高层办公建筑性能化防火设计的分析

高层办公建筑性能化防火设计的分析

朱志军

广东博意建筑设计院有限公司广东省佛山市528000

摘要：作为现代城市的标志物，高层办公建筑的防火性能与人们的人身安全息息相关。基于此，本文主要针对高层办公建筑火灾事故现状进行分析，并分别从建筑整体空间方面、建筑典型构造方面、建筑局部空间方面，细化分析高层办公建筑的性能化防火设计，以期解决高层建筑的防火设计难点问题

关键词：高层办公建筑；性能化防火；构造防火

前言：随着城市人口的不断增加，城市用地面积紧缺现象越来越明显。高层办公建筑作为提高土地利用率的重要产物，具有明显的人员密集性特征。高层办公建筑的独特空间构成及人员构成对防火设计提出了较高的要求。为了改善高层办公建筑的防火性能，可将性能化防火设计用于高层办公建筑设计中。

一、高层办公建筑火灾事故现状

近年来，高层建筑火灾事故频繁发生，火灾事故不仅会引发经济损失，还对人们的人身安全产生了极大的威胁作用。在高层建筑火灾中，办公建筑火灾占比相对较高。以2016年的数据为例，办公建筑火灾占高层建筑火灾的比例约为38.72%。而从高层办公建筑的火灾原因来看，电气援用、用火不慎、生产作业是三种主要原因[1]。高层办公建筑的高火灾发生率、特殊空间构成特征、功能复合特征均对对高层办公建筑性能化防火设计提出了较高的要求。

二、高层办公建筑性能化防火设计

为了降低高层办公建筑的火灾发生率，保障人们的生命安全及财产安全，可将以下几种设计策略应用于高层办公建筑的性能化防火设计中：

第一，分散布置安全出口的原则。高层建筑垂直竖向疏散楼梯，作为高层建筑唯一有效的逃生通道，在建筑设计中，应引起足够的重视。在布置疏散楼梯时应采用分散布置的原则，保证火灾时人员有不同方向的疏散路径可供选择和疏散。如果两个疏散出口之间的距离太近，在火灾时只能起到一个出口的作用。所以在现行的防火规范中，明确两个安全出口之间的水平距离不应小于5米。

第二，疏散楼梯与电梯邻近性设计策略。当高层办公建筑突发火灾时，人们的思维判断能力将受到一定干扰，此时人们的行为习惯将在其逃生行为中发挥主导作用。在选择逃生路线时，行为习惯的作用促使人们通过平时熟悉的路线逃生。根据这一特征，可将疏散楼梯设置于电梯相邻位置，以增加人们的逃生几率。

第三，防火分区。建筑设计中，防火分区的作用在于发生火灾时将火势控制在一定范围，有利于人员疏散和火灾的救援，减少火灾造成损失。关于防火分区最大允许面积，在建筑设计防火规范第5.3.1条中已有详细的论述，在本文中不再作重复论述。

图1某高层办公建筑的瘦高型中庭空间

近年来，随着人们对办公建筑空间舒适性、艺术性要求的提高，中庭空间逐渐在高层建筑设计中得到了较为广泛的普及。除了上述功能外，瘦高型中庭空间还为火灾危害的蔓延提供了良好的条件，其原因为：当高层办公建筑发生火灾后，燃烧产生的有毒烟气会利用中庭蔓延至建筑中的未起火楼层，干扰建筑内人员逃生[2]。为了改善这种状况，可根据建筑的中庭防火分区面积，选用增设耐火极限高于3h防护卷帘、具备自行关闭功能的乙级防火门窗等策略，抑制有毒气体向未起火楼层的快速蔓延。但设计师应特别注意的是，与中庭相通的过道设计的甲级防火门，如果经常有人通行，该防火门应采用常开式的防火门，但应设置自动释放装置，使门在火灾时可自行关闭。

第四，疏散楼梯采用安全等级较高的防烟楼梯。高层建筑因其火灾救援难度高，人员疏散比较困难，因此，高层建筑内的疏散楼梯间的安全性要求较多层建筑要高。为保障人员疏散的安全，使疏散楼梯能在火灾时防火不聚集烟气。高层建筑中的疏散楼梯，如果不能可靠封闭，火灾时存在烟囱效应，使烟囱在短时间内就能经过楼梯向上部扩散，并蔓延至整栋建筑，威胁疏散人员的安全，随着烟气的流动也加大了火势的蔓延。对此，现行的建筑设计防火规范中明确要求一类高层公共建筑和大于三十二米的二类高层公共建筑，其疏散楼梯应采用防烟楼梯间。

第五，从典型构造方面来看，建筑性能化防火设计应从建筑内部装饰装修、玻璃幕墙两方面入手。通过对高层建筑火灾危害的分析可知，引发大量人员伤亡的首要原因为燃烧产生的有害气体。除了办公建筑中与生产作业、办公有关的可燃物品外，建筑内部装饰装修材料也是火灾中有害气体的主要来源。根据上述分析结果，在性能化防火设计中，除了需要参照《高层建筑内部装饰装修相关防火设计规范》外，还可运用内装修材料性能化防火评估法，提高高层办公建筑的防火性能，具体设计流程为：确定高层办公建筑内装饰材料选用方案后，利用高层办公建筑模型动态模拟火灾场景下的建筑内部燃烧有害气体总量及烟气流动特征，将分析结果与建筑室内能见度参数、人员生命安全的耐受指标进行对比。评估内装饰材料方案合理的标准为：燃烧产物对室内能见度的影响较小，且低于人员生命安全的耐受指标。若不符合上述标准，则需根据内装饰材料的火灾载荷参数、热释放速率参数等，重新优化内装饰材料方案，以改善高层办公建筑的防火性能。

双层玻璃幕墙也是高层办公建筑的典型构造之一。为了提高建筑的防火性能，可于设计中引入内外玻璃合理选用策略。例如，可以单层玻璃作为高层办公建筑外幕墙的材料，并选用双层中空玻璃作为内幕墙材料。这种设计模式的优势在于：内幕墙的双层中空玻璃的火灾耐热破裂阈值高于600摄氏度，可满足建筑安全的长时间抵抗高温侵害要求。

第六，疏散通道人性化防火设计。高层办公建筑火灾的发生可导致人员出现恐慌、紧张等不良情绪，这些情绪会对人员的判断能力、逃生及时性产生干扰作用。因此，建筑性能化防火设计可采用人性化设计策略完成疏散通道的设计。具体方法为：尽量保证疏散通道宽度均匀一致，避免过度方向转折（＜90°），并根据疏散通道长度于适宜位置增设适量排烟系统及自动喷淋灭活装置，为人员逃生提供良好的安全保障。

结论：综上所述，高层办公建筑火灾的发生严重威胁着人们的人身安全及财产安全。为了降低高层建筑的火灾发生率，削弱火灾带来的影响，可根据高层办公建筑的特征及防火需求，运用适宜的设计策略，开展性能化防火设计。此外，随着防火设计体系完善程度的提高，高层办公建筑的性能化防火设计效果将变得更加显著。

参考文献：

[1]宋宏伟.浅析高层办公建筑火灾特点及防火技术[J].消防界(电子版),2016(06):85-87.

[2]尹楠.基于性能化防火设计方法的商业综合体典型空间防火优化设计研究[D].天津大学,2015.