高层建筑防火安全技术

        在最近20年的时间里，我国的高层建筑如雨后春笋般拔地而起，从深圳到东北，从沿海到内地，大有争先恐后，越盖越高之势。从1980年前高层建筑在我国还几乎是个空白，到1991年底，全国已建成的高层建筑共有13000余幢，其中高度超过100米的超高层建筑近70幢，而且数量和高度增加的势头不减。??
        一方面是高度在迅速增加，另一方面建筑大厦的功能也在日趋多样化。一座巨型的大厦如同一座小城市，集居住、办公、仓库、车间生产、娱乐、餐饮、购物、金融、休闲等多功能于一身，同时可容纳数千人甚至数万人。这种多功能的综合大厦用火用电量大，内部装修可燃物多，人员复杂，财富集中，潜在的火险隐患多。这就给大厦的安全，特别是消防安全带来了极大的危险性。
        十多年来，我国高层建筑有了迅速发展，因此，继1982年我国颁布了第一部《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称高规）之后，历经13年的努力，总结了国内高层建筑防火设计的实践经验，参考了国外有关标准规范，1995年对摳吖??进行了较大修订。进入2000年以来，再次对摳吖??进行了全面的修订，并引入了以性能为基础的设计思想，以适应现代科学技术发展的需要。这标志着我国在高层建筑防火设计领域已进入了一个新的阶段。
        高层建筑，由于体型大，功能复杂，因而火灾危险性也大，主要表现在以下几个方面。
        （一）火势蔓延快
        高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道等竖向井道，如果防火分隔或防火处理不好，发生火灾时好像一座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径，尤其是高级旅馆、综合楼以及重要的图书楼、档案楼、办公楼等高层建筑，一般室内装修、家具等可燃物较多，有的高层建筑还有可燃物品库房，一旦起火，燃烧猛烈，容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，在空气对流，在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3米/秒，在火灾燃烧猛烈阶段，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5-3米/秒；烟气沿楼梯间或其他竖向管井扩散速度为3-4米/秒。如一座高度为100米的高层建筑，在无阻挡的情况下，半分钟左右烟气就能顺竖直管井扩散到顶层。例如，韩国汉城22层的摯笕桓??旅馆，二楼咖啡间的液化石油气瓶爆炸起火，烟火很快蔓延到整个咖啡间和休息厅，并相继通过楼梯和其他竖井管道，迅速向上蔓延，顷刻之间全楼变成一座摶鹚??。大火烧了约9个小时，死163人，伤60人，烧毁大楼内全部家具、装修等，造成了严重损失。助长火势蔓延的因素较多，其中风对高层建筑火灾就有较大影响。因为风速是随着建筑物的高度增加而相应加大的。据测定，在建筑物10米高处的风速5米/秒，在30米高处的风速为8.7米/秒，在60米高处的风速为12.3米/秒，在90米高处的风速为15.0米/秒。由于风速增大，势必会加速火势的迅速蔓延。
        （二）疏散困难
        高层建筑的特点：一是层数多，垂直距离长，疏散到地面或其他安全场所的时间也会长些；二是人员集中；三是发生火灾时由于各种竖井拔气力大，火势和烟雾向上蔓延快，增加了疏散的困难。
        （三）扑救难度大
        高层建筑高达几十米，甚至超过二三百米，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。但由于目前我国经济技术条件所限，高层建筑内部的消防设施还不可能很完善，尤其是二类高层建筑仍以消火栓系统扑救为主，因此，扑救高层建筑火灾往往遇到较大困难。
        （四）火灾隐患多
        一些高层综合性建筑，功能复杂，可燃物多，消防安全管理不严，火灾隐患多。如有的建筑设有百货营业厅，可燃物仓库，人员密集的礼堂、餐厅等；有的办公建筑，出租给十几家或几十家单位使用，安全管理不统一，潜在火灾隐患多，一旦起火，容易造成大面积火灾。
        现就高层建筑当前发展迅速，并在国内、外都共同关注的热点问题，像剪刀楼梯、玻璃幕墙、避难层（间）、共享空间（包括大空间）、层顶停机坪、正压送风以及防排烟等问题作些介绍。
        一、玻璃幕墙建筑的防火与灭火技术
        随着现代高层建筑的诞生，玻璃工业的发展，轻质、高强度空腹薄壁幕墙框架材料的完善，为玻璃幕墙的飞速发展提供了必要条件。这项新技术在世界上出现仅有三十几年的历史，在我国也已得到惊人的发展。据悉，1994年全国已开工新建的隐框玻璃幕墙多达150万平方米，这与美国目前的同类建筑数量持平。许多高层建筑动辄布置玻璃幕墙上千平方米，且有向更大规模方向发展的趋势，如中国机械进口公司成都分公司办公大楼的玻璃幕墙面积达3700平方米，云南玉溪卷烟厂高层办公楼的玻璃幕墙的面积则达4520平方米。
        由于玻璃幕墙的设置对消防安全关系极大，1995年11月1日实施的《高层建筑设计防火规范》中已对此提出明确规定，使国内建筑幕墙装饰行业高水平健康发展有了确实保障。1996年12月9日中国建筑幕墙技术开发测试中心在深圳宣告成立。该中心将为促进建筑幕墙工程的设计、生产、安装与维修的标准、规范化发挥积极作用。
        （一）玻璃幕墙的构造
        玻璃幕墙是将玻璃装饰于高层建筑外表的一种外墙构造形式，可理解为是建筑物外窗的无限扩大，以致将建筑的外表全部用玻璃包上，由单纯的采光、保温、防风雨等功能，变为多功能的装饰品。它将建筑美学、建筑功能、建筑结构等因素有机地结合起来，不仅使建筑物在不同角度上呈现出不同的色调，随着阳光、月光、灯光及周围环境的变化给人以动态的美，使大楼的外观在一年的四季和一天的不同时间，反射着不同的影色，整个建筑物也不显得庞大笨重。
        通常玻璃幕墙基本上包括骨架、玻璃和封条材料。目前玻璃幕墙按结构大致分为：单元式（IT组装）、元件式（现场组装）和结构式玻璃三种。按材料的组成及构造形式分有四种：型钢骨架、铝合金型材骨架、不露骨架结构及无骨架玻璃幕墙。
        1、型钢骨架体系
        型钢骨架体系是由型钢幕墙的骨架，玻璃镶嵌在铝合金框内，然后再将铝合金框骨架固定。这种体系使得固定骨架的铆点间距增大，适应于比较宽敞的空间，如门厅、大堂的外立面等部位。南京金陵饭店就属于这种体系。
        2、铝合金型材骨架体系
        铝合金型材骨架体系是由特殊断面的铝合金型材作为玻璃幕墙的骨架，玻璃镶嵌在骨架的凹槽内。其最大的特点在于骨架型材本身兼有固定玻璃的凹槽，而不用另外安装其他配件，因而是目前应用最多的一种形式。
        3、不露骨架结构体系
        不露骨架结构体系属隐框式配幕墙，即玻璃直接与骨架连接，在立面不见骨架，也不见窗框，它是用高强度胶粘剂将玻璃粘到铝合金的封框上，骨架、窗框隐蔽在玻璃内侧。如深圳发展中心大厦在我国首次使用这类幕墙。以上三种幕墙均属于骨架支托玻璃，固定玻璃的安装方法。
        4、无骨架玻璃幕墙体系
        无骨架玻璃幕墙体系其玻璃本身既是饰面材料构件，又是承受自身重量荷载及承办构件。整个玻璃幕墙的刚度，保证幕墙的稳定性，一般还需加设与面部玻璃呈垂直的肋玻璃。
        （二）玻璃幕墙建筑的火灾特点
        玻璃幕墙建筑一般都是高层建筑，它既具有高层建筑的火灾特点，诸如火势蔓延快、烟气流动迅速、疏散扑救困难外，还有其自身的火灾特点。
        1、增加了火灾蔓延途径
        玻璃幕墙的通透及景物观赏性，增加了火灾蔓延的途径。火灾时火和烟会沿着幕墙外壁及内侧向邻近的楼层蔓延。如1988年5月4日位于美国商业区的第一洲际银行大楼发生火灾，由于幕墙的抽风作用，在不到30分钟的时间内，12层楼上1600平方米的楼面卷入火海，并且火焰窜出建筑外，沿着玻璃幕墙外表面蔓延到13层上，此外，浓烟同时沿着玻璃幕墙和主体结构的缝隙，迅速成上升到屋顶，致使大火烧毁建筑4层。
        2、玻璃破碎脱落影响物资及人员疏散
        我们知道型钢和铝合金型材的耐火性能都比较差，型钢在300-400℃高温下强度下降，600℃时失去承载能力，而铝合金结构型材的耐火性能更差，在受热条件下极易发生变型，250-330℃就失去承载能力。
        火灾时，火焰的辐射热、高温烟气都会使幕墙结构膨胀过大，造成玻璃破碎脱落。另外，玻璃自身在高温作用下也容易发生炸裂脱落，如1995年1月20日湖北省孝感市三资宾馆二楼餐厅部发生火灾后，就是由于中部玻璃在火焰的高温作用下发生炸裂，大块大块的玻璃碎片脱落，致使一些疏散人员被伤，消防队员进入楼内实施灭火方案受阻。同时由于玻璃炸裂，火灾也很快蔓延到三楼、四楼，损失惨重。
        更为突出的是火灾发生后常常是等不到人员从建筑物内疏散完毕，玻璃幕墙结构就已达到耐火极限，发生结构破坏，向下掉落各种结构碎片，严重影响人员疏散。
        3、扑救火灾途径少，难度大，灭火战斗难以展开
        玻璃幕墙结构阻碍了消防队员从建筑物外部攀登救人和灭火，另方面击碎玻璃向楼内射水与施救，由于玻璃幕墙被破坏，其损失将不亚于被烧物品的价值，从而增大了灭火指挥的难度。