式交付使用前未進(jìn)行徹底排查，很容易在使用中出現(xiàn)一系列防火問(wèn)題[5]。防火安全隱患集中表現(xiàn)為：（1）很多高層建筑裝有玻璃幕墻，由此種材料制成的外墻因材料易碎，很容易在后期使用中破碎而產(chǎn)生掉落；（2）有些高層建筑裝修過(guò)于奢華，建筑材料大量堆積，一旦發(fā)生火災(zāi)很容易成為嚴(yán)重的安全隱患；（3）部分建筑防火手續(xù)審批和審核過(guò)程繁多復(fù)雜；（4）高層建筑在設(shè)計(jì)方面未考慮到消防安全重要性，致使后期安裝的消防設(shè)施不能完全匹配；（5）高層建筑內(nèi)部人群未參與火災(zāi)安全知識(shí)普及和學(xué)習(xí)，火災(zāi)發(fā)生后會(huì)因安全防護(hù)意識(shí)薄弱而增加疏散和救援的難度。三、火災(zāi)對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響（一）對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響在高層建筑中鋼型材料的使用率較高，一旦發(fā)生火災(zāi)后，鋼型材料由于自身結(jié)構(gòu)原因，其屈服、抗壓強(qiáng)度以及彈性模量等力學(xué)性能會(huì)隨火勢(shì)蔓延下降，且在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到剛性材料的極限，最終損壞建筑結(jié)構(gòu)層面[6]。大部分高層建筑因剛性結(jié)構(gòu)未采取防護(hù)措施，其耐火性所承受的時(shí)間不足15分鐘，在火災(zāi)溫度高于200℃的情況下剛性材料會(huì)發(fā)生藍(lán)脆、徐變等現(xiàn)象，在溫度達(dá)到300～400℃之間時(shí)，高層建筑內(nèi)部剛性材料的強(qiáng)度會(huì)急速下降，當(dāng)溫度超過(guò)400℃時(shí)，剛性屈服強(qiáng)度會(huì)迅速降低并且低于室內(nèi)溫度下材料強(qiáng)度的一半；當(dāng)溫度高達(dá)600℃時(shí)，高層建筑內(nèi)部所有材料就均會(huì)喪失強(qiáng)度和原有剛性。通常情況下，大型火災(zāi)溫度會(huì)達(dá)到1000℃，此時(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度急速下降并產(chǎn)生形變，最終會(huì)引發(fā)坍塌事故。（二）對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)對(duì)建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響基本可以分為兩類：第一類是發(fā)生火災(zāi)時(shí)整體結(jié)構(gòu)中的某一構(gòu)件受損，比如說(shuō)在建筑結(jié)構(gòu)表面的混凝土受熱開(kāi)始脫落、火災(zāi)位置出現(xiàn)裂縫；第二類就是高層建筑中梁柱整體結(jié)構(gòu)受升溫影響產(chǎn)生一定程度上的結(jié)構(gòu)形變，進(jìn)而使建筑結(jié)構(gòu)被損壞[7]。當(dāng)鋼筋混凝土內(nèi)部鋼筋低于200℃時(shí)，即便發(fā)生火災(zāi)且火勢(shì)很大，其內(nèi)部強(qiáng)度下降的速度也相對(duì)緩慢，當(dāng)溫度在200～450℃時(shí)，強(qiáng)度會(huì)隨著火勢(shì)有明顯變化，當(dāng)火勢(shì)溫度上升到450℃時(shí)，剛性強(qiáng)度會(huì)隨火勢(shì)呈線性下降。四、高層建筑防火工作的有關(guān)設(shè)計(jì)在高層建筑防火工作的設(shè)計(jì)過(guò)程中最關(guān)鍵的就是要確保建筑的整體結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的防火性，這體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，要盡可能避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)結(jié)構(gòu)的損壞，最大限度地減少火災(zāi)過(guò)程中人員傷亡和高層建筑整體結(jié)構(gòu)破壞；第二，一旦火災(zāi)發(fā)生，要盡量減少受火災(zāi)損壞結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用，縮短修復(fù)周期，保證高層建筑盡快恢復(fù)使用，間接性挽回經(jīng)濟(jì)損失；第三，在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中要節(jié)約用料，從結(jié)構(gòu)入手展開(kāi)深入分析，盡可能提高高層建筑的結(jié)構(gòu)安全性。現(xiàn)階段，絕大多數(shù)高層建筑的設(shè)計(jì)以鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)為主，所以有必要對(duì)其設(shè)計(jì)展開(kāi)進(jìn)一步分析。（一）高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)的高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的使用較為常見(jiàn)，在防火材料的選擇方面通常會(huì)使用防火性較強(qiáng)的涂料、發(fā)泡防火漆或是在常用設(shè)施表面包裹防火層。裸露在外的鋼結(jié)構(gòu)材料通常選用防火噴涂法進(jìn)行處理，具體指的就是在高層建筑的剛性結(jié)構(gòu)表面噴涂一層具有防火性的涂料，使其結(jié)構(gòu)的耐火性得以增強(qiáng)。發(fā)泡防火漆與噴涂法有所不同，防火漆主要是由成膜劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等材料綜合運(yùn)用而制成的一種能夠抵抗火災(zāi)的噴涂材料[8]。這種漆和最常使用的油漆相比，在物理屬性方面基本沒(méi)有顯著區(qū)別，最明顯的不同在于漆面固定干燥之后，防火漆表面形成的漆面能夠有效隔絕高溫，即便遇到明火也能夠避免燃燒到涂有防火漆的可燃物，因此在建筑結(jié)構(gòu)中運(yùn)用這種漆面能夠使防火效果明顯增強(qiáng)。在設(shè)施表面包覆防火層通常會(huì)采用兩種方法：現(xiàn)澆成型和噴涂法?，F(xiàn)澆成型基本上以實(shí)體鋼筋混凝土為主，這種類型的鋼筋混凝土外表面通常都會(huì)有一層鋼絲網(wǎng)或者是鋼筋，這樣能夠有效防止由于結(jié)構(gòu)或者環(huán)境影響而產(chǎn)生的形變形成，保證整體結(jié)構(gòu)的完整性。噴涂法則是對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行噴涂以形成一層保護(hù)層，噴涂過(guò)程中可以使用石灰水或者是石膏砂漿，還可以使用珍珠巖、石棉等。（二）對(duì)鋼筋混凝土的設(shè)計(jì)當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，建筑中混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)源于鋼筋與混凝土之間的摩擦力、水泥之間的膠結(jié)力、二者之間在物理作用下的咬合力。針對(duì)這種情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中應(yīng)使用強(qiáng)度大且質(zhì)量達(dá)標(biāo)的混凝土，具體的操作方式：使用活性細(xì)粉、耐熱粉煤灰以及減水劑以提升混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，在保證其強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)盡量減少水泥使用量；在建筑過(guò)程中要選擇使用高溫條件下結(jié)構(gòu)依然不發(fā)生變化的材料；增加建筑結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度，使保護(hù)層的耐性達(dá)到最大，盡可能減少由于鋼筋受熱產(chǎn)生物理形變所引起的混凝土結(jié)構(gòu)損壞發(fā)生；將防火材料適量噴涂在注入鋼筋混凝土樓板下方，進(jìn)而在火勢(shì)蔓延時(shí)能夠有效實(shí)施阻隔。（三）設(shè)計(jì)合理的防火區(qū)域在高層建筑防火工作中，要格外注意防火分區(qū)與間距，防火分區(qū)設(shè)計(jì)的合理化可以有效減緩火災(zāi)發(fā)生時(shí)火勢(shì)的蔓延速度，并能得到一定的控制，減少由于火災(zāi)造成的人員傷害和社會(huì)公共財(cái)產(chǎn)的損失，同時(shí)也能為消防滅火救援爭(zhēng)取更充足的時(shí)間。防火區(qū)域的劃分分為水平和垂直兩個(gè)區(qū)域，其中水平區(qū)域是通過(guò)具有防火裝置的墻體、卷簾門(mén)以及注有混凝土的樓板進(jìn)行搭建。垂直防火分區(qū)通常采用抗火系數(shù)較高的樓板或者窗檻墻貫穿于防火區(qū)域，例如電梯、樓道等。（四）設(shè)計(jì)安全疏散通道對(duì)于高層建筑來(lái)講，消防安全是整個(gè)建筑的重中之重，對(duì)此，要設(shè)計(jì)相關(guān)的安全疏散通道。建造高層建筑安全疏散通道時(shí)要注重防火設(shè)計(jì)，安全疏散通道的目的就是為發(fā)生災(zāi)害時(shí)高層建筑內(nèi)部人群能夠快速、安全地撤離并在火勢(shì)蔓延之前確保所有人員安全到達(dá)指定位置。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要注重安全疏散管道的出口、疏散通道的數(shù)量、通道的寬度、設(shè)計(jì)的位置以及通道到達(dá)安全區(qū)域的位置，各防火區(qū)域要設(shè)置多個(gè)出口大門(mén)，人員疏散時(shí)撤離的路線到安全出口大門(mén)的距離一定要最短，在疏散通道的選擇上盡量選擇樓梯形式，在疏散的方向上也要做到雙向甚至是多向，并保證疏散時(shí)人員之間要留出足夠大的空間，避免由于疏散擁擠造成人員踩踏事件發(fā)生。在防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中還要注意要設(shè)計(jì)防煙專用的樓梯間，增設(shè)應(yīng)急照明燈以及疏散標(biāo)識(shí)等。（五）設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅火勢(shì)會(huì)對(duì)人員造成一定的傷害，煙氣也是最主要的危害因素，對(duì)此要在高層建筑中建設(shè)消防排煙系統(tǒng)[9]。垂直管道井是火勢(shì)爆發(fā)時(shí)火勢(shì)豎直擴(kuò)散的唯一渠道，在建筑出現(xiàn)火災(zāi)的情況下，電梯井則是內(nèi)部人員暫時(shí)躲避的良好地點(diǎn)。消防專用電梯間是火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防隊(duì)員迅速進(jìn)入高層建筑內(nèi)部的良好途徑，也能夠避免煙霧在管道中擴(kuò)散，確保救援人員和臨時(shí)避難人員的人身安全。高層建筑在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中需在樓梯間和管道井處設(shè)置高壓排風(fēng)裝置，并將裝置設(shè)置成火災(zāi)自動(dòng)觸發(fā)模式，這樣一旦發(fā)生火災(zāi)，高壓排風(fēng)裝置能夠立即運(yùn)轉(zhuǎn)，借助巨大抽力將樓梯間、管道井內(nèi)的因火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣排出，并注入新鮮的空氣，在裝置高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下也可防止煙氣再次通過(guò)管道流入其中。此外，需在建筑內(nèi)部標(biāo)注高壓排風(fēng)裝置的位置，對(duì)此區(qū)域加強(qiáng)日常的巡視和監(jiān)督，定期開(kāi)展消防設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)和更換工作，確保發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)狀況時(shí)裝置能正常運(yùn)行。（六）防火儲(chǔ)水設(shè)計(jì)若建筑物的水壓與水資源儲(chǔ)備量不足則會(huì)對(duì)防火工作的開(kāi)展產(chǎn)生不利影響。為此，在建筑防火設(shè)計(jì)方面，應(yīng)增加設(shè)置建筑儲(chǔ)水設(shè)備，科學(xué)設(shè)置專業(yè)消防給水途徑，在建筑內(nèi)部設(shè)置備用水箱，以免引起給水系統(tǒng)壓力不足的問(wèn)題而致使火勢(shì)蔓延，盡可能降低建筑滅火狀態(tài)下斷水故障的發(fā)生率，使得建筑滅火裝置水資源充足，進(jìn)而確保建筑內(nèi)部人群的生命財(cái)產(chǎn)安全。（七）建筑防火墻設(shè)計(jì)建筑防火墻體設(shè)計(jì)在建筑物的防火設(shè)計(jì)中同樣占據(jù)重要地位，特別是墻體厚度與應(yīng)用材料。應(yīng)盡量保證防火墻厚度與具體要求吻合，若出現(xiàn)火災(zāi)問(wèn)題，應(yīng)盡量提高防火墻支撐能力，而在重大火災(zāi)狀態(tài)下應(yīng)避免建筑物倒塌，以確保滅火工作的正常開(kāi)展。選擇防火墻材料的時(shí)候，應(yīng)保證材料防火性與耐高溫性達(dá)標(biāo)，盡量確保材料強(qiáng)度理想，且滿足成本要求。在設(shè)計(jì)建筑物內(nèi)部防火墻的過(guò)程中，需加大檢查與管理的力度，盡