高层住宅建筑防火设计

高层住宅建筑防火设计

一、高层住宅建筑的火灾隐患特点及防火原则

高层住宅建筑由于其建筑内部实体隔墙较多，纵向和横向防止火势蔓延扩大的功能都比较好，加之这类建筑的内部装修比较简单和内含人员较少，国内火灾实例不多，所以在其消防功能方面往往被有意无意地忽视，建设中从设计、施工到管理都存在着某种程度的思想和技术准备不足。这种不足主要反映在高层住宅建筑建设、设计、施工单位对《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）的不遵循、不落实上；同时也反映在我们公安消防部门对高层住宅建筑防火工作的宣传、教育与监督管理工作的疏漏和玩忽职守上。这种不足与日新月异超常发展的城市建设速度形成了尖锐矛盾，直接造成了先天性火灾隐患的产生。一般地说，住宅建筑防火主要应考虑三个原则：一是从设计上保证建筑物内的火灾隐患降到最低点；二是最快地知晓和最及时地依靠固定的消防设施消除火灾火警；三是保证建筑结构具有规定的耐火强度以利于建筑内的居住者在相应的时间内有效地安全撤离。基于以上的原则，可将建筑防火设计分为主动防火系统和被动防火系统两大部分。所谓主动防火系统是由自动（或手动）控制的报警、灭火、防排烟以及消防用电、消防给水等设备系统所组成，其基本功能是早期发现和扑灭火灾。建筑的被动防火系统，则主要由不燃与难燃的装修材料；防火门、防火卷帘、防火吊顶、钢与混凝土结构的防火墙、电缆防火管（井）、通风排烟管井、挡烟垂壁、管道的穿墙封塞等构成，其功能是利用适当的建材和构件将一个大空间划分成若干个小空间，在火灾发生与蔓延的过程中，将火势尽可能地控制在一个小范围内，并保证建筑结构的整体或局部在设计规定的时间间隔内不出现倒塌破坏。在目前的我国国情下，被动防火系

统的设计更具普通性、可靠性、长久性和经济性。

二、高层住宅建筑被动防火系统设计应把握的防火对策要点

（一）安全疏散方面

关于疏散楼梯的设置，《高规》要求：高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个，仅当18层及18层以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650平方米且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅才可只设一个安全出口。在有些设计中，按规定应设两个楼梯的却只设了一个，使建筑物留下了先天火灾疏散隐患。《高规》还规定“单元式住宅每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶”，这是从高层住宅发生火灾时人员的疏散和防烟的双向角度考虑的，但我们经常看到有的高层住宅把整个屋顶做成多面坡形或四面坡形，致使楼梯不能通至屋顶。这样的住宅就失去屋顶空间的暂时避难作用，加剧了火灾时援救的困难和灾害损失。 住宅建筑内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室都是火灾时最重要的疏散通道。根据当今世界发达国家经验及我国国情，自然排烟都是被认同的一种的经济、简单、易操作的排烟方式，因此应当优先采用，要求楼梯间有一定的开窗面积，且排烟窗应设在墙面上方，同时要求能方便开启。但完全依靠自然排烟有时是难以保证消防安全的，因此还必须根据需要按规定设置

封闭楼、电梯间和增加机械排烟、通风系统。

《高规》规定，高层住宅消防电梯应设不小于4.5平方米的前室，若前室与防火烟楼梯间合用时，其面积不小于6平方米。但是不少建筑设计并未重视此规定，为了节省交通面积，一栋楼仅设一部电梯；一些楼房没有电梯前室，或电梯前室开敞、无防火门，

一旦发生火灾，无法防排烟，不但难以控制火势，而且为消防扑救行动造成困难。

（二）防火分区方面

防火分区包括水平和竖向两种。水平防火分区是当住宅建筑楼层面积超过一定规模时，应用防火墙、防火门及防火卷帘等将各楼层在水平方向分隔为两个或几个防火分区。《高规》要求高级住宅、19层以上的普通住宅每个防火分区控制在1000平方米以内；10层至18层普通住宅每个防火分区在1500平方米以内。竖向防火分区的概念是指上、下层间分别以耐火极限不低于1.5小时或1小时的楼板等构件进行防火分隔。一般说来，竖向防火分区为每层一个分区，或二至三个楼层一个分区。对单元或住宅而言，由于上、下层间的钢筋混凝土楼板完全可以起到阻滞火势向上蔓延的作用，因此竖向防火分区的重点是对建筑内部的垃圾道、设备管

井、空调管道及楼、电梯间实行防火阻隔，最大限度地降低火势蔓延速度，控制火灾燃烧面积。

（三）管道井防火方面

《高规》规定，电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道，应分别独立设置，其井壁应为耐火极限不低于1小时的不燃烧体；井壁上的检查门应采用丙级防火门，《高规》还规定，建筑高度不超过100米的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2—3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过100m的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙可采用水泥砂浆板、钢板等不燃烧材料填塞密实。

（四）玻璃幕墙防火方面

为了追求建筑外观效果，部分高级公寓和住宅采用了玻璃幕墙，国内外建筑界对此颇有争议（日本、德国等国家明文规定禁止使用）。其中部分原因在于：玻璃幕墙不但因风压作用而成为火势蔓延的途径，而且在火灾发生后，常常是等不到人员疏散完毕，幕墙就已达到耐火极限而向下掉落，严重影响疏散行为。发生火灾时，火焰和浓烟还会同时沿着玻璃幕墙与主体结构之间的缝隙迅

速蔓延，造成火灾损失增加。当前不少玻璃幕墙的设计施工弊病甚多，管理失控。许多幕墙只考虑幕墙与楼板、幕墙与防火墙之间

5—10cm缝隙的防火和隔声做法，所用材料却为橡胶、泡沫塑料、木质夹板等，与规范要求相差甚远，需要及早纠正。

三、高层住宅建筑主动防火系统设计应把握的防火对策要点

（一）消防给水设计方面

根据《高规》的有关规定，消防给水系统由消防水源、水箱（屋顶及分区减压水箱）、水泵、控制室、消防管网和消火栓等几部分组成。在扑救失利的火灾案例中，有80%以上是由于消防给水不足造成的。因此，确保高层住宅灭火时的给水需要尤其是确保消防水源十分重要。在高层住宅消防设计上，应立足于以室内消防给水系统自救为主要灭火方式，所以在高层住宅建筑群应采用区域集中或临时高压消防给水系统。高层住宅设置的消防水箱，应满足室内最不利点灭火时的水压与水量需要，否则应设高气压给水，稳压泵等增压设施，其水箱容量应根据建筑平面类型（通廊式、塔式、单元式）层数和建筑面积而合理确定；高层住宅的室外消防给水管网应布置成环状，其消火栓尽量露明便于消防车取水，设置数量应符合规定，给水压力不应低于0.1MPa。高层住宅的室内消防给水系统宜与生活给水系统分开设置，室内消防给水管道也应布置成环状，其中进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根。消防水泵是消防给水系统的心脏，其工作性能、数量、安装及开启方式必须保证消防泵及时、可靠地运行，在同一小区内，消防水池和消防水泵房可以共用，室内消火栓给水系统和高级住宅的自动喷水灭火系统还应设置水泵接合器，其设置数量与水流量必须符合规定，其距室外消火栓或消防水池的距离宜为15—40米，至于室内消火栓，《高规》要求设置在住宅走道、楼梯间、消防电梯间前室等明显部位，要点是方便取用和保证两股有效水柱的同时到达，但目前的住宅建筑设计经常没考虑消

火栓箱预留位置。

（二）防排烟设计方面

高层建筑火灾死亡人数中60%以上均死于烟气，因此防排烟设计是建筑防火中必不可少的环节，防排烟方式分为两类。一是自然方式，即通过外窗、阳台及至竖井将烟排出。二是机械方式，它又分为加压防烟和减压排烟两种。自然方式因易受风向、地区影响而效果难以保证，因此国家规定居住建筑超过100m时不应采用自然方式排烟。在居住建筑中设置天井，使位于内部的防烟楼梯间、消防电梯前室等向其开窗自然排烟，是非常有效的方式，同时，竖井亦可用于地下层的楼梯间，对平时采光、通风及火灾时排烟均很有利，对机械方式而言，其加压防烟主要用于防烟楼梯间及合用前室等部位，减压排烟则主要用于一些封闭空间、中庭、

地下室及疏散走道等。

（三）电气防火设计方面

高层住宅建筑的电气防火设计主要有两个方面的意义，一是从被动防火意义上来增强电气安全，避免因线路长期超负荷运行，绝缘老化严重而引起电气火灾的可能，甚至要考虑因地震、雷击等突发灾祸诱发的电气火灾的防范；二是从主动防火意义上如何保障消防电源及配电，如何保障火灾应急照明、疏散指示标志和实现火灾自动报警及消防总控。这里需要强调的有三点：（1）对高层住宅小区，特别是12层以上的住宅建筑的消防水泵和电梯等应实现双回路供电，包括使用自备发电机组和蓄电池作为消防备用电源。（2）高层住宅的消防用电设备应采用独立的供电回路，确保火灾发生时消防总控制室、消防电梯、消防水泵、事故照明、防排烟系统的消防用电及对上述消防用电设备的两个电源的切换方式，切换点和自备电源的启动时间都必须符合《高规》的规定。

（3）火灾实例证明，事故照明灯和疏散指示标志的设置对于人员伤亡轻重关系较大，对当前高层住宅居住现状及城市消防机动与

登高能力之不足具有针对性和必要性，还必须重视与加强。

（四）灭火器材方面

众所周知，灭火器是扑灭初期火灾的重要消防器材，轻便灵活，可移动，稍经训练即可操作，实践证明是消防灭火过程中较理想的第一线灭火工具。但是在消防检查中发现许多高层住宅公寓并没有按规定设置灭火器或设置数量不足，而《建筑灭火器配置设计规范》明确规定，一个灭火器配置场所内的灭火器不应少于两具，这是因为在实际灭火时，若有两人能同时手持灭火器协同灭火，对迅速有效扑灭初期火灾特别是对较大火势很有必要。此外，所有移动式灭火器材应按规定存放、更新与维修，以保证其正常使用。

高层民用建筑设计防火规范》（2005版）中规定：凡建筑高度度超过24米的新建、扩建和改建的高层民用建筑及其相连的且高度超过24米的裙房当中没有防烟楼梯间及消防电梯的；地下一层、四层及四层以上设有歌舞厅、卡拉OK厅（含具卡拉OK功能的餐厅）、夜总会、录像厅、夜映厅、桑拿浴室（除洗浴部分外）、游艺厅（含电子游戏厅）、网吧等歌舞娱乐放映场所；设有地下商

店的建筑均应进行防、排烟设计。需要设置防排烟的部位有：1、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室；2、一类建筑和高度超过32米的二类建筑的下列部位：长度超过20米的内走道；面积超过100平方米且经常有人停留或可燃物较多的房间；高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室；封闭式避难层；3、设置在地下一层、地上四层及四层以上的歌舞娱乐放映场所；4、设置在地下一、二层的商店。

二、防烟楼梯间、前室、消防电梯前室、合用前室的防排烟设计

防烟楼梯间、前室、消防电梯前室、合用前室防排烟方式有自然排烟和正压送风防烟两种方式，这两种方式在同一部位仅可以使用一种，不可两者并存。

1、下面根据楼梯间、前室、合用前室、消防电梯前室不同情况，选择不同的防排烟设施。

（1）超过50米的一类公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑，防烟楼梯间仅可采用机械加压送风方式，如设有窗户必须为不可开启的固定窗户；前室、合用前室、消防电梯前室50米以上的部分只可采用机械送风方式，如设窗户必须为固定式窗户，50米以下部分可利用外窗进行自然排烟，外窗可开启面积不应小于2平方米。

（2）超过50米的一类公共建筑高度超过100米的居住建筑除外的防烟楼梯间及前室，消防电梯前室和合用前室根据情况不同，采取的方式和位置不同，见下表：

组合关系防排烟方式选择

楼梯间及前室、合用前室均具备自然排烟条件楼梯间及前室、合用前室采用自然排烟

消防电梯前室具备自然排烟消防电梯前室采用自然排烟

消防电梯前室不具备自然排烟条件消防电梯前室采用机械加压系统

楼梯间具备自然排烟，前室或合用前

室不具备自然排烟条件楼梯间采用自然排烟，前室、合用前室采用机械加压系统

前室、合用前室具备自然排烟，楼梯间不具备自然排烟条件前室，合用前室采用自然排烟，楼梯间采用机械加压系统 楼梯间、前室、合用前室均不具备自然排烟条件楼梯间、前室、合用前室采用机械加压系统

楼梯间前室或合用前室，利用敞开阳台、凹廊或前室不同朝向的可开启外窗自然排烟前室、合用前室采用自然排烟，楼梯间可不设防烟设施

2、满足自然排烟的条件：

（1）靠外墙的防烟楼梯间每五层可开启外窗面积不小于2平方米；防烟楼梯间前室、消防电梯前室可开启面积不小于2平方米；合用前室不小于3平方米。

有两个不同朝向的可开启外窗时，朝同方向开窗面积前室不小于2平方米，合用前室不小于3平方米，阳台、凹部为敞开式阳台、凹部。

3、排烟口、送风口设计要求

楼梯间、前室、合用前室，消防电梯前室采用自然排烟方式其排烟口即为可开启的外窗开口部位，一般应设置在距顶棚800毫米处，不应布置在下方，设在上方的可开启外窗应有方便开启的装置，窗户开启方式宜采用翻转式，且不应采用下悬式开启外窗，开口面积应达到自然排烟的条件。

机械加压送风系统的送风口，防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2－3层设一风口，前室的加压送风口应每层设一个，风口可采用自垂式百叶风口或常开的双层百叶风口，当采用常开的双层百叶风口时，应在其加压机风机的吸入管上设置与开启风机联锁的电位动阀，送风口上缘离地板面的距离应为顶棚面高度的二分之一以下，前室的送风口位置宜设置在前室通向走道门的对面，楼梯间的送风口设置宜设置在前室通向楼梯间门的对面。

三、走道的排烟设计

1、《高层民用建筑设计防火规范》（2005版）中仅规定一类高层建筑和建筑高度超过32米的二类高层建筑的走道应设计排烟设施，走道的排烟方式有自然排烟和机械排烟两种，这两种方式可以同时存在，但应注意设计时不应考虑两者互补，不能由于存在可开启外窗减少机械排烟口的排烟量。下面为不同情况的走道的排烟方式的选择：

（1）小于20内走道，可不设排烟设施。

（2）大于20米的内走道，由于内走道的形式多种多样，有的走道为一字形，山形、Z字形，其外窗的位置各有不同，有的在走道一端，有的在走道两端，也有的走道中间，各种形式的走道排烟方式的选择只需要根据其可开启外窗的位置来进行，不需要考虑走道的形状，根据《高规》规定走道任何一个位置距排烟口位置不小于30米，以此为依据做为排烟方式选择的量化标准，可以得到以下结论：如下走道内任一点到最近可开启外窗水平距离均小于30米，可选择自然排烟方式；如果走道内有一点到最近可开启外窗的水平距离大于30米时，必须选择机械排烟方式，并且必须满足机械排烟口距走道内最远处水平距离不小于30米的要求。

以这种方式来确定排烟方式避免了许多设计人员对于走道形状在执行《高规》过程中所带来的争议。

2、自然排烟口、机械排烟口的设计

（1）自然排烟口即为可开启外窗，其可开启外窗面积

根据内走道面积来确定，内走道内可开启的其面积为不应小于走道面积的2%，其它要求可参照楼梯间、前室排烟口的设计要求。

（2）机械排烟系统的排烟口的位置应满足内任一点与最近的排烟口水平距离不大于30米，应设在顶棚上或距顶棚800毫米的墙面上，应尽量远离楼梯间、前室，且不得小于1.5米，并应具有手动、自动、联动启动功能。

四、中庭的排烟设计

1、排烟方式的选择：

中庭的排烟设计有两种方式：机械排烟和自然排烟，两者可并存且不可互补。《高层民用建筑设计防火规范》规定根据中庭的高度不同，选择不同的排烟方式。

（1）、净空高度≤12米，具备自然排烟条件的中庭（可开启天窗或高侧窗面积≥中庭面积的5%）可采用自然排烟方式。

（2）、净空高度≤12米，不具备自然排烟条件，采用机械排烟方式。

（3）、净空高度＞12米，无论有无可开启天窗、高侧窗均应采用机械排烟方式。

2、排烟口设计要求

自然排烟口应满足窗户总可开启部位面积不小于中庭地面面积的5%，由于中庭窗户较高，应有方便开启的装置。机械排烟口对于大于等于12米的中庭应竖向分段设置排烟口，每二至三层设一个排烟口。

五、房间的排烟设计

《高层民用建筑设计防火规范》中规定，以下房间需进行排烟设计：

1、设在地下、四层及四层以上的歌舞娱乐场所；

2、地下商店；

3、一类及高度超过32米的建筑中，面积超过100平方米，且经常有人停留或可燃物较多的房间；经常有人停留或可燃物较多的地下室。

房间的排烟方式有两种，即自然排烟和机械排烟，如果房间内可开启外窗的面积大于等于该房间面积的2%，均可采用自然排烟方式，如无可开启外窗或开启面积达不到要求，均应采取机械排烟方式。当在地下室采取机械排烟时，应考虑补风系统，补风量为机械烟量的50%，如地下室有直通室外的安全出口时，可视为自然补风，无须机械补风，房间的排烟口位置可参照走道排烟口进行设计，同时应满足一个防烟分区布置一个排烟口，距该防烟分区内任一点水平距离不大于30米。