試論高層建筑消防安全疏散設計應考慮的幾個問題

楊偉杰

（哈爾濱市公安消防支隊，黑龍江　哈爾濱）

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，城市高層建筑因其特有的優勢而迅速崛起，從而有效地改善了人民的居住環境。與此同時，高層建筑的消防安全問題成為不容忽視課題。本文著眼高層建筑的消防安全疏散設計問題進行分析，探討高層建筑人員疏散設計的科學方式，降低火災事故對人員疏散的不利因素。

關鍵詞：高層建筑；消防；疏散設計；特點；方式

1　引言

高層建筑有效地緩解了城市用地資源緊張的局面，因其面積相對集中、以高層空間為主、滿足多功能需求等特點，逐漸成為城市建筑的主導發展方向。高層建筑的層數多，垂直疏散距離較長，火災事故發生時，高層建筑的“煙囪效應”作用，為煙氣和火勢提供了蔓延通道，進一步增加了人員的安全疏散難度。

在對高層建筑消防安全疏散設計時，應充分考慮高層建筑的各方面因素，確保人員的有效疏散時間。

2　高層建筑消防安全疏散設計理念及原則

高層建筑的安全疏散主要是指火災發生時，提前設計和判定其安全疏散的形式，在設計過程中要充分考慮火勢的大小及煙氣流動方向等多方面的因素，采取相應措施，確保高層建筑消防安全疏散，保障人員的生命安全。高層建筑消防安全疏散設計應保障建筑內部各個位置的人員都能迅速撤離到安全區域，并結合高層建筑的特點，應對各種突發情況。高層建筑的消防安全疏散設計應避免采用單一的疏散方式，采取多種疏散方式相結合的模式，設計應嚴格執行《建筑防火設計規范》的要求，明確疏散的安全區域，避免高層建筑中出現不利人員疏散或疏散通道不暢情況。

3　高層建筑消防安全疏散設計方案

本文以某工程為實例，對高層建筑安全疏散設計方案進行討論，該建筑面積為357252m²，地下部分為50232.87m²，均為高一類住宅樓，耐火等級為一級，建筑高度為98.77m，31層。針對該工程的消防安全疏散設計方案，應充分考慮建筑物的總體高度，及可容納的人員數量等因素。住宅部分每個單元獨立設為一個防火分區，每個防火分區的面積均小于1000m²。針對該建筑的消防安全疏散設計，按照《建筑設計防火規范》的要求，進行如下探討。

3.1　布置安全疏散路線的方式

以該建筑為例，在設計疏散路線時，應確保疏散路線明確，便于人員盡快明確疏散方向，避免受到阻礙而形成“逆流”情況。在發生火災時，人員緊急疏散的過程中，人們從著火部位行至公共走廊，再向疏散樓梯間轉移，安全性要求一個階段比一個階段高。疏散路線的布置應遵循簡單明了的原則，疏散樓梯設計在靠近電梯布置較為恰當，因為發生火災時，人們往往首先考慮并經常使用的路線和火災時緊急使用的路線相結合起來，有利于迅速而安全的疏散人員。

3.2　走道的布置

高層建筑安全疏散的走道布置應根據建筑物的不同使用性質、結構、類型等因素，以該31層建筑為例，設計者在建筑內布置環形走道或無盡端房間的外廊式或內廊式走道，也可以采取雙向走道、無盡端房間的走道及“人”字型走道。該建筑的走道設計方式便于平時使用，火災發生時，又能迅速形成安全疏散。相對于其他功能的高層建筑，如塔式住宅，根據其特點以電梯、樓梯和公共走道組成一個平面核心，所有的住戶都分布在核心的四周的特點，這種平面形式布置緊湊，既方便平時使用，又便于火災時緊急疏散。相對于辦公性質的高層建筑，因其內部有大空間的辦公場所，采用環形走道或雙向走道的方案更合適。

3.3　疏散出口的設置

高層建筑的疏散出口設計按照規范的要求，應采用兩個不同方向進行疏散的方式，出口的位置應設置在靠近主體建筑標準層或其防火分區的兩端或接近兩端出口處。以上文的高層建筑為例，建筑內部每個防火分區至少設置兩個安全出口，且相鄰兩個安全出口最近邊緣之間水平距離不小于5m，這種設計方法保障了疏散的需要，在滿足《建筑設計防火規范》相關條例。該建筑為高一類住宅，向前室的戶門均設為甲級防火門，若建筑中有商業服務網點的功能，安全疏散距離應小于40m及20m，首層疏散外門及走道，疏散樓梯間及其前室的門凈寬不小于1.1m。

建筑內部應同時有兩個或兩個以上的疏散方向，避免把疏散走道布置成袋形，袋形走道只有一個疏散方向，火災中出口極易被煙氣和火圍堵，人員疏散很危險。在條件允許的情況下，疏散樓梯間及其前室，應盡量靠近外墻設置。這樣的布置方式可利用在外墻開啟窗戶進行自然排煙，為人員安全疏散和消防救援提供有利條件。在條件受到限制的情況下，疏散樓梯布置在建筑核心部位時，應設有機械正壓送風設施，該建筑的設計條件允許，將疏散樓梯間及其寢室均設置在靠近外墻的地方。但對于高層建筑的其他功能部位的設置應區別對待，如該建筑地下1層、2層為汽車庫，地上1～4層為商場，其余為辦公和住宅功能，針對功能性復雜的高層建筑，在設計中應保障車流與人流和消防營救安全分隔，商場與其上各層的辦公、居民人員分隔。

3.4　疏散樓梯的設計

疏散樓梯作為疏散走道上的第二層安全區域，設置疏散樓梯應有兩部不同疏散方向的疏散樓梯。一方面是由于兩個不同疏散方向的安全出口可以避免將兩個疏散出口（主要是樓梯）布置在建筑物同一層平面相距很近的一側，導致火災中人群擁擠而產生疏散混亂的情況，同時也有效地避免了兩個出口全部被煙氣封堵，保障安全出口的作用；另一方面提升了人們疏散的安全性，例如在火災發生時，人們的逃生意識往往是以熟悉的路線為主，但由于高層建筑的層數多，人員相對密集，由于驚慌造成的判斷失誤，易局限在窄狹地點，導致疏散困難，此時，不同疏散方向的安全出口能夠更好地提供疏散途徑，避免盲目逃生情況的發生，因此設置兩個不同方向的安全出口是必要的，而在建筑物或其每個防火分區的走道端部或走道端部的附近，疏散樓梯的設置確保了安全出口的作用。但不是所有高層建筑一律都設置兩個或兩個以上的雙向安全出口，在實際生活中，應區別對待，例如一些塔式建筑和單元式高層住宅的每個單元進行兩個出口的設置就較為困難，在具體設計中應執行《高層民用建筑設計防火規范》的相關規定。

建筑平面面積小的高層建筑在設置室內樓梯受限的情況下，可設置一座室外疏散樓梯，或在面積較大的其他公共建筑設置兩座及兩座以上的室外疏散樓梯。采用室外疏散樓梯既節約了使用面積，降低成本，同時有利于形成自然排煙樓梯，使得煙氣在敞開前室的樓梯前室及時得到擴散，室外樓梯的設計應滿足最小凈寬不應小于0.9m，傾斜度不得大于45°，欄桿扶手的高度不應小于1.1m（按照單個救援人員攜帶救援工具的所需尺寸計算）。為了防止火災時火焰從門內竄出而把樓梯燒壞，則室外樓梯和每層處平臺，應采用非燃燒材料制作，平臺的耐火極限不應低于1h，在樓梯周圍2m范圍內的墻面上，除了可以設置疏散門外，不應開設其他門洞口，疏散門應采用乙級防火門，且不應正對樓梯段。

3.5　疏散門的設置

高層建筑的疏散門設計應考慮建筑的具體功能，擔負的使用功能不同，在具體設計中也應區別對待，如在設計中存在每層人數都與底層人數相同的情況，有的安全出口與樓梯的數量與寬度相同，采用這種方式對整個建筑的消防安全疏散設計較為有利。但高層公共建筑的底層或其上面幾層相對人員較為集中，一般以商業、餐飲等功能為主，在設計中應分別設置疏散門，其外門的總寬度要比樓梯總寬度寬，出口數量多。房間的疏散門安全出口的疏散能力，除了與總寬度有關外，還與一個房間的安全出口數有關，如果人員較多的房間，只布置一兩個寬大的出口，平時通行不便，火災時應急困難，容易造成人員傷亡。因此，凡人員較集中的房間，既要考慮平時疏散的方便，又要滿足緊急情況下的需要。應在安全出口的數量、分布、距離方面綜合考慮確定。

3.6　疏散時間的確定

高層建筑的疏散時間的計算方式通常為兩種情況，一種是根據出口容量和人員通過出口的速度計算；另一種則是通過對高層建筑的疏散模型來計算。在計算疏散時間的過程，一般的疏散通常包括連續的多個用門連接的空間，疏散路線包括交叉的線和支線，這樣疏散時間和最長等候隊伍長度就是疏散路線上疏散距離和門口寬度的函數。

3.6.1　疏散時間的計算方法

人員疏散應考慮從房間到門，從門至走道，從走道到樓梯前室，在到樓梯的整個過程，其中房間、走道、前室、樓梯燈均可以作為一個節點，這些節點相連，形成建筑內人員流動的網格。計算某一單元的人員疏散可與確定每個人通向室外的實踐，進一步確定疏散時間。

疏散時間=人流通過出口時間+人員在建筑物內的行走時間，人流速度與人員密度的公式為：v=v₀ρ^-0.8假定高層建筑各層布置及人數相同，以本文的工程為例，出口擁擠時的疏散時間：；出口不擁擠的疏散時間為。

式中：v為人流移動的速度；v₀為不發生擁擠時自由移動速度；ρ為人流動速度，n為樓梯所在的高層建筑層數，N'為樓梯流率，取1.1人/（m·min）；t_x為通過相鄰兩層的時間，取16s、b為樓梯的有效寬度；Q為每層人數。

進一步分析最后一人離開每相鄰兩層所需要時間，可以確定：該建筑內的房間使用率為1人時，最后離開該建筑的人經過相鄰兩層的時間大致為15s，而在人數較多的使用房間內，時間約為22s，下降到第10層后，速度上升至50s左右，建筑內部房間使用率為3人時，樓梯出現擁擠現象，所以，可以推斷最后疏散的人群在經過每相鄰兩層時所需時間較大，一般為50s左右。

3.6.2　疏散時間的縮短方式

（1）設定合理的控制防火安全距離。高層建筑的疏散時間應在整體設計中進行考慮，該工程的疏散線路較為簡潔，組織合理，減少了疏散人員迷路的可能性。

（2）疏散通道的設置要求。由于該建筑的面積大，疏散距離較長，在設計過程中疏散通道呈直線型，盡量避免了彎曲，未進行不必要的階梯和門檻設置，避免了人員擁擠造成的危害，縮短了疏散時間。

3.7　避難層（間）的設計

高層建筑設計避難層或者避難間可以有效地保障建筑內部人員的安全脫險，就高層公共建筑來說，內部容納人員多，疏散距離長，以前文為例，當該建筑25層以上為辦公、旅館等公共建筑，適宜設計避難間（層），避難間可以滿足安全疏散，同時也減少了投資。按照規范的規定，在通常情況下，建筑高度為超高層（100m以上）的高層建筑應設置避難間（層）。

避難層（間）的高度。設置避難層（間）的高度應將實際使用的登高消防車的作業高度和救援人員的最大體力消耗等因素考慮其中，一般情況下，登高消防車最大作業高度為30～45m之間，極個別的在50m左右，通過對消防隊員的個人身體素進行評估，在登高超過10層時，心跳和呼吸次數明顯加快，影響救援工作的開展。介于這種因素，通常自地面起到10～15層設為第一避難層。采用較多的避難層的設置形式是與設置層結合，設備、管道應集中布置，并用耐火極限不低于1h的墻圍護起來，滿足疏散人員的停留面積要求，便于形成連貫的整體。假定前文的高層建筑避難層為15層，平均每層100人，共計1500人。在計算中，應將人均停留占用的面積考慮進去，如果均停留占用面積5人/m²，則需要凈面積300m²；另外一種則是專用的避難層，專業避難層對核心部位設備及垂直交通設施的耐火極限要求較高，應采用耐火極限不低于1h的墻圍護，其人均占用的面積與一般避難層一致。

4　結論

高層建筑安全疏散設計對火災發生后的人員生命安全至關重要，也是高層建筑防火和消防安全的重要環節。本文所闡述的是安全疏散設計的基本性原則，著力于減少疏散時間，避免長距離的疏散，以現行的規范要求為依據，對安全疏散的各個環節進行分析，提出了設計中的具有針對性的方法。高層建筑的安全疏散作為一個重要的課題，應不斷的探討和研究，降低火災中疏散的難度，充分考量各方面的因素，保障高層建筑的消防安全。

參考文獻

［1］　GB 50045—95.（2005版）

［2］　GB 50016—2006.

［3］　胡忠日.安全疏散研究的國內外動態和發展趨勢.消防科學與技術，2001.11（6）.