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高層建筑中的火煙控制綜述 |消防維保
發(fā)布日期：2016-08-01 07:58:56
摘 要：從高層建筑火災(zāi)成因，煙氣危害及蔓延途徑等基本原理出發(fā)，對高層建筑的火煙控制方法進(jìn)行了綜述。
關(guān)鍵詞：高層建筑；火煙控制
當(dāng)前，高層建筑在世界各地蓬勃發(fā)展，方興未艾，已成為城市現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著城市中的高層建筑物的數(shù)量逐年增加，樓層越建越高，高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性也日顯突出。而高層建筑火災(zāi)中，煙氣是阻礙人們逃生和滅火行動(dòng)，導(dǎo)致人員死亡的主要原因之一。因此，高層建筑的火煙控制的研究，對于提高建筑抵御火災(zāi)的能力和保障人員安全就顯得尤為重要。
1 高層建筑存在的防火安全問題的原因分析
通過對全國近年來86起特大火災(zāi)事故的研究，建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和蔓延的致災(zāi)因素，不僅有可燃物、助燃物和著火源三大要素的各種形成條件因素及轉(zhuǎn)化條件因素，還涉及到建筑結(jié)構(gòu)、火災(zāi)荷載、消防報(bào)警系統(tǒng)、滅火設(shè)施、火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案和人的消防安全素質(zhì)等方面。
1．1 設(shè)計(jì)存在先天不足
前幾年，有些高層建筑的消防設(shè)計(jì)均未引起設(shè)計(jì)人員的重視，設(shè)計(jì)人員只是一味地根據(jù)甲方要求的建筑布局、設(shè)想來設(shè)計(jì)，并未考慮消防安全，且部分建筑設(shè)計(jì)未經(jīng)消防審核、驗(yàn)收就投入使用，存在許多安全問題。而這些問題在形成后就成了極難整改的固疾，一次次地被消防部門列為重大火險(xiǎn)隱患，又一次次地?zé)o法整改。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)未設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
(2)內(nèi)裝修材料不符合防火安全標(biāo)準(zhǔn)
(3)耐火設(shè)計(jì)不符要求。
(4)無防排煙系統(tǒng)或系統(tǒng)形同虛設(shè)。
1．2 消防審核把關(guān)難
現(xiàn)在，消防部門在建筑防火審核時(shí)仍在遇到種種“難關(guān)”。
1．2．1 “三邊工程”
建設(shè)單位在施工過程中，邊設(shè)計(jì)邊施工，甚至擅自更改消防設(shè)施。
1．2．2 “—把手工程”
“一把手”拍板，一錘定音，什么防火間距、消防通道、登高設(shè)置要求，在“一把手”的權(quán)威下均無效，結(jié)果造成建筑消防安全的隱患。
1．2．3 邊施工邊報(bào)審
審核未通過，工程已建過半，造成未按要求建設(shè)，存在先天隱患，如果要符合消防安全要求，只好局部敲掉重建的局面。
1．3 建筑施工質(zhì)量不高
不少高層建筑消防工程的施工，中標(biāo)單位因自己沒有消防資質(zhì)，便掛靠其它有資質(zhì)的單位，而施工仍舊是原班人馬，造成工程施工質(zhì)量粗劣。有些施工單位還暗地更改圖紙，在施工中偷工減料，影響建筑耐火性能。一些消火栓、消防水帶、消防水喉、防火門、防火卷簾，以劣質(zhì)次品充當(dāng)合格品，給工程帶來重大火災(zāi)隱。
1．4 高層建筑消防管理難
現(xiàn)代高層建筑內(nèi)各種消防設(shè)施種類繁多，一般高層建筑都有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、自動(dòng)防排煙系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、防火卷簾操作系統(tǒng)，有的還有氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)、雨淋或水幕系統(tǒng)、自動(dòng)閉門裝置系統(tǒng)。而當(dāng)前建筑內(nèi)的消防管理人員工作制度仍是沿襲了以往的保安人員工作體制。不要說怎么去定期維護(hù)、檢測、操作各類消防設(shè)施，有些管理人員竟連滅火器是否過期的判斷也不懂。
高層建筑管理的另一“隱患”，是領(lǐng)導(dǎo)消防安全意識(shí)淡薄，這種淡薄表現(xiàn)在單一使用主體的建筑物上要好一些，若是兩個(gè)以上單位共租一座高層建筑，建筑使用上各自為政，造成安全門封閉，疏散樓梯堵死，消防問題互相推諉，久拖而不解決。
2 高層建筑火災(zāi)煙火的危害
高層建筑自身所具有的樓層多、可燃物多、電器設(shè)備多、建筑功能多、樓內(nèi)人員多的“六多”特點(diǎn)，決定了高層建筑火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣多，需要疏散的人員多，火災(zāi)中遇難死亡人員多的“三多”；火煙毒性大，火災(zāi)損失大的“二大”；火煙擴(kuò)散快，火勢蔓延快的“二快”；樓內(nèi)人員疏散難，消防滅火撲救難的“二難”的火災(zāi)特性。因此，高層建筑起火后煙火控制不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的危害。
2．1 高層建筑火災(zāi)蔓延速度快
高層建筑內(nèi)井道多，如樓梯間、電梯間、電纜井、管道井等，一旦不能很好的控制火災(zāi)煙氣的蔓延很容易形成豎向的“煙囪效應(yīng)”，造成火勢蔓延途徑多、速度快，迅速波及到較高樓層。
2．2 高層建筑火災(zāi)持續(xù)時(shí)間長
高層建筑內(nèi)設(shè)備及構(gòu)件多，一旦失火，火勢迅猛而且燃燒時(shí)間長，產(chǎn)生大量有毒煙氣。在長時(shí)間高溫作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)均會(huì)因強(qiáng)度和剛度遭受破壞而出現(xiàn)建筑整體或局部倒塌，造成嚴(yán)重財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。
2．3 高層建筑安全疏散困難
高層建筑內(nèi)容納人數(shù)多，垂直距離大，加之火災(zāi)環(huán)境下人們的恐慌心理和火災(zāi)煙氣的毒害作用，使安全疏散成為一個(gè)較難解決的問題。
2．4 高層建筑火災(zāi)危害面積大
現(xiàn)代城市規(guī)模日益擴(kuò)大，人口眾多，建筑物密集，而高層建筑自身煙火蔓延擴(kuò)散途徑多。一旦起火，火勢十分容易向相鄰建筑蔓延，造成“火燒連營”惡果。1985年冬，哈爾濱市一座高層建筑起火，當(dāng)時(shí)正遇8級大風(fēng)，火勢迅速蔓延，波及5條街道，數(shù)百幢房屋被毀。
3 高層建筑火災(zāi)煙氣蔓延途徑
火災(zāi)煙氣攜帶的大量熱量可以很快通過各種管道豎井充滿整個(gè)建筑物，高溫的濃煙流竄到哪里，哪里的可燃物就會(huì)引起燃燒，加速火勢蔓延。煙氣在高層建筑中流動(dòng)、擴(kuò)散主要有三條途徑：著火房間一走道一樓梯間一上部各樓層一室外；著火房間一室外；著火房間相鄰上層房間一室外。
火由起火房間向外蔓延是通過可燃物的直接延燒、熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射擴(kuò)大蔓延的，大量的火災(zāi)事例表明，火從房間向外蔓延主要有如下的途徑：
3．1 內(nèi)墻門
建筑物內(nèi)房間起火，最后蔓延到整個(gè)建筑物，原因大多是因?yàn)閴ι系拈T未能把火擋住?；鹜ㄟ^內(nèi)門，經(jīng)走廊再通過相鄰房間敞開的門進(jìn)入房間，把室內(nèi)可燃物燒著。通常走廊內(nèi)即使沒有任何可燃物，強(qiáng)大熱流和未完全燃燒產(chǎn)物的擴(kuò)散，仍能把火勢蔓延到很遠(yuǎn)的房間。
3．2 外墻窗口
室內(nèi)火發(fā)展到全面燃燒階段，大量高溫?zé)煔狻⒒鹧鎳姵龃翱?，將?huì)燒壞上層窗玻璃或直接通過打開的窗口引起火勢向上層蔓延。外墻窗口涌出的高溫?zé)煔?、火焰除了造成建筑物層間蔓延之外，高溫火焰的熱輻射還對相鄰建筑物及其它可燃物構(gòu)成威脅。
3．3 樓板上的孔洞、建筑物內(nèi)的各種管道豎井
由于建筑物功能的需要，建筑物中設(shè)有許多豎向井道，和開口部位，如樓梯井、電梯井、管道井、電纜井、垃圾井、通風(fēng)和排煙井道等。這些豎井管道和開口部位貫穿若干樓層甚至整個(gè)樓層，在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，導(dǎo)致火勢迅速向上層蔓延。實(shí)驗(yàn)測得，高溫?zé)煔庠谪Q向井道內(nèi)向上蔓延的速度可達(dá)3～5m／s。
3．4 房間隔墻
房間隔墻如果是可燃材料，或者雖是非燃、難燃材料建造的，如果耐火性能差，這樣在火災(zāi)高溫作用下則會(huì)被燒穿，使火災(zāi)蔓延到相鄰房間。
3．5 穿越樓板、墻壁的管線和縫隙
室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)室內(nèi)上半部處于正壓狀態(tài)，會(huì)迫使火焰和熱氣流通過該室管線穿過樓板和墻壁的任何縫隙孔洞，把火災(zāi)蔓延出去。此外，穿過房間的金屬管線在火災(zāi)高溫作用下，有時(shí)也會(huì)因熱傳導(dǎo)將熱量傳到相鄰房間一側(cè)，引起相鄰房間起火。
3．6 悶頂或中庭
由于煙火是向上升騰的，因此吊頂天棚上人孔、通風(fēng)口等都是煙火竄人的孔洞。悶頂內(nèi)往往沒有防火分隔，空間很大，很容易使火勢水平蔓延，并通過悶頂內(nèi)的孔洞向四周、下面的房間蔓延，且在蔓延的過程中不易發(fā)現(xiàn)。因此，高層建筑的悶頂或中庭是火煙垂直蔓延的重要通道。
4 高層建筑火煙控制方法
對高層建筑進(jìn)行火煙控制是十分復(fù)雜的，一方面要消除建筑物在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和使用管理上的缺陷，另一方面要消除與建筑相聯(lián)系的人和人與建筑物構(gòu)成系統(tǒng)的缺陷。
4．1 建筑防火安全技術(shù)對策
實(shí)現(xiàn)建筑防火安全，首先要從技術(shù)上采取措施。根據(jù)我國的現(xiàn)狀，建筑防火首先要立足于防止初期火災(zāi)發(fā)生，其次是火災(zāi)控制。在現(xiàn)階段，可以采用以下安全技術(shù)對策：
設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、內(nèi)裝修的不燃化、耐火設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)、設(shè)計(jì)消防樓梯間、設(shè)計(jì)嚴(yán)密的阻隔火設(shè)施、設(shè)置消防電梯和避難層。
4．2 建筑防火安全管理對策
(1)把好設(shè)計(jì)源頭關(guān)，實(shí)行建筑設(shè)計(jì)資格證書、消防專篇、自審制度。
(2)嚴(yán)把審核關(guān)，落實(shí)防火安全責(zé)任制，切實(shí)提高領(lǐng)導(dǎo)專業(yè)技術(shù)水平。
(3)嚴(yán)抓施工管理，實(shí)行施工人員資質(zhì)證和消防工程施工監(jiān)理制，并且加強(qiáng)建筑施工檢查。
(4)嚴(yán)抓后期管理，實(shí)施建筑消防設(shè)施檢測，簽訂建筑工程消防驗(yàn)收移交書，加強(qiáng)管理人員的培訓(xùn)工作和建筑消防設(shè)施維護(hù)管理工作。
5 設(shè)置防排煙系統(tǒng)
防排煙系統(tǒng)設(shè)置的目的，就是采用一定的手段或措施，控制建筑物內(nèi)煙氣的流動(dòng)，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣在著火房間和著火房間所在的防煙區(qū)就地加以排出，防止煙氣擴(kuò)散到疏散通道和其他防煙區(qū)中，以確保疏散和撲救用的防煙樓梯間和消防電梯內(nèi)無煙。
5．1 防排煙的方式
5．1．1 防煙方式：不燃化防煙、密閉防煙、阻礙防煙、加壓防煙。
5．1．2 排煙方式
自然排煙方式、機(jī)械排煙方式，包括全面通風(fēng)排煙方式和負(fù)壓機(jī)械排煙方式。
5．2 自然防排煙
自然防排煙方式是在自然力的作用下，使火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣不能侵入到防煙樓梯間和消防電梯內(nèi)。該方式?jīng)]有機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，不受電源中斷的影響，簡單易行，造價(jià)較低。雖然其效果受室外風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫和所在樓層的影響較大，但如果處理得當(dāng)，還是能起到防排煙作用的。對于占數(shù)量較多的普通高層住宅，室內(nèi)裝修比較簡單，房間小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)耐火等級較高的建筑物，采用自然防排煙方式基本上能夠達(dá)到保障安全、節(jié)省投資的目的，也符合我國目前高層建筑的實(shí)際情況。常用的自然防排煙方式有以下幾種：
靠建筑物外墻建造的全敞開的室外防煙樓梯、利用陽臺(tái)或凹廊作為敞開前室的防煙樓梯間、利用前室開窗排煙的防煙樓梯間、不靠外墻的防煙樓梯間或雖靠外墻但不能開窗的前室的自然排煙，一般是設(shè)排煙豎井和過風(fēng)豎井。
5．3 機(jī)械防排煙
是利用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制的防排煙，它不受室外氣象條件影響，排煙效果穩(wěn)定，但需要有專門的通風(fēng)設(shè)備、可靠的事故用電源，自動(dòng)控制裝置、并需設(shè)專人維護(hù)管理。因此，造價(jià)和維護(hù)管理費(fèi)較高。但由于煙風(fēng)道所占有效空間小，特別是當(dāng)樓梯間前室不靠外墻或雖靠外墻卻不能開啟時(shí)，這種方式易被采納。
5．3．1 機(jī)械排煙
排煙是考慮人員進(jìn)行疏散時(shí)帶人前室的煙應(yīng)及時(shí)排出。當(dāng)前室同時(shí)設(shè)有排煙系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，前室里的正壓要由二者的風(fēng)量比來保證，并要調(diào)整好前室內(nèi)的氣流，否則會(huì)因送風(fēng)口與排煙口位置設(shè)置的不當(dāng)而導(dǎo)致煙氣不能順利排出，而難以達(dá)到預(yù)期的排煙目的。
5．3．2 機(jī)械加壓防煙
機(jī)械加壓防煙是在保持防煙樓梯間及其前室有足夠壓力使火災(zāi)期間引起的煙氣不能進(jìn)入樓梯間及前室的基礎(chǔ)上提出的。這樣，在火災(zāi)期間，送入樓梯間及前室一定量的空氣，就會(huì)將煙氣排斥在樓梯間及前室之外。這種系統(tǒng)較簡單，但有關(guān)風(fēng)量、風(fēng)速必須詳細(xì)計(jì)算。
5．4 防煙樓梯間及其前室保持正壓的方法
5．4．1 保持正壓的部位
從安全角度考慮，樓梯間及其前室都需要保持正壓。但對靠外墻且有窗的樓梯間，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，因個(gè)別窗子開著或玻璃損壞，就難以保持所需要的正壓值；當(dāng)首層樓梯達(dá)不到封閉要求時(shí)也難以采用加壓防煙的方法，這兩種情況不宜采取保持正壓方法。
5．4．2 保持的正壓值
通過國內(nèi)外情況介紹和對其進(jìn)行分析，認(rèn)為為了防止煙氣侵入和在火災(zāi)發(fā)生時(shí)婦女能夠推拉開門，樓梯間應(yīng)保持50pa的壓力；前室和消防電梯前室及合用前室保持25pa左右正壓較為合適。
5．4．3 門開啟時(shí)通過門洞處的風(fēng)速值
對于門開啟時(shí)通過門洞處的風(fēng)速值，按我國《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中推薦選取，該值為0．7～1．2 m／s。
5．4．4 總風(fēng)量的確定
正壓方式的送風(fēng)量應(yīng)分別按照門關(guān)閉時(shí)，保持給定的正壓值(包括通過門窗縫隙和孔洞的漏風(fēng)量)和門開啟時(shí)，保持門洞處給定的風(fēng)速值計(jì)算所需要的風(fēng)量，取兩者之中較大值。
5．4．5 送風(fēng)系統(tǒng)和送風(fēng)方式
樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室，正壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)分開設(shè)置。為使樓梯間的壓力分布均勻，從頂層開始每隔3～5層設(shè)一個(gè)送風(fēng)口，一般多采用一臺(tái)風(fēng)機(jī)通過豎井，在豎井上開送風(fēng)口或用分支管的集中送風(fēng)方法。
大量火災(zāi)事故結(jié)果表明，煙氣是阻礙人們逃生和滅火行動(dòng)，導(dǎo)致人員死亡的主要原因之一。為了最大限度的減少高層建筑發(fā)生火災(zāi)后造成的危害，本文從高層建筑火災(zāi)成因，煙氣產(chǎn)生危害及蔓延途徑等基本原理出發(fā)，綜述了高層建筑的幾種火煙控制方法，以期對高層建筑的設(shè)計(jì)、消防審核、施工管理等消防工作有一定的幫助。
關(guān)鍵詞：高層建筑；火煙控制
當(dāng)前，高層建筑在世界各地蓬勃發(fā)展，方興未艾，已成為城市現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著城市中的高層建筑物的數(shù)量逐年增加，樓層越建越高，高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性也日顯突出。而高層建筑火災(zāi)中，煙氣是阻礙人們逃生和滅火行動(dòng)，導(dǎo)致人員死亡的主要原因之一。因此，高層建筑的火煙控制的研究，對于提高建筑抵御火災(zāi)的能力和保障人員安全就顯得尤為重要。
1 高層建筑存在的防火安全問題的原因分析
通過對全國近年來86起特大火災(zāi)事故的研究，建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和蔓延的致災(zāi)因素，不僅有可燃物、助燃物和著火源三大要素的各種形成條件因素及轉(zhuǎn)化條件因素，還涉及到建筑結(jié)構(gòu)、火災(zāi)荷載、消防報(bào)警系統(tǒng)、滅火設(shè)施、火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案和人的消防安全素質(zhì)等方面。
1．1 設(shè)計(jì)存在先天不足
前幾年，有些高層建筑的消防設(shè)計(jì)均未引起設(shè)計(jì)人員的重視，設(shè)計(jì)人員只是一味地根據(jù)甲方要求的建筑布局、設(shè)想來設(shè)計(jì)，并未考慮消防安全，且部分建筑設(shè)計(jì)未經(jīng)消防審核、驗(yàn)收就投入使用，存在許多安全問題。而這些問題在形成后就成了極難整改的固疾，一次次地被消防部門列為重大火險(xiǎn)隱患，又一次次地?zé)o法整改。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)未設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
(2)內(nèi)裝修材料不符合防火安全標(biāo)準(zhǔn)
(3)耐火設(shè)計(jì)不符要求。
(4)無防排煙系統(tǒng)或系統(tǒng)形同虛設(shè)。
1．2 消防審核把關(guān)難
現(xiàn)在，消防部門在建筑防火審核時(shí)仍在遇到種種“難關(guān)”。
1．2．1 “三邊工程”
建設(shè)單位在施工過程中，邊設(shè)計(jì)邊施工，甚至擅自更改消防設(shè)施。
1．2．2 “—把手工程”
“一把手”拍板，一錘定音，什么防火間距、消防通道、登高設(shè)置要求，在“一把手”的權(quán)威下均無效，結(jié)果造成建筑消防安全的隱患。
1．2．3 邊施工邊報(bào)審
審核未通過，工程已建過半，造成未按要求建設(shè)，存在先天隱患，如果要符合消防安全要求，只好局部敲掉重建的局面。
1．3 建筑施工質(zhì)量不高
不少高層建筑消防工程的施工，中標(biāo)單位因自己沒有消防資質(zhì)，便掛靠其它有資質(zhì)的單位，而施工仍舊是原班人馬，造成工程施工質(zhì)量粗劣。有些施工單位還暗地更改圖紙，在施工中偷工減料，影響建筑耐火性能。一些消火栓、消防水帶、消防水喉、防火門、防火卷簾，以劣質(zhì)次品充當(dāng)合格品，給工程帶來重大火災(zāi)隱。
1．4 高層建筑消防管理難
現(xiàn)代高層建筑內(nèi)各種消防設(shè)施種類繁多，一般高層建筑都有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、自動(dòng)防排煙系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、防火卷簾操作系統(tǒng)，有的還有氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)、雨淋或水幕系統(tǒng)、自動(dòng)閉門裝置系統(tǒng)。而當(dāng)前建筑內(nèi)的消防管理人員工作制度仍是沿襲了以往的保安人員工作體制。不要說怎么去定期維護(hù)、檢測、操作各類消防設(shè)施，有些管理人員竟連滅火器是否過期的判斷也不懂。
高層建筑管理的另一“隱患”，是領(lǐng)導(dǎo)消防安全意識(shí)淡薄，這種淡薄表現(xiàn)在單一使用主體的建筑物上要好一些，若是兩個(gè)以上單位共租一座高層建筑，建筑使用上各自為政，造成安全門封閉，疏散樓梯堵死，消防問題互相推諉，久拖而不解決。
2 高層建筑火災(zāi)煙火的危害
高層建筑自身所具有的樓層多、可燃物多、電器設(shè)備多、建筑功能多、樓內(nèi)人員多的“六多”特點(diǎn)，決定了高層建筑火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣多，需要疏散的人員多，火災(zāi)中遇難死亡人員多的“三多”；火煙毒性大，火災(zāi)損失大的“二大”；火煙擴(kuò)散快，火勢蔓延快的“二快”；樓內(nèi)人員疏散難，消防滅火撲救難的“二難”的火災(zāi)特性。因此，高層建筑起火后煙火控制不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的危害。
2．1 高層建筑火災(zāi)蔓延速度快
高層建筑內(nèi)井道多，如樓梯間、電梯間、電纜井、管道井等，一旦不能很好的控制火災(zāi)煙氣的蔓延很容易形成豎向的“煙囪效應(yīng)”，造成火勢蔓延途徑多、速度快，迅速波及到較高樓層。
2．2 高層建筑火災(zāi)持續(xù)時(shí)間長
高層建筑內(nèi)設(shè)備及構(gòu)件多，一旦失火，火勢迅猛而且燃燒時(shí)間長，產(chǎn)生大量有毒煙氣。在長時(shí)間高溫作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)均會(huì)因強(qiáng)度和剛度遭受破壞而出現(xiàn)建筑整體或局部倒塌，造成嚴(yán)重財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。
2．3 高層建筑安全疏散困難
高層建筑內(nèi)容納人數(shù)多，垂直距離大，加之火災(zāi)環(huán)境下人們的恐慌心理和火災(zāi)煙氣的毒害作用，使安全疏散成為一個(gè)較難解決的問題。
2．4 高層建筑火災(zāi)危害面積大
現(xiàn)代城市規(guī)模日益擴(kuò)大，人口眾多，建筑物密集，而高層建筑自身煙火蔓延擴(kuò)散途徑多。一旦起火，火勢十分容易向相鄰建筑蔓延，造成“火燒連營”惡果。1985年冬，哈爾濱市一座高層建筑起火，當(dāng)時(shí)正遇8級大風(fēng)，火勢迅速蔓延，波及5條街道，數(shù)百幢房屋被毀。
3 高層建筑火災(zāi)煙氣蔓延途徑
火災(zāi)煙氣攜帶的大量熱量可以很快通過各種管道豎井充滿整個(gè)建筑物，高溫的濃煙流竄到哪里，哪里的可燃物就會(huì)引起燃燒，加速火勢蔓延。煙氣在高層建筑中流動(dòng)、擴(kuò)散主要有三條途徑：著火房間一走道一樓梯間一上部各樓層一室外；著火房間一室外；著火房間相鄰上層房間一室外。
火由起火房間向外蔓延是通過可燃物的直接延燒、熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射擴(kuò)大蔓延的，大量的火災(zāi)事例表明，火從房間向外蔓延主要有如下的途徑：
3．1 內(nèi)墻門
建筑物內(nèi)房間起火，最后蔓延到整個(gè)建筑物，原因大多是因?yàn)閴ι系拈T未能把火擋住?；鹜ㄟ^內(nèi)門，經(jīng)走廊再通過相鄰房間敞開的門進(jìn)入房間，把室內(nèi)可燃物燒著。通常走廊內(nèi)即使沒有任何可燃物，強(qiáng)大熱流和未完全燃燒產(chǎn)物的擴(kuò)散，仍能把火勢蔓延到很遠(yuǎn)的房間。
3．2 外墻窗口
室內(nèi)火發(fā)展到全面燃燒階段，大量高溫?zé)煔狻⒒鹧鎳姵龃翱?，將?huì)燒壞上層窗玻璃或直接通過打開的窗口引起火勢向上層蔓延。外墻窗口涌出的高溫?zé)煔?、火焰除了造成建筑物層間蔓延之外，高溫火焰的熱輻射還對相鄰建筑物及其它可燃物構(gòu)成威脅。
3．3 樓板上的孔洞、建筑物內(nèi)的各種管道豎井
由于建筑物功能的需要，建筑物中設(shè)有許多豎向井道，和開口部位，如樓梯井、電梯井、管道井、電纜井、垃圾井、通風(fēng)和排煙井道等。這些豎井管道和開口部位貫穿若干樓層甚至整個(gè)樓層，在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，導(dǎo)致火勢迅速向上層蔓延。實(shí)驗(yàn)測得，高溫?zé)煔庠谪Q向井道內(nèi)向上蔓延的速度可達(dá)3～5m／s。
3．4 房間隔墻
房間隔墻如果是可燃材料，或者雖是非燃、難燃材料建造的，如果耐火性能差，這樣在火災(zāi)高溫作用下則會(huì)被燒穿，使火災(zāi)蔓延到相鄰房間。
3．5 穿越樓板、墻壁的管線和縫隙
室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)室內(nèi)上半部處于正壓狀態(tài)，會(huì)迫使火焰和熱氣流通過該室管線穿過樓板和墻壁的任何縫隙孔洞，把火災(zāi)蔓延出去。此外，穿過房間的金屬管線在火災(zāi)高溫作用下，有時(shí)也會(huì)因熱傳導(dǎo)將熱量傳到相鄰房間一側(cè)，引起相鄰房間起火。
3．6 悶頂或中庭
由于煙火是向上升騰的，因此吊頂天棚上人孔、通風(fēng)口等都是煙火竄人的孔洞。悶頂內(nèi)往往沒有防火分隔，空間很大，很容易使火勢水平蔓延，并通過悶頂內(nèi)的孔洞向四周、下面的房間蔓延，且在蔓延的過程中不易發(fā)現(xiàn)。因此，高層建筑的悶頂或中庭是火煙垂直蔓延的重要通道。
4 高層建筑火煙控制方法
對高層建筑進(jìn)行火煙控制是十分復(fù)雜的，一方面要消除建筑物在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和使用管理上的缺陷，另一方面要消除與建筑相聯(lián)系的人和人與建筑物構(gòu)成系統(tǒng)的缺陷。
4．1 建筑防火安全技術(shù)對策
實(shí)現(xiàn)建筑防火安全，首先要從技術(shù)上采取措施。根據(jù)我國的現(xiàn)狀，建筑防火首先要立足于防止初期火災(zāi)發(fā)生，其次是火災(zāi)控制。在現(xiàn)階段，可以采用以下安全技術(shù)對策：
設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、內(nèi)裝修的不燃化、耐火設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)、設(shè)計(jì)消防樓梯間、設(shè)計(jì)嚴(yán)密的阻隔火設(shè)施、設(shè)置消防電梯和避難層。
4．2 建筑防火安全管理對策
(1)把好設(shè)計(jì)源頭關(guān)，實(shí)行建筑設(shè)計(jì)資格證書、消防專篇、自審制度。
(2)嚴(yán)把審核關(guān)，落實(shí)防火安全責(zé)任制，切實(shí)提高領(lǐng)導(dǎo)專業(yè)技術(shù)水平。
(3)嚴(yán)抓施工管理，實(shí)行施工人員資質(zhì)證和消防工程施工監(jiān)理制，并且加強(qiáng)建筑施工檢查。
(4)嚴(yán)抓后期管理，實(shí)施建筑消防設(shè)施檢測，簽訂建筑工程消防驗(yàn)收移交書，加強(qiáng)管理人員的培訓(xùn)工作和建筑消防設(shè)施維護(hù)管理工作。
5 設(shè)置防排煙系統(tǒng)
防排煙系統(tǒng)設(shè)置的目的，就是采用一定的手段或措施，控制建筑物內(nèi)煙氣的流動(dòng)，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣在著火房間和著火房間所在的防煙區(qū)就地加以排出，防止煙氣擴(kuò)散到疏散通道和其他防煙區(qū)中，以確保疏散和撲救用的防煙樓梯間和消防電梯內(nèi)無煙。
5．1 防排煙的方式
5．1．1 防煙方式：不燃化防煙、密閉防煙、阻礙防煙、加壓防煙。
5．1．2 排煙方式
自然排煙方式、機(jī)械排煙方式，包括全面通風(fēng)排煙方式和負(fù)壓機(jī)械排煙方式。
5．2 自然防排煙
自然防排煙方式是在自然力的作用下，使火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣不能侵入到防煙樓梯間和消防電梯內(nèi)。該方式?jīng)]有機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，不受電源中斷的影響，簡單易行，造價(jià)較低。雖然其效果受室外風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫和所在樓層的影響較大，但如果處理得當(dāng)，還是能起到防排煙作用的。對于占數(shù)量較多的普通高層住宅，室內(nèi)裝修比較簡單，房間小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)耐火等級較高的建筑物，采用自然防排煙方式基本上能夠達(dá)到保障安全、節(jié)省投資的目的，也符合我國目前高層建筑的實(shí)際情況。常用的自然防排煙方式有以下幾種：
靠建筑物外墻建造的全敞開的室外防煙樓梯、利用陽臺(tái)或凹廊作為敞開前室的防煙樓梯間、利用前室開窗排煙的防煙樓梯間、不靠外墻的防煙樓梯間或雖靠外墻但不能開窗的前室的自然排煙，一般是設(shè)排煙豎井和過風(fēng)豎井。
5．3 機(jī)械防排煙
是利用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制的防排煙，它不受室外氣象條件影響，排煙效果穩(wěn)定，但需要有專門的通風(fēng)設(shè)備、可靠的事故用電源，自動(dòng)控制裝置、并需設(shè)專人維護(hù)管理。因此，造價(jià)和維護(hù)管理費(fèi)較高。但由于煙風(fēng)道所占有效空間小，特別是當(dāng)樓梯間前室不靠外墻或雖靠外墻卻不能開啟時(shí)，這種方式易被采納。
5．3．1 機(jī)械排煙
排煙是考慮人員進(jìn)行疏散時(shí)帶人前室的煙應(yīng)及時(shí)排出。當(dāng)前室同時(shí)設(shè)有排煙系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，前室里的正壓要由二者的風(fēng)量比來保證，并要調(diào)整好前室內(nèi)的氣流，否則會(huì)因送風(fēng)口與排煙口位置設(shè)置的不當(dāng)而導(dǎo)致煙氣不能順利排出，而難以達(dá)到預(yù)期的排煙目的。
5．3．2 機(jī)械加壓防煙
機(jī)械加壓防煙是在保持防煙樓梯間及其前室有足夠壓力使火災(zāi)期間引起的煙氣不能進(jìn)入樓梯間及前室的基礎(chǔ)上提出的。這樣，在火災(zāi)期間，送入樓梯間及前室一定量的空氣，就會(huì)將煙氣排斥在樓梯間及前室之外。這種系統(tǒng)較簡單，但有關(guān)風(fēng)量、風(fēng)速必須詳細(xì)計(jì)算。
5．4 防煙樓梯間及其前室保持正壓的方法
5．4．1 保持正壓的部位
從安全角度考慮，樓梯間及其前室都需要保持正壓。但對靠外墻且有窗的樓梯間，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，因個(gè)別窗子開著或玻璃損壞，就難以保持所需要的正壓值；當(dāng)首層樓梯達(dá)不到封閉要求時(shí)也難以采用加壓防煙的方法，這兩種情況不宜采取保持正壓方法。
5．4．2 保持的正壓值
通過國內(nèi)外情況介紹和對其進(jìn)行分析，認(rèn)為為了防止煙氣侵入和在火災(zāi)發(fā)生時(shí)婦女能夠推拉開門，樓梯間應(yīng)保持50pa的壓力；前室和消防電梯前室及合用前室保持25pa左右正壓較為合適。
5．4．3 門開啟時(shí)通過門洞處的風(fēng)速值
對于門開啟時(shí)通過門洞處的風(fēng)速值，按我國《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中推薦選取，該值為0．7～1．2 m／s。
5．4．4 總風(fēng)量的確定
正壓方式的送風(fēng)量應(yīng)分別按照門關(guān)閉時(shí)，保持給定的正壓值(包括通過門窗縫隙和孔洞的漏風(fēng)量)和門開啟時(shí)，保持門洞處給定的風(fēng)速值計(jì)算所需要的風(fēng)量，取兩者之中較大值。
5．4．5 送風(fēng)系統(tǒng)和送風(fēng)方式
樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室，正壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)分開設(shè)置。為使樓梯間的壓力分布均勻，從頂層開始每隔3～5層設(shè)一個(gè)送風(fēng)口，一般多采用一臺(tái)風(fēng)機(jī)通過豎井，在豎井上開送風(fēng)口或用分支管的集中送風(fēng)方法。
大量火災(zāi)事故結(jié)果表明，煙氣是阻礙人們逃生和滅火行動(dòng)，導(dǎo)致人員死亡的主要原因之一。為了最大限度的減少高層建筑發(fā)生火災(zāi)后造成的危害，本文從高層建筑火災(zāi)成因，煙氣產(chǎn)生危害及蔓延途徑等基本原理出發(fā)，綜述了高層建筑的幾種火煙控制方法，以期對高層建筑的設(shè)計(jì)、消防審核、施工管理等消防工作有一定的幫助。
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