关于高层建筑中几个消防问题的探讨

吴龙标 张和平 陆法同 卢结成 王进军

摘 要 根据目前国内高层建筑的状况，结合所发生的火灾特点，提出了在消防方面应引起重视的几个问题。还给出了处理这些问题的建议和防治方法，并指出在高层建筑中，若所有电梯都设计成消防电梯，同时少建裙房，必将有助于减少火灾造成的损失。

关键词 高层建筑 电气火灾 扑救与疏散

Discussion on Some Fire Prevention and Control Problems on High Buildings

Wu Longbiao Zhang Heping Lu Fatong Lu Jiecheng Wang Jinjun (Fengsen Fire Prevention & Control Co., University of Science & Technology of

China) Abstract According to the current domestic situation of high buildings and the characteristics of high building fire already happened,some important fire prevention and control problems are presented, and some countermeasures and suggestions are made. It is supposed that if all elevators were designed as fire fighting ones and the number of annexes were also reduced, fire losses would greatly be reduced. Key words：High building Electric fire Fire fighting and evacuation

1 引 言

近年来，随着社会经济的飞速发展，城市化进程大大加快，人口增长的巨大压力、城市用地的匮乏和交通设施的紧张，促使城市由平面扩张为主，而迅速转向立体空间发展。以功能分区为主趋向功能综合，导致高层的综合性建筑群体不断涌现，构成现代城市的独特风貌。据国外专家预测，城市将向组团化、综合化发展，21世纪的城市将成为一个巨大的都市群，一组组高大的塔楼可容纳成千上万的人在其中工作和生活。我国规定，高度超过24m的建筑称为高层建筑，高度超过100m的建筑称为超高层建筑。在如此高的建筑物中生活和工作，安全是必须考虑的首要问题，在威胁人类生存安全、吞噬人类财富的灾害中，火灾是一种常见的多发性灾难。因此，防止火灾的发生，减少火灾造成的损失就成为人们普遍关心而深入研讨的永恒主题。

2 高层建筑火灾蔓延速度加快

随着建筑高度的增加，高层建筑的安全问题逐渐暴露出来，其中导致火灾事故蔓延的速度大大加快。

高层建筑内有多种狭长的垂直通道，如电缆井、电梯井、管道井、楼梯间等等。如果防火分割或防火处理不当，发生火灾时，这些竖直井就象一座座烟囱，成为火势蔓延和加剧的途径。据测定，在火灾发展初期，由于空气对流造成的烟

气水平扩散速度为0.3m/s，在燃烧猛烈阶段，水平扩散速度为(1.5～3)m/s，而烟气沿竖井的扩散速度恰为(3～4)m/s。也就是说100m高的建筑在无阻挡的情况下，30秒钟左右烟气就能顺竖井扩散到顶层。随着高度的增加，其上空的风速也相应增加。实测表明，当建筑物10m高处的风速为5m/s时，在90m处的风速为15m/s, 高空风速大大加快。因此，高层建筑内一旦发生火灾，火势蔓延的速度大大快于低层建筑物火势蔓延的速度，如何阻止高层建筑火势蔓延速度对于降低火灾蔓延速度、控制燃烧面积具有十分重要的意义。为了降低火势蔓延速度，首先进行防火分区，其次要在初期准确发现火灾、扑救火灾。高层建筑的防火分区包括水平和竖向防火分区。水平防火分区是指同一水平面上，利用防火墙、防火卷帘、防火门及防火水幕将建筑平面分成若干防火分区或防火单元。竖向防火分区包括：上下之间分别用耐火极限不低于1.5小时或1.0小时的楼板等构件进行防火分隔。竖向分隔除了对楼梯用防火门分隔外，对垂直通道要特别引起重视。通风排烟系统的各种阀门，管道井的井壁应采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体，并且每层一隔，起码也要二至三层一隔，以阻止大火的垂直蔓延。管道井的门应采用丙级以上的防火门，门的尺寸在满足功能的前提下，宜小不宜大。火灾自动报警系统是设置在建筑物内或其它场所的用于及早发现和通报火灾、及时采取有效措施控制和扑灭火灾的自动报警系统，是初期准确发现火灾、与火灾作斗争的有力工具，在消防工作中正在发挥越来越重要的作用。

3 高层建筑的电气火灾更为突出

高层建筑物内电气设备越来越多，用电量十分惊人。因此，高层建筑中最危险的火源是由用电设备和电气线路引起的电气火灾。

导致电气火灾的原因除了设备故障，人员操作不当，或忘关加热器外，主要是导线的绝缘层遭到破坏或绝缘电阻下降，导致短路；还有接插件，导线连接点的接触电阻增加引起打火，最终导致短路，一旦相线对中线或相线对地线之间短路，就会造成电流突然增大，酿成火灾。此外线路严重超负荷运行，导线过热，绝缘电阻下降，导线短路，发生火灾。据日本东京消防厅统计，在平成元年到平成五年间，由于电缆短路引起的火灾占电气火灾的79.6%。因此，为了防止电气火灾的发生，首先要选择合格的电气产品、绝缘性能优良的阻燃电线或电缆。我国目前的电线、电缆的绝缘材料是聚氯乙烯、聚乙烯。据美国消防协会（NFPA）研究发现，橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯绝缘材料的电线和电缆，在火蔓延和烟雾产生等特性方面都存在着明显的缺点，因此，它们的电气规范（NEC）明文规定：禁止在通风送气空间使用低防火性能电缆，除非它封装在金属管道中，而泰氟隆绝缘或护套的电缆可以不加管道就能应用在火灾报警、电话系统和有线广播网络中；其次，要确保工程施工安装质量；第三，设置过流保护装置；第四，利用电缆式感温探测器或光纤测温系统对电缆沟或大负荷电缆的温度进行监测；第五，定期维修电气设备和电线、电缆线路。

4 高层建筑层面空间狭小灭火救灾困难

虽然高层建筑的楼层越建越大，但和地面相比终究要小得多。在狭小的空间内灭火，不仅消防队员进入的人数受限制，后勤支援也成大问题。目前，云梯的高度只能达到24m高处，世界上最先进的云梯车也只有50m。因此，仅依靠外部

设施控制和扑救火灾是相当困难的。于是，我国和世界各国针对高层建筑的特点，制定了“立足自救”的原则，也就是说要依靠建筑物内的人员，利用消防设计时配备的水灭火系统和灭火器等对早期火灾及时扑救。实例表明，只要处理及时，能避免火灾的发生，保护了人的生命及财产，收到良好的经济和社会效益。 火灾自动报警系统经历了100多年的研究、开发、应用，取得了很大的进步，智能型火灾探测器、智能型火灾自动报警系统相继面世，从而使得火灾自动报警系统的可靠性大大提高。目前，人们正试图把类似于人类思维习惯的模糊神经网络用于火灾自动报警系统，它将是更高级别的智能型火灾自动报警系统。迄今，水灭火系统主要有消防栓灭火系统和自动喷水灭火系统两类，而自动喷水灭火系统具有良好灭火、控火效果，扑灭火灾迅速及时，但与消防栓灭火系统相比，工程造价高，因此，普遍使用消防栓灭火系统。由于火灾自动报警控制系统是24小时连续工作的，一出故障就能及时发现。值得注意的是，因灭火设施平时不进行监测，或者指示仪表安装在隐蔽处或人不常到的地方，故定期检查灭火设施是否正常是进行防火自救的重要工作。

5 高层建筑火灾时人员疏散更加困难

高层建筑内，人员高度密集、各自的智力、体力和心理承受能力差异很大；从高层疏散到地面的垂直距离长，而大多数建有高层建筑的城市尚无登高消防车，即使有，高度也不够，不能满足安全疏散的需要；电梯在火灾时，由于切断电源等原因停止使用，疏散通道主要靠楼梯。因此，一旦发生火灾，往往会出现一片混乱，一旦烟气窜入楼梯，就会严重影响疏散，这既不利于灭火工作的开展，也不利于疏散工作的进行，以至造成严重伤亡。据安全疏散模拟研究结果表明，一座11层的建筑物的疏散时间需要6分半钟，18层为7分半，50层为2小时21分。而一般火灾从起火到蔓延的时间间隔仅为7分钟，在6分钟时，火场的温度已达到(300～400)℃，因此，火焰发展速度比人员疏散速度快。事实上，几十层的高楼在中间某层发生火灾，要将人员全部疏散出去是相当困难的，只有将老幼病残者向上下两个方向疏散，撤离或迁移到建筑物的其它安全区或避难层，以离开火源；健壮人应及时向消防部门报警并投入灭火抢救工作。

目前的建筑在消防设计中，有消防电梯、消防楼梯和疏散指示等设施，并对火灾发生后的疏散路线作了事先安排。但实际上并不一定象预先安排的那样，如火灾就发生在消防楼梯附近，显然按事先安排的疏散路线是行不通的。因此，疏散通道的选择，应根据火场的实际情况确定。又如，火灾发生在消防电梯附近时，有可能消防电梯被关闭，进行有效消防支援的工具恰恰是平时使用的客梯。研究还表明，使用平时人们熟悉的路线疏散人员，要比平时大家不熟悉的消防安全通道疏散人员的效率高。故建议在火灾发生时，电梯电源不应切断，可将电梯使用权交给消防控制室控制电梯的使用，或者将高层建筑物内的所有电梯设计成消防电梯。对消防控制器应保证具有根据现场情况更改疏散路线的能力，疏散指示灯也应适应这种变更。当建筑高度超过100m，且标准面积超过1000m2的公共建筑，应设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助的设施。此外，在加装防盗设施或对房子结构改装时，务必保持消防疏散通道的畅通。

6 建裙房对高层建筑火灾扑救的影响

在我国，往往在大楼周围设计建筑裙房。针对这种情况，我国《高规》对裙房作了明确的规定：高层建筑的底边至少有一边或周边长度的1/4，且不小于一个长边的长度，不应布置高度大于5m、深度大于4m的裙房，且在此范围内，必须设有直通室外的楼梯，或直通楼梯间的出口；高层建筑的周围应设环行消防车道，当设环行消防车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道；消防车道与高层建筑之间，不应种植妨碍登高消防车操作的树木，架空管线等等。这些规定充分考虑到一旦发生火灾，消防车能开得进去，消防队员上得了楼。在实际执行中，一些单位为了门厅好看，或为了增加门面房面积等原因，将裙房建筑在路面开阔的主干道一侧，而将扑救面留到了主楼的后面。我国目前供高层建筑火灾扑救的云梯车的回旋半径至少应大于15m和18m，操作面的长度至少大于扑救面的边长，且不应小于18m。同时考虑紧急情况下，消防水灌车、曲臂车和云梯车的交会，消防车道应为(6～7.5)m的双车道等因素。扑救面留在主楼后，时间长了往往得不到保证。因此，在建筑设计中，扑救面应尽量留在主干道的一侧，以防止消防车道和操作面被占用。还可考虑，尽量不设计裙房，而尽量增加主楼楼层面积，在空中营造一个较大面积的楼层，这对于火灾扑救和人员安全疏散都十分有利。

7 结 语

伴随着我国现代化进程的加快，高层建筑象雨后春笋出现在神州大地。高层建筑的烟囱效应、高空风速加快和电气火灾，导致火灾蔓延速度非常快；庞大建筑的功能多样化，使得防灾灭火工作非常复杂；狭小的扑救层面，狭长的疏散通道，以及人员消防素质参差不齐，又使扑救工作十分困难；人员和财产的高度集中，火灾造成的损失特别严重。因此，高层建筑的消防问题显得尤其重要。笔者提出的几个问题及其对策，无非是要引起各方面人士的高度重视，采取有力的措施，减少乃至消灭意外火灾给人民带来的生命伤亡、财产损失，避免灾难，保障社会稳定，推动国民经济建设持续发展。 作者单位：中国科学技术大学烽森消防工程公司

参考文献

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