高层建筑防火安全技术

高层建筑消防安全技术

在最近20年的时间里，高层建筑在中国如雨后春笋般涌现，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，建筑的功能也越来越多样

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。这标志着我国高层建筑消防

设计进入了一个新阶段。

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）火势迅速蔓延

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，高温热对流引起

的水平烟扩散速率为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

安全地方也需要更长的时间；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）难以战斗

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，特别是，消火栓系统仍然是二级高层建筑的主要消防系统，因

此，扑救高层建筑火灾往往遇到较大困难。

（四）许多火灾危险

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，

许多火灾危险。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，租到十几个或几十个单位，安全管

理不统一，潜在许多火灾危险，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、介绍了正压送风和防排烟。

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

口总公司成都分公司办公楼玻璃幕墙面积达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，从而为国内建

筑幕墙装饰行业的高水平健康发展提供了真正的保障。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）玻璃幕墙结构

玻璃幕墙是在高层建筑表面装饰玻璃的一种外墙结构形式，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。根据材料的组成和结构形式，有四种类型：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、型钢框架系统

型钢框架系统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。该系统增加了固定骨架铆钉点之间的距离，

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、铝合金型材骨架系统

铝合金型材骨架系统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、非外露骨架结构体系

1、增加火灾蔓延路径

玻璃幕墙的通透及景物观赏性，增加了火灾蔓延的途径。发生火

灾时，火灾和烟雾将沿外墙和幕墙内侧蔓延至相邻楼层。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、玻璃破碎和脱落影响材料和人员疏散

我们知道，型钢和铝合金型材的耐火性相对较差，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湖北省孝感市三子宾馆二楼餐厅发生火灾后，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。

更突出的是，火灾发生后，往往无法等待人们从建筑物中疏散，

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，消防工作难以进行

玻璃幕墙结构防止消防队员从建筑物外部攀爬以救人和灭火，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。