建筑竖向空间防火设计探讨

关键词：建筑竖向空间；防火设计；探讨 

　　0引言 

　　从建筑设计的角度考虑，防火设计可分为水平空间防火和竖向空间防火两种空间型式，由于烟火的“烟囱效应”，竖向空间防火尤为重要，因此，为了加强建筑的防火质量，减少火灾事故的发生，就要在建筑竖向空间的消防设计中严格加以控制并消除隐患，以最大限度防止建筑火灾的发生隐患，确保人民的生命财产安全。 

　　1疏散楼梯间防火设计 

　　高层建筑垂直距离长，层数多，若发生火灾，驱使大量人员集合于疏散楼梯间，就会发生堵塞、拥挤。防火分隔设计如果不合理，热气、烟雾、火焰会顺着疏散通道蔓延，造成巨大损失。因此，疏散楼梯间的防火设计尤为重要。 

　　1.1疏散楼梯设计要求 

　　1.1.1 封闭楼梯间 

　　采用防火门、隔墙等耐火建筑构、配件分隔封闭楼梯间，能有效防止烟雾和热气进入。应设封闭楼梯间的建筑包括：高度≤32m的二类建筑（单元式住宅除外）；与高层建筑直接相连的裙楼疏散楼梯；12层至18层的单元式住宅；不超过11层的通廊式住宅。其设计要求为：楼梯间靠外墙，能直接自然采光和通风；楼梯间设向疏散方向开启的乙级防火门；楼梯间首层紧接出口时，其包括走道和门厅等形成扩大的封闭楼梯间，应使用乙级防火门等与其他走道和房间隔开。 

　　1.1.2 防烟楼梯间 

　　在封闭楼梯间的基础上，防烟楼梯间增设装有防火门的前室或设有排烟用的阳台、凹廊，可有效地阻挡烟火入侵楼梯间。应设防烟楼梯间的高层建筑包括：一类高层建筑；高度≥32m的二类建筑（单元式和通廊式住宅除外）；塔式住宅；19层以上（含19层）的单元住宅；超过11层的通廊式住宅；高度≥32m且每一层多于10人的高层厂房。防烟楼梯间的前室可按要求设计为封闭型和开敞型两种。其设计要求为：楼梯入口处应设开敞式阳台、凹廊或前室；前室面积：公共建筑≥6m2，居民建筑≥4.5m2；楼梯间及前室（不靠外墙）应设防烟、排烟设施；前室和楼梯间均用向疏散方向开启的乙级防火门。 

　　1.2地下室与地上结构共用楼梯间防火设计 

　　地下室着火时，一般供氧不足，阴燃时间较长，烟雾浓；火灾烟气向上扩散，不像地面建筑约80%的烟气可通过破碎窗户或其他洞口扩散到大气中。为了阻断烟气扩散，避免火灾时有人误入地下室，在高层建筑中，地下室、半地下室与地上层共用楼梯间设计时，在首层与地下或半地下层的出入口处，应采用耐火极限≥2h的阻燃体隔墙和乙级防火门与其他部位隔开，地下或半地下室应有独立的安全出口，直通室外，并设置醒目标志。 

　　2中庭防火设计 

　　火灾发生后，往往会在中庭空间内不受限制地急剧蔓延、扩散，直至贯通整个建筑空间，造成现场人心恐慌，疏散困难；另外，因中庭空间较高，火灾自动报警探测和自动灭火系统反应较迟缓，极易形成立体燃烧。一旦屋顶塌陷，就会形成“烟囱效应”，难以准确确定起火点。屋顶倒塌或散落的玻璃会造成二次伤害，给灭火救援工作带来严重困难，其潜在危险性主要表现在： 

　　（1）存在大量可燃物 

　　（2） 人员众多，物资集中，易造成重大伤亡和财产损失 

　　（3）流动人员多，难以疏散 

　　（4）易形成“烟囱效应”，加快火灾蔓延速度 

　　（5）综合性强，功能复杂，防火设计困难 

　　2.1中庭防火设计 

　　高层建筑中庭的防火分区面积应按上、下层连通面积累计，当其超过一个防火分区面积时，应符合以下规定： 

　　2.1.1 房间门、窗与中庭回廊相通的门、窗耐火极限≥0.9h且能自行关闭 

　　2.1.2 过厅、通道与中庭相通的，应设置耐火极限>3h的防火卷帘或耐火极限≥0.9h的防火门分隔 

　　2.1.3 中庭各层回廊均应设置火灾自动报警系统和自动喷淋灭火系统，并应设置自动防火排烟设施 

　　2.2中庭防火排烟 

　　中庭防火排烟要依托主体建筑防火排烟设计方案，高层建筑中庭防火排烟设计的基本原则是： 

　　（1）中庭周围不同功能房间应作为独立的防火分区，各房间之间的隔墙耐火极限≥3h，防火门耐火极限≥0.9h，向疏散方向开启； 

　　（2）中庭疏散楼梯不少于两部，至少有一个直通室外； 

　　（3）中庭的每层回廊要求安装快速响应喷头； 

　　（4）中庭与其他开敞房间之间应设置防火卷帘。 

　　3竖向井道防火设计 

　　竖向井道贯通建筑的若干楼层甚至全部楼层，一旦发生火灾，极易形成“烟囱效应”。试验结果表明，在火灾的初级阶段，空气对流造成烟气水平扩散速度为0.3m/s，而高温烟气在竖井内向上蔓延的速度约为3～5m/s，这给人员疏散和灭火救援造成很大困难，直接危害人民群众生命和财产安全。竖向井道防火设计要求： 

　　（1） 电梯井应单独设置，井内不得敷设天然气和具有火灾危险性液体管道，只能敷设与电梯相关的电缆、电线，井壁只能开设电梯门洞和通气孔洞； 

　　（2）电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等应分别独立设置；井壁耐火等级≥1h，井壁上的检查门采用丙级防火门； 

　　（3）高度≤100m高层建筑的电缆井、管道井每隔2～3层，应在楼板处用与楼板耐火极限相同的阻燃体作防火分隔。 

　　4玻璃幕墙防火设计 

　　玻璃幕墙的耐火性能较差，当高层建筑发生火灾时，火势蔓延迅速，人员疏散困难，扑救难度高，其危害性主要表现在： 

　　（1） 火灾蔓延途径多 

　　（2）玻璃炸裂脱落影响安全疏散及灭火救援 　　（3）开窗面积小，排烟困难，影响人员疏散 

　　4.1 玻璃幕墙防火设计要求 

　　（1）窗间墙、窗槛墙填充材料应用阻燃材料，当外墙面采用耐火极限>1h的阻燃材料时，墙内填充材料可用难燃材料； 

　　（2）无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，在每一层楼板外沿应设置耐火极限>1h、高于0.8m的阻燃实体裙墙； 

　　（3）玻璃幕墙与每一层楼板和隔墙处的缝隙均应用防火封堵材料严密填实。 

　　5外墙保温防火设计 

　　近年来，建筑外围构造大量采用保温节能材料，当建筑物内发生火灾时，门窗玻璃会快速破碎、脱落，烟火会迅速蔓延至外保温系统，其危害主要有： 

　　（1）火焰蔓延速度快。有机保温材料耐热性能差，易燃烧，火灾产生大量的有毒烟气和火焰蔓延速度快，致使整个建筑物起火； 

　　（2）灭火困难，营救人员难度高。外墙外保温系统在建筑物外侧，发生火灾时，建筑消防设施不能及时发挥作用，影响第一时间火灾扑救控制能力。外墙外保温系统有机保温材料燃烧时发生熔缩，外保温系统内产生空腔，燃烧更加剧烈，产生的滴落物具有引燃性，容易造成二次火灾，对逃生人员和救助人员造成潜在威胁。 

　　5.1 建筑外墙保温材料防火设计 

　　（1）按照制度要求，正确地选择外墙保温材料，百米以上高度的建筑外墙都要选用阻燃材料，低于百米的建筑外墙可用难燃材料（不加防火隔离带）或可燃级（需设置防火隔离带）； 

　　（2）保温层应用阻燃材料作为水平和竖向分隔材料； 

　　（3）建筑物外墙转角两侧以及窗口、门洞周围应用阻燃性材料分隔； 

　　（4）应用保温材料完全覆盖防护层。首层防护层厚度≥6mm，其他层≥3mm。 

　　6结束语 

　　综上所述，建筑防火设计要达到预期的效果，竖向空间的防火是设计关键，其中各个环节不可或缺，设计中应该环环紧扣，忽视其中任何一个细节都有困难在发生火灾时使整个防火系统功亏一篑。文章对建筑设计中防火设计的重点，即竖向空间防火问题进行归纳和分析，并提出主要技术措施以及对目前一些设计问题的见解。 

　　参考文献 

　　[1]张梅红、赵建平.超高层建筑防火设计问题探讨[J].消防科学与技术.2010（03）. 

　　[2]陈慧芬.浅谈建筑设计中竖向空间防火的若干问题[J].广东土木与建筑.2004（02）.