探析保障高层建筑消防安全的举措

随着工业生产的迅速发展，城市人口的持续増长，城市土地资源紧张，促使城市建筑向高空延伸，城市构造随之高层化，以适应经济发展的需要。近年来，随着我国经济建设的飞速发展和改革开放的不断深入，以及入世以来与国际接轨进程的日益加快，我国的高层建筑也得到了日新月异的发展。高层建筑往往是一座城市的重要商业建筑或地标性建筑。其设计新颖，空间丰富且功能完善，它既是现代科学技术的象征，又是城市发展的重要标志。一座巨型的大厦如同一座小城市，集居住、办公、仓库、车间生产、娱乐、餐饮、购物、金融、休闲等多功能于一身，同时可容纳数千人甚至数万人。这种多功能的综合大厦用火用电量大，内部装修可燃物多，人员复杂，财富集中，潜在的火险隐患多。高层建筑是人类智慧的结晶，然而，高层建筑的消防安全问题，是现在全世界消防领域面临的共同难题。

一、高层建筑的火灾危险性

（一）火势蔓延快

1.烟囱效应

高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井，如果防火分隔存在问题，发生火灾时将像一座座高耸的烟囱，建筑高度越高，烟囱效应越强烈。据实验资料证明，在火灾初起阶段，因空气对流，在水平方向造成的烟气扩散速度为03m/S烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为3~4m/s如一座高度100m的高层建筑，在无阻挡的情况下，半分钟左右，烟气就能顺竖向管井扩散到顶层。

2.室内装修可燃材料多

高层建筑中，无论是宾馆，还是商场、办公楼，由于其用途需要，往往都要根据自己的特点进行装修，但在装修过程中，又采用许多可燃性材料，特别是化工品用量极大，这些化工原料主要由碳氢化合物组成，燃烧分解产生大量的有毒气体同时还会产生大量烟尘及水蒸气等，这些气体和烟尘都会对人体产生危害，严重影响建筑物内人员安全疏散和消防扑救，易造成火灾的蔓延扩大。

3.管道纵横交错

高层建筑内设置的空调风管、排烟管道、排气管道、电缆管道等，比较复杂，既有水平方向，又有垂直方向，这是火灾时烟气火势发展扩大的重要路径。

4.火势沿外墙向上蔓延

火灾时，大量的烟火从燃烧层窗口喷出，在窗外风力的作用下，烤裂上层玻璃窗，并引起上层室内的可燃物燃烧。如此层层蔓延，使高层建筑形成立体火灾。尤其玻璃幕墙建筑遭受这种危险性更大。

（二）疏散困难

1.疏散距离长

高层建筑层数多，垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间也会相应延长。由于垂直疏散通道有限，垂直疏散距离又长，众多人员若从整幢大楼疏散到地面，需要很长时间，且层数越高，人员越多，疏散时间也越长。

2.疏散措施有限

发生火灾时由于各种竖井拔气力大，火势和烟雾向上蔓延快，増加了疏散的难度，高层建筑平时主要的垂直交通工具是电梯，但一般客梯火灾时必须停止使用，消防电梯又主要为消防队员扑救火灾专用，为此，多数高层建筑的安全疏散主要还是依靠楼梯，而楼梯间一旦窜入烟气，就会严重影响人员疏散。消防云梯车数量有限，高度也有限，不能完全满足高层建筑安全疏散和火灾扑救的要求。所以火灾时有限的楼梯间是室内人员垂直疏散的惟一手段。

3.人员集中

由于火灾现场混乱，再加上受烟气的威胁，人的本能恐惧心理和逃生欲望，强烈暴露出来，使人们涌向安全通道。大量的人流在楼梯间汇集后，极易发生拥挤堵塞，疏散极为困难。

（三）扑救难度大

1.救援扑救进攻难

高层建筑高达几十米，甚至超过二三百米，发生火灾时外部进攻受限。现在消防云梯车高度有限，世界最高的云梯车其高度仅72m另一方面缺乏地面消防行动展开的场地。高层建筑的主体建筑周围往往设有裙房，妨碍登高车全方位靠近主体建筑进行灭火救援活动，所以超高层建筑上部楼层发生火灾，消防队员无法进行外攻。

2.消防设施不够完善

高层建筑扑救要立足于自救，即主要靠室内消防设施。但由于目前我国经济技术条件所限，高层建筑内部的消防设施还不很完善，尤其是二类高层建筑仍以消火栓系统扑救为主，因此扑救高层建筑火灾往往会遇到较大困难，并进而影响火灾的扑救。

3.登高困难

50m以下楼层发生火灾，消防队员尚可利用消防云梯车登高，在50m以上部位发生火灾，如果停电，消防电梯也失效，先遣队员只能通过室内楼梯登高。消防队员负重登高，因体力因素，会影响灭火战斗展开。而且通过楼梯间登高时，也会与楼梯间内往下疏散的人流相对撞，严重影响登高速度。

4.供水困难

高层建筑发生火灾，消防用水量比较大，有时达到80~120L/S而如果大楼停电，消防泵失效或故障，室内供水系统无法满足要求，向上供水极其困难。经灭火演练测试，三辆大功率消防车串联，通过水泵结合器供水，高度只能达到160m通过水带直接供水，高度只有150m何况登高铺设的水带，往往会造成意外破损，使灭火供水受阻中断。

5.排烟困难

高层建筑火灾时，因受消防登高设备和玻璃幕墙限制，以及风向、风力的影响，难以实施破拆玻璃窗进行自然排烟。采用机械排烟系统，也会受到如室外风压，室外空气温度与室内空气温度不同等气候条件的影响而难以达到理想的排烟效果。特别是停电或机械排烟系统发生故障情况下，排烟就更为困难。大量的烟气笼罩在大楼内，对消防队员的灭火救援行动和室内人员的疏散造成严重影响。

（四）火灾隐患多

一些综合性的高层建筑，功能复杂、可燃物多、人员密集、使用单位多，管理制度不易落到实处，安全管理不统一，潜在火险隐患多，尤其综合性高层建筑一个明显特点是用电量大，配电线路多，如使用管理不善，容易发生火灾事故，这些特点说明高层建筑较其它民用建筑潜伏着更大的火灾危险性。

（五）钢结构建筑易坍塌

我们知道，钢结构具有强度大、重量轻、力学性能尤其是抗风、抗震好等优点，因而高层、超高层建筑和一些有特殊要求的工业与民用建筑采用钢结构的不少（目前，我国又是世界钢产量第一的国家，有关部门正在研究进一步在房屋建筑中扩大钢结构的使用范围）。但从防火角度看，钢结构虽然是不燃烧体，但很不耐火，这就是钢结构的最大弱点，这一结论己被无数火灾案例和科学试验所证明，无防火保护的钢结构（即露明的钢结构）在火灾的作用下，约一刻钟（15mn）左右就会烧损或破坏。

二、高层建筑消防安全现状

（一）建筑消防设计先天不足

1995年国家出台了《高层民用建筑设计防火规范》（GB0045—95以下简称《高规》）为高层建筑的消防安全提供了规范保证。但一些老式的高层建筑在消防设施设计上存在先天缺陷，不符合国家现行的《建筑设计防火规范》以及《高规》的要求。合理布置安全疏散设施以及防火分区，为安全疏散创造条件，对于避免和减少人员伤亡和严重经济损失意义重大。

（二）消防设施缺乏有效管理，忧患意识淡簿

在高层建筑的长期使用过程中，人们往往忽视了对消防系统的管理与维护。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出现老化、损坏等现象，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是应设为防烟楼梯或封闭楼梯的，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是要求关闭的，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的常开或是堆上物品，使防火门处于常开状态，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。充分说明人们对火灾忧患意识淡薄。

（三）高层住宅存在避难层“空白”

有关专家指出，高层建筑发生火灾时，若超过消防云梯车能够达到高度，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10〇m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间等安全疏散设施，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〉概定：建筑高度超过10〇m的公共建筑，应设置避难层剌）”据了解，国内建成的许多超高层公共建筑都设置了避难层（间）一般是与设备层、消防给水分区系统和排烟系统分区有机结合设置。如高391m80层的广州标志性建筑中信广场，在27层、47层、67层三层都是完全空置的防火避难层。然而值得注意的是，除了高过百米的写字楼、酒店等公共建筑，随着土地资源的稀缺以及开发商追求住宅容积率热情的日益高涨，在北京、广州等发达城市，七八十米高的住宅楼已比较普遍，超过百米高的超高层住宅也相继出现。一个不容忽视的问题随之而来，《高规》中并没有对高层住宅的避难层作类似规定。高层住宅避难层设置出现“空白”。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，用了35mip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，人们跑到楼外逃生的可能性很小。随着城市人口的发展，高层住宅必将越来越多，相对于公共建筑，住宅使用人中“老幼病残”的比例更高，一旦发生大火，住宅中的住户特别是老人和小孩怎么一层一层往下跑呢？百米以上或是更高的住宅楼，该不该像公共建筑一样也设置避难层（间）尼？这个问题值得探讨。

三、高层建筑消防安全对策

（一）做好消防设计工作

1.合理布置高层建筑总体布局和防火分区总平面布置中的主、附体关系，该建筑与四周建筑的间距及车道的设置等等，均属于防止蔓延和迅速扑救密切相关的问题，也是进行建筑设计方案时须首先考虑的重要因素之一。合理的总平面布置，不但有利于火灾扑救，而且对防止火势蔓延有极大帮助。设计时需不折不扣执行。

防火分区是延缓火势蔓延的重要措施，包括水平和竖向两种。水平防火分区是应用防火墙、防火门及防火卷帘等将各楼层在水平方向分隔为两个或几个防火分区，根据《高规》要求，每一分区内要相应装设使防火门能自动关闭的装置，并且在建筑施工时，要做到防火卷帘安装时，卷筒与梁、卷筒与墙壁之间不能留有缝隙，能充分发挥其防火、阻烟作用。竖向防火分区主要指对建筑内部的垃圾井、风道（排烟、正压送风）水井冰管井）电井强、弱电）及楼、电梯间实行防火阻隔冰井、电井要求封堵）最大限度地降低火势蔓延速度，控制火灾面积。

2.确保建筑耐火能力

《高规》规定，一类高层建筑的耐火等级为一级，二类高层建筑耐火等级不低于二级，在高层建筑防火设计中应保证建筑物的耐火等级，使火灾发生时建筑物结构在较短时间内不会损坏，为人员疏散赢得时间，同时也可减少火灾损失。设计中除了应首先保证主体结构的耐火能力之外，还须对天棚、墙面等装修部位的耐火性能给予充分的考虑。为了追求建筑外观效果，部分高级公寓和住宅采用了玻璃幕墙，国内外建筑界对此颇有争议（日本、德国等国家明文规定禁止使用）其中部分原因在于玻璃幕墙不但因抽风作用而成为火势蔓延的途径，而且在火灾发生后，常常等不到人员疏散完毕，幕墙就已达到耐火极限而向下掉落，严重影响人群的疏散。

3.加强自然排烟设计及安全疏散设施设置

目前，高层建筑中玻璃幕墙和竖向管道常常成为火势蔓延的途径，造成火势跳跃防火分区，扩大火灾损失；其次，大量高层建筑火灾证明了烟是高层建筑火灾中最大的杀手。因此，防排烟设计与安全疏散设施的设置是高层建筑防火设计中十分重要的环节。有关规范明确规定电梯前室及相关地方増设防排烟系统，疏散楼梯増设正压送风系统。此外，还要加强自然排烟设计。自然排烟是一种经济、简单、易操作的排烟方式，宜优先采用；但由于楼梯间存在热压差（即烟囱效应）烟气往往充满楼梯间，使人们无法疏散，因此，要求楼梯间有一定的开窗面积，且排烟窗应设在墙面上方，同时要求能方便开启。除了按规定设置不同形式的、数量足够且分布合理的疏散楼梯外，必须在防火门及疏散通道前上方及其附近设置明显的指示标志，以使人员能顺利疏散。

（二）加强硬件设施管理增强人员消防意识

规范的防火设计、完善的消防设施，是高层建筑防火的前期条件，但要预防火灾发生，将火患降到最低，关键还在于后期的管理以及人们的防患意识。“防患于未燃”最为关键。在高层建筑长期使用过程中，内部的管理者应该做到：

（1）定期检测，消除隐患。任何设备在使用的过程中，都不可避免地会出现这样和那样的问题，消防设施、设备也是一样，因此，坚持由专门机构进行定期检测，才能发现存在的隐患问题，及时整改，保证设施、设备的正常运转。

（2）更新改造，不断完善。装修、改建使高层建筑内部环境不断发生变化，相应的消防设施、设备也要随着保护对象的变化而进行完善和补充。

（3）正确操作、做好维护。设施、设备是由人来操作的，按照《中华人民共和国消防法》的规定，消防控制室的操作人员一要固定，二要经过消防专业培训，并取得合格证后才能上岗；上岗人员要正确熟练地掌握消防设施设备的性能、使用方法、一般故障的排除等专业技能，并坚持做好日常维护保养，及时发现、排除影响设施设备运行的不安全因素。此外，还要通过宣传教育等方法，増强人们的消防安全意识。高素质的人员是高层建筑防火安全的软件保证，増强人们的防患意识与责任感对于消防安全十分重要。除了要树立牢固的消防安全意识，还应该増强人员自防自救能力，加大逃生知识普及力度，从而减少火灾发生时的人员伤亡及财产损失。

（三）健全法规，严格监管

高层建筑的消防工程是使高层建筑本身具有抵御火灾能力的专门工程，要经过设计一审核一施工一验收—T理等一系列环节，随着我国消防法制的完善，各地消防建审、设计及消防检测部门在各环节上都做了大量工作。但由于个别人员责任心不强等因素，消防工程质量不过关的现象还是存在。解决这些客观实际问题的主要办法，在于提高有关人员的主观认识。而要切实有效提高人员的主观认识，就必须进一步健全各种法规制度，同时加强监管。在此呼吁，国家各有关部门应尽快健全各种法律规范，制订新的管理规章制度，同时必须加强执法监管力度，严格把好消防工程设计、审核、施工、验收关。

作者：赵爱民，鲁亚姝（太原市消防支队，山西太原 030006）