高层建筑防火设计的分析
一、高层建筑的消防特点 1.火势蔓延快
如果防火分隔存在问题，高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道在发生火灾时将像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的重要途径。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0.3m/s；烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为3～4m/s。如一座高座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。如重庆中天大酒店火灾起因就是因为防火分隔不严，变形缝封堵不严，致使纵向楼层相互串通，造成火势蔓延成灾。
2.疏散困难
高层建筑的特点：（1）层数多、垂直距离长，疏散到地面或其它安全场所的时间会相对延长；（2）人员集中；（3）发生火灾时由于各种竖井拔气气力大，火势和烟雾向上蔓延快，增加了疏散的困难。普通电梯在火灾时由于切断电源等因素，多数建筑的安全疏散主要还是依靠疏散楼梯，而常闭防火门损坏或人为非法开启导致楼梯一旦窜入烟气，就会严重影响人员疏散。如上海静安区余姚路胶州路的火灾，虽然起火原因是建筑的外墙因施工操作不当引起，但地面占用消防登高面以至于消防车无法到达耽误时机，令火势一发不可收拾也是致命原因。
3.火险隐患多，消防设施不完备
一些综合性的高层建筑，功能复杂，可燃物较多，消防安全管理不严，火灾隐患较多，一旦发生火灾容易造成大面积火灾。如某酒店在未增设火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统的情况下，违章在变形缝位置设置办公室，并堆放大量杂物，致使火势迅速蔓延。同时，大楼内消防电梯未设置挡水设施，造成火灾发生后期，消防电梯控制线路短路，电梯无法正常使用，延误了火灾扑救时间。
二、高层建筑防火设计应把握的几个要点 1.保证建筑主体结构有足够的耐火稳定性
目前国内外高楼多依赖钢结构，虽然它的整体性和稳定性都很好，但耐火性能很差。钢材的抗拉和承重等性能均会因温度的升高而急剧下降，通常在摄氏
450―650度就会失去承载能力，发生变形，钢柱、钢梁弯曲，不能继续使用。一般情况下，不加保护的钢结构耐火极限只有15分钟。因此，建筑界和消防界在解决这个问题方面任重而道远。
（1）耐火等级和材料选择。中国按建筑常用结构类型的耐火能力划分为四个耐火等级（高层建筑必须为一或二级）。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能，在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起，到被破坏（如失去支承能力等）为止的这段时间（按小时计）。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体（如木材等）、难燃烧体（如沥青混凝土、刨花板）和非燃烧体（如砖、石、金属等）之分。
（2）建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限3小时的非燃烧体（如用砖或混凝土做成200毫米厚的墙或300×300毫米的柱），梁须为耐火极限2小时的非燃烧体，其钢筋保护层须厚30毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能，内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料，如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等，以减少火灾发生和控制火势蔓延。
2.做好防火分隔与安全通道设计
高层建筑中，因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的70%左右，烟气是火灾中的杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为0.3―0.8m/s，垂直方向扩散速度为3.4m/s，当烟气无阻拦时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼，烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所，消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气，保证人员安全疏散和扑救，超高层建筑在上述部位应设置机械加压送风系统，以达到疏散和扑救通道上无烟的目的，这在投资方面低于机械排烟系统，是可行的。其裙房的楼梯间内可统筹考虑布置，其风压值应为防烟楼梯间50Pa，前室、合用前室、封闭避难层25Pa，既能方便疏散安全门的开启，又能保证安全地带的压力，对烟气起到排斥作用。同时，超高层建筑封闭避难层内应设置机械加压送风设施，除满足避难层内一定的正压值，防止烟气入侵外，也为躲避在避难层里的人们提供呼吸用的新鲜空气。
（1）防火间距。为防止火势通过辐射热等方式蔓延，建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于6米，它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9米。高层建筑因火灾时疏散困难，云梯车需要较大工作半径，所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米，同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多，防火间距应加大，如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10米，三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于12和14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房，应远离建筑物。
（2）防火分區。建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区，即采用防火墙、防火卷帘等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150米要设防火墙，分区的最大允许面积为2500平方米；三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100米、1200平方米和60米、600平方米。一、二级防火等级的高层建筑防火分区面积在1000平方米或1500平方米内，地下室则控制在500平方米内。如有设置自动灭火系统如喷淋系统的，面积才允许增加一倍。防火墙应为耐火极限4小时的非燃烧体，上面如有洞口应装设甲级防火门窗，各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘，防火卷帘应有防烟性能，与楼板、梁和墙、柱之间的空隙应采用防火封堵材料封堵。
三、结语
总之，高层建筑的防火设计，应随着社会的不断发展，技术的不断进步，不断加以总结和提高。作为建筑设计人员，要不断学习先进的设计方法，严格按照国家的有关规范及规定执行，认真负责地作好每一项设计任务。满足建筑物“实用经济、安全、美观”的设计标准。 建筑消防任重而道远，而细部决定成败，我们要在思想上千万不能麻痹大意，不要想着什么为甲方省钱。在防火问题上，建筑师就要坚守自己的底线，防火要求不但是对自己的设计负责，更重要的是对人民群众的生命财产负责。
参考文献：
[1] GB50045-95. 高层民用建筑设计防火规范[S].
[2] 《高层建筑性能化防火设计案例汇编》. 消防局，2002年11月