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高层建筑疏散设计问题分析

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一、高层建筑的火灾特点

在各种防火条件基本相同的情况下,高层建筑比单层、多层建筑火灾危害性大,且其火灾危险性、危害性随着高度的增加会相应增大,火灾事故后果加重。[1]

(一)火灾蔓延速度快

火灾发生时,火势会沿电梯井、通风井、管道井等竖向井道迅速蔓延,形成“烟囱效应”,造成火灾的扩大蔓延。实验数据显示,火灾初起阶段水平方向烟气扩散速度为0.3m•s-1,火灾燃烧猛烈阶段水平方向烟气扩散速度为0.5~3m•s-1;烟气沿竖向管井扩散速度为3~4m•s-1。[2]并且由于受到气压和风速的影响,高层建筑内部空气流动速度快,平常在普通建筑内不易蔓延的初期火灾在高层建筑内容易蔓延。

(二)火灾扑救难度大

高层建筑发生火灾后,因现有消防车辆很难达到扑救高度,致使高层建筑发生火灾时从室外进行扑救相当困难,一般要立足于自救,即主要靠室内消防设施进行火灾扑救。如果初期火灾得不到有效控制,等到消防人员赶到现场,登上高楼,不仅体力消耗大,再加上楼高风大、火势猛,消防队员在高热、浓烟下进行灭火救援难度大。[3]

(三)人员疏散困难

由于高层建筑垂直方向高度大,人员要安全撤离建筑物,需要较长的时间,加上火灾产生的恐慌、混乱,极易造成疏散困难。根据加拿大国家研究委员会提供的数据,人从50层楼,在每层240人的条件下,通过一座1.1m宽的楼梯向外疏散,需要2小时11分才能到达室外地面。据资料统计,在人员集中疏散时,行进速度为22m•min-1。火灾情况下,高层建筑安全疏散主要是靠楼梯,而楼梯间内一旦窜入烟气,就会严重影响人员疏散。

(四)可燃易燃材料多,火灾荷载大

高层建筑在设计施工中,为了减轻结构自重,扩大建筑空间及增加内部装修美观度,往往使用大量可燃易燃材料,致使火灾时产生大量有毒烟气,造成人员中毒伤亡。

二、影响人员安全疏散的因素

火灾时,受烟气作用,疏散人员的行动和能见距离受到很大影响,造成人员迷失方向以致无法采取疏散行动而被围困在建筑内。建筑构件耐火性能好,倒塌的可能性小,允许人员安全疏散的时间长,但是一旦火灾造成建筑物的局部破坏,就会严重影响人员的安全疏散。火灾情况下,在火焰、烟气、警报声等外界因素的刺激下,会造成人员的心理恐惧,主要表现出不知所措或盲目、盲从的行为特点,疏散中会呈现出归巢性、趋光性、恐烟性、从众性等心理特征,影响人员安全疏散。

三、高层建筑安全疏散设计

鉴于高层建筑发生火灾后,火势蔓延迅速,扑救难度大,疏散困难的特点,应把强化安全疏散作为高层建筑防火设计的首位。结合火灾时影响人员安全疏散的主要因素,笔者就当前高层建筑的安全疏散设计提出以下建议:

(一)合理布置安全出口

供人员疏散的直通室内外安全区域的门、楼梯、走道等,都称为安全出口。高层建筑或建筑内房间,应根据人员数量及集中程度,按照防火规范的规定,综合考虑确定安全出口的数量、分布和距离。人员集中的房间的安全疏散,除了与疏散总宽度有关外,还与房间的安全出口数量有关,如一间人员较多的房间,有时只布置一两个宽大的出口就符合规范要求,但可能存在平时通行不便,火灾时应急困难的情况,容易造成人员伤亡,所以,在设计安全出口时,在建筑中任何部位最好同时有两个或两个以上的疏散方向可供疏散。安全出口的布置应均匀,具有不同疏散方向的两个出口之间至少应保持5m以上的间距。疏散楼梯有条件时应通至屋顶。[4]

(二)合理布置疏散走道

为了保证火灾时人流疏散的畅通,避免阻塞和混乱,疏散走道要简洁平缓,尽量不要迂回曲折,在转角尽头尽可能安排垂直疏散口。地面不得打滑或有磕绊的障碍物,疏散走道不应设置有台阶、门槛、门垛等突出物,当有突出物时最窄处不应低于疏散走道宽度要求。疏散走道的建筑结构与室内装修必须确保耐火性能,疏散走道两侧隔墙及天棚、墙面、地面装修应符合相关规范要求。疏散走道两侧隔墙当必须开设窗口时,应尽量减少窗口面积,重要房间或火灾危险较大的房间(如控制室、厨房等)的窗口应为防火窗。

(三)合理布置疏散楼梯

疏散楼梯和楼梯间是建筑物中安全疏散的重要通道。高层建筑内疏散楼梯通常采用封闭楼梯间、防烟楼梯间及室外楼梯,应根据建筑的性质、高度、层数,按照规范要求,结合实际选择符合防火要求的疏散楼梯。在布置疏散楼梯时还应注意以下几点:1.合理确定疏散楼梯的位置。一般来说,疏散楼梯靠近客用电梯布置才是恰当的,平时人们经常乘用电梯,疏散楼梯靠近电梯间容易被人们发现、熟悉,火灾发生时,人们往往首选经常使用的路线,这样更加有利于迅速而安全的疏散人员。在条件许可时,疏散楼梯间及其前室,应尽量靠近外墙设置,这样可利用在外墙开启窗户进行自然排烟,从而为人员安全疏散和消防扑救创造有利条件;如因条件限制,将疏散楼梯布置在建筑中心部位时,应设有机械正压送风设施,以利安全疏散。[5]2.尽量避免疏散楼梯与消防电梯合用前室。虽然规范允许疏散楼梯与消防电梯合用前室,但是为了防止在火灾时发生疏散人员与消防扑救人员的交叉干扰,有碍安全疏散和消防扑救,设计时应尽量避免疏散楼梯与消防电梯合用前室。3.规范设置室外疏散楼梯。室外疏散楼梯不占用使用面积,有利于降低建筑造价,又是良好的自然排烟楼梯,安全性比较高。为了很好地利用室外疏散楼梯进行安全疏散,在设计室外疏散楼梯时,其最小净宽不应小于0.9m,倾斜度不得大于45°,栏杆扶手的高度不应小于1.1m,室外楼梯与每层平台,应采用非燃烧材料制作,平台的耐火极限不应低于1h,在楼梯周围2m范围内的墙面上,除了可以设置疏散门外,不应开设其他门窗洞口,疏散门应采用乙级防火门,且不应正对楼梯段。[6]

(四)正确设置疏散通道的宽度和距离

为保证火灾时人员的安全疏散,必须确保足够的疏散宽度。确定建筑安全疏散宽度的方法通常是利用场所“百人疏散宽度指标”,与根据场所面积、面积折算值、人员密度等指标确定的场所总人数,相乘得出疏散总宽度。除规范具体规定高层建筑的最小疏散通道宽度外,高层建筑内走道的净宽,应按照通过人数每100人不小于1.00m计算;高层建筑的首层疏散外门的总宽度,应按照人数最多的一层每100人不小于1.00m计算。高层建筑的疏散距离在《高层民用建筑设计防火规范》第6.1.5、6.1.7条中有明确规定。[7]但是需要进一步明确的是两座疏散楼梯之间的袋形走道的长度,不应大于两座疏散楼梯或两个外部安全出口之间的最大允许距离的一半。

(五)正确设置疏散门

作为安全出口的疏散门应向疏散方向开启,当房间内人数不多,符合特定条件时,开启方向不限,如人员不超过60人且每樘门的平均疏散人数不超过30人(甲乙类生产房间除外),且无其他特殊要求(如设置气体灭火系统)的房间。疏散门除应保证相应的防火性能外,不应选用吊门、转门、侧拉门和卷帘门;自动启动的门应有手动开启装置;平时控制人员外出的门或设有门禁系统的门,应保证在火灾时不需要使用钥匙等工具即能在内部打开,并应在显著位置设置指示和使用提示。

(六)合理设置避难层及其他辅助疏散设施

为了使未能及时疏散出起火建筑的人员避开烟、火的威胁,建筑高度超过100m的高层公共建筑应设置避难层或避难区,自底层第一个避难层为8层,两个避难层之间宜为10~15层,在避难区应设有独立的通风和排烟设施,可以开设专用消防电梯门便于消防人员进入避难层救护、引导疏散。另外,高层建筑可以根据实际情况设置用防火门进行分隔的阳台,作为待避阳台,也可在阳台板开口处设置避难逃生袋滑至底层或采取其他辅助疏散设施,帮助受困人员逃生。超高层建筑还应设置有消火栓保护的屋顶停机坪,作为辅助疏散设施。

(七)按规定设置疏散照明灯具

疏散指示灯应设于走道墙面及转角处,其间距不宜大于20m;当在侧面墙上顶部安装时,其底部距地面应大于2.2m;楼梯间的门上方应设安全出口灯,灯具字体宜为绿色,同时有中英文对照的标志,且应有指示疏散方向的箭头,地面照度不应低于0.5lx。特殊场所应在地面设置保持视觉连续的疏散导流标志。

作者:李润军 工作单位:哈尔滨市消防支队

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