談高層建筑消防防煙設(shè)計(jì)問題及措施
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【摘要】高層建筑消防防煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平?jīng)Q定了對(duì)火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的控制水平，為人員疏散和火災(zāi)的有效撲救提供了重要保障。本文對(duì)高層建筑消防防煙設(shè)計(jì)問題及措施進(jìn)行了探討，希望能為業(yè)界同行提供參考。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；消防防煙；問題；措施
引言
近年來，人們對(duì)消防排煙設(shè)計(jì)的要求在不斷提高，高層建筑的防煙設(shè)計(jì)需要更高的設(shè)計(jì)水平。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防員必須及時(shí)到達(dá)火災(zāi)地點(diǎn)進(jìn)行救援，但是，高層建筑本身的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此需要確保消防排煙質(zhì)量的水平。如果消防排煙控制系統(tǒng)不完善，會(huì)嚴(yán)重影響緊急救援活動(dòng)的順利開展[1]。
1高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)
從高層建筑物的布局和排氣口的設(shè)計(jì)的角度來看，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于電梯井和樓梯間等垂直管道井形成的煙囪效應(yīng)和風(fēng)力效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的影響更加嚴(yán)重，火災(zāi)事故導(dǎo)致的損失將更大。國外高層建筑火災(zāi)造成的人員傷亡統(tǒng)計(jì)表明，傷亡人數(shù)中有一半以上是由于窒息造成的，有的甚至因?yàn)闆]有逃生場(chǎng)所而跳樓。可以看出，高層建筑的防火和防煙設(shè)計(jì)是非常必要的，高層建筑中的火災(zāi)具有以下主要特點(diǎn)：
1.1火勢(shì)擴(kuò)散迅速
在高層建筑中，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于大量的管道和豎井而發(fā)生煙囪效應(yīng)，甚至在施工過程中也沒有對(duì)某些樓板進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芊?。此時(shí)，建筑物中的豎管井和樓梯間就像煙囪一樣，導(dǎo)致大火迅速蔓延，擴(kuò)散至整個(gè)建筑物。
1.2人員密集
高層建筑主要是購物中心、住宅和辦公樓等，因此其高度決定了非常長的垂直距離，一旦發(fā)生火災(zāi)，很難立即疏散建筑物內(nèi)的人員。在這樣一個(gè)濃煙及高溫的環(huán)境中，精神變得非常恐慌，很難在短時(shí)間內(nèi)撤離所有人員，根據(jù)多起火災(zāi)事件的統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中的死亡人員大多數(shù)是由窒息造成的。
1.3設(shè)備限制較大，應(yīng)急救援能力有限
與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國仍然需要改進(jìn)高層建筑消防防煙的設(shè)計(jì)理念。從目前的情況來看，中國消防云梯車的理論運(yùn)行高度約為100m，但是操作較高云梯車的位置和時(shí)間也非常嚴(yán)格，難以迅速救援。另外還必須在屋頂上使用直升機(jī)來進(jìn)行緊急救援活動(dòng)，但是由于中國以及人口稠密的城市缺乏直升機(jī)和飛行運(yùn)營商，并非所有高層建筑都將停機(jī)坪作為必要設(shè)施，導(dǎo)致短期直升機(jī)難以成為通用的救援工具[2]。
2防煙設(shè)計(jì)在消防工作中的重要性
改革開放以來，城市作為人口密集的地區(qū)，一直是國家發(fā)展的主要方向，直接導(dǎo)致城市人口不斷增加。但是，高層建筑存在許多潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，例如，高層建筑中的大火會(huì)使逃生非常困難。由于高層建筑的樓層較高，火勢(shì)會(huì)蔓延迅速，當(dāng)大火形成立體燃燒時(shí)，會(huì)對(duì)消防員的救援行動(dòng)和居民逃生造成嚴(yán)重影響。根據(jù)目前的火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)，高層建筑火災(zāi)中超過50％的人員傷亡主要是由于濃煙引起的窒息或跳樓，因此加強(qiáng)消防系統(tǒng)防煙設(shè)計(jì)非常重要。
3高層建筑消防防煙設(shè)計(jì)存在的問題
3.1自然排煙窗設(shè)置不合理
對(duì)于高層建筑，中國的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求在建筑物上方安裝自然排煙窗，并且還必須安裝易于打開的設(shè)備。從理論上講，這一要求是正常的，但是一旦發(fā)生火災(zāi)，顯然不可能人為打開該設(shè)備，因此需要用自動(dòng)裝置代替手動(dòng)設(shè)備，可以自動(dòng)打開或聯(lián)動(dòng)消防器材來進(jìn)行排煙[3]。但是，使用這種自動(dòng)裝置需要相對(duì)較高的成本，而且國內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)水平不高，所以，側(cè)拉窗的自然排煙方式為主。
3.2機(jī)械排煙的有效性
在機(jī)械式防煙/排煙設(shè)備的設(shè)計(jì)中，如果未正確選擇風(fēng)機(jī)，則可能難以確保建筑物的防煙/排煙效果。例如，如果加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量過高，防煙區(qū)域中的正壓將過高，并且將很難打開疏散門。如果加壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量太小，將難以控制防煙區(qū)域，在適當(dāng)?shù)恼龎悍秶鷥?nèi)，將無法阻止煙霧擴(kuò)散。如果風(fēng)道阻力過大且未全面考慮設(shè)計(jì)，則風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的風(fēng)量會(huì)太小，無法滿足標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，會(huì)影響實(shí)際的排煙效果。如果在安裝完所有排煙和排氣系統(tǒng)后沒有進(jìn)行全面的系統(tǒng)調(diào)試，則在施工過程中如果發(fā)生火災(zāi)，將難以達(dá)到原始設(shè)計(jì)效果，因此，有必要加強(qiáng)系統(tǒng)的調(diào)試。
3.3防火防煙設(shè)備不到位
高層建筑的內(nèi)部空間很大，因此通常無法有效維護(hù)消防設(shè)備，并且由于建筑物的高度，消防設(shè)備將產(chǎn)生一定的成本。設(shè)計(jì)部門通常會(huì)考慮消防設(shè)備的問題，但實(shí)際上，某些消防設(shè)備通常無法完成其工作。由于火災(zāi)事故的偶然性，很少使用該設(shè)備，并且該設(shè)備的維護(hù)也很差，這會(huì)在發(fā)生事故時(shí)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。管理人員缺乏消防安全意識(shí)，不執(zhí)行日常管理任務(wù)。除防火功能不正常外，疏散標(biāo)志可能存在問題，例如緊急出口、緊急指示器和疏散路線中存在障礙物。
3.4監(jiān)督管理體系不健全
完整的監(jiān)控和管理系統(tǒng)是設(shè)計(jì)高層建筑火災(zāi)和煙霧排放的重要基礎(chǔ)。監(jiān)督管理體系不健全，建筑部門單方面忽略防煙系統(tǒng)的質(zhì)量，而明確責(zé)任是一項(xiàng)對(duì)整體有嚴(yán)重影響的規(guī)范性工作。因此，高層建筑的防火防煙設(shè)計(jì)過程必須建立一套完整的質(zhì)量監(jiān)控體系，以加強(qiáng)對(duì)高層建筑防火防煙設(shè)計(jì)的控制[4]。
3.5建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理
高層建筑的內(nèi)部空間很大，由于建筑物的多功能性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常很復(fù)雜。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不當(dāng)，濃煙的方向可能會(huì)不合理地流動(dòng)，并可能積聚在人們居住或工作的地方。另外，應(yīng)盡可能注意建筑物中的空氣流通，這是在設(shè)計(jì)火災(zāi)煙氣排放裝置時(shí)經(jīng)常遇到的問題。如果空氣向內(nèi)流動(dòng)并且無法形成通向外部的空氣流通通道，則火災(zāi)煙霧首先會(huì)在建筑物內(nèi)部和外部的壓力下從內(nèi)部吹散，然后再從內(nèi)部向外部吹散，對(duì)建筑物內(nèi)的居民可能會(huì)非常不利?？梢酝ㄟ^關(guān)閉相關(guān)通道并分離濃煙來嘗試隔離煙霧，確保過道和其他設(shè)施中的空氣相對(duì)適合人類活動(dòng)，為人們逃脫或營救提供更好的環(huán)境。
4加強(qiáng)高層建筑消防防煙的對(duì)策
4.1科學(xué)設(shè)置排煙方式
正確的排煙方式可以有效改善高層建筑的防火設(shè)計(jì)，因此，有必要采用正確的排煙方法。一般而言，自然排煙方法是建筑物排煙的首選，并且自然排煙設(shè)備比機(jī)械排煙系統(tǒng)更安全、更可靠。自然排煙設(shè)備應(yīng)配備不同開啟方向的出風(fēng)口，并應(yīng)注意檢查排煙系統(tǒng)的有效開啟，同時(shí)，必須配備有效的開啟裝置。如果將排氣窗設(shè)置得太高，或者將其安裝在手動(dòng)打開設(shè)備不便的地方，則需要安裝自動(dòng)打開設(shè)備。必須處理好自然排煙口與機(jī)械排煙口之間的位置關(guān)系，排煙系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣流動(dòng)應(yīng)朝同一方向[5]。
4.2正確設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)
根據(jù)當(dāng)前有關(guān)消防技術(shù)法規(guī)的要求，已達(dá)到一定大小且未配備自然煙霧排放的房間和走道應(yīng)配備機(jī)械煙霧排放系統(tǒng)。機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及多個(gè)方面，例如劃分排煙區(qū)，計(jì)算排煙量和排煙布局：①合理劃分煙霧控制區(qū)是正確設(shè)計(jì)機(jī)械煙霧排放系統(tǒng)的重要保證；②如果一套排煙系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)一個(gè)防煙分區(qū)，則煙量將根據(jù)60m3/（h•m2）或以上的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，計(jì)算出最大的防煙區(qū)超過120m3/（h•m2）。根據(jù)計(jì)算出的排煙量選擇排煙風(fēng)機(jī)的排煙量；③排煙口位于防煙區(qū)的適當(dāng)位置，排煙口的位置根據(jù)防煙區(qū)的最大保護(hù)距離和每種排煙口的風(fēng)速來確定。
4.3合理設(shè)置防煙設(shè)備
高層建筑的防煙設(shè)計(jì)過程需要機(jī)械排煙裝置和自然排煙裝置的完全結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)相對(duì)理想的排煙效果。此外，地下車庫的煙霧設(shè)計(jì)同樣重要。對(duì)于疏散樓層而言，排煙器的設(shè)計(jì)過程必須根據(jù)實(shí)際建筑面積而準(zhǔn)確進(jìn)行機(jī)械排煙的計(jì)算，安裝和放置應(yīng)根據(jù)煙霧量進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4.4完善監(jiān)督管理制度
完整的監(jiān)控系統(tǒng)是高層建筑防火和防煙設(shè)計(jì)的保證，在新形勢(shì)下，這是建筑企業(yè)的一項(xiàng)重要工作。建立健全監(jiān)督管理和問責(zé)制，以提高人員工作的標(biāo)準(zhǔn)化和嚴(yán)格性，進(jìn)一步提升相關(guān)員工的責(zé)任感。檢查所有消防和排煙設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確保員工遵守消防規(guī)定的工作標(biāo)準(zhǔn)。最后，加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)，確保高層建筑火災(zāi)和煙氣排放設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和嚴(yán)格性。
4.5優(yōu)化消防防火排煙設(shè)計(jì)方案
防火和排煙設(shè)計(jì)是使所有活動(dòng)有效的基礎(chǔ)，因此，需要優(yōu)化高層建筑的防火和防煙設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)先前確定的計(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體而言，必須科學(xué)合理地制定與防火和防煙設(shè)計(jì)有關(guān)的時(shí)間表，必須仔細(xì)地檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的狀況，并且注意細(xì)節(jié)。
4.6加強(qiáng)對(duì)建筑裝飾材料的控制
相應(yīng)的工程師需要幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇材料和設(shè)備，并避免出現(xiàn)隱藏的質(zhì)量問題。同時(shí)，承包商必須對(duì)購買的材料和設(shè)備制造商有充分的了解，在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前要做好驗(yàn)收材料的工作，并加強(qiáng)對(duì)每棟建筑中設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的檢查。承包商不得草率地進(jìn)行施工，使用不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料無法確保施工質(zhì)量。
4.7合理設(shè)計(jì)安裝維護(hù)工藝
合理的安裝和維護(hù)技術(shù)在高層建筑的防火和排煙設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。因此，建筑公司要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)高層建筑的防火防煙設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)未知狀態(tài)的預(yù)測(cè)，以增強(qiáng)防火效果，必須最大化提升消防和排煙設(shè)計(jì)的有效性。
5結(jié)束語
高層建筑防煙控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用可以有效地控制火災(zāi)的蔓延，并保護(hù)人們的生命、健康和財(cái)產(chǎn)安全。與此同時(shí)，要改善防煙系統(tǒng)，提高建筑物的安全性，創(chuàng)造更可靠和安全的居住環(huán)境。
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作者：閔志翔 單位：武漢市消防救援支隊(duì)黃陂區(qū)消防救援大隊(duì)