高层建筑防火问题分析

建筑物的防火安全设计是一门综合性科学，是由多专业(建筑、结构、空调、电气、给排水)共同采取安全措施的综合体现，高层建筑在消防系统设计上应优先保证人员在火灾中的安全，同时考虑如何减少火灾的发生和火灾的损失防止火灾大面积蔓延，最大限度地降低火灾对人们生命和财产的破坏，利用性能化设计合理划分防火分区、组织人员安全疏散达到高层建筑防火性能总目标的实现，最大限度地保障人民生命财产安全。

1、高层建筑火灾危险性分析

1.1可燃物较多，火势蔓延较为迅速

在高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井、排风道等竖向井道部位，如果防火分隔或防火处理不好，一旦发生火灾就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。高级旅馆、图书馆、档案楼、科研楼、办公楼等高层建筑，一般室内装修家具等可燃物较多，一旦起火，发烟量大，燃烧猛烈，火灾容易蔓延。据测定，在火灾初起阶段，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s；在燃烧猛烈阶段，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0.5～0.8m/s，烟气沿楼梯间或竖向管井扩散速度为3～4m/s。如一座高100m的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气能在半分钟内达到顶层。日本在一个医院里做过燃烧试验，证明在几分钟内就能把每层3500m2的二十三层大楼都充满烟气。建筑物越高，风速越大。风速增大，火势的蔓延扩大速度也相应增加。据测定：距地面高度10m处风速为5m/s；30m处风速为8.7m/s；60m处风速为12.3m/s；90m处风速为15m/s。

1.2建筑高度较高，平面结构复杂，安全疏散困难

高层建筑的特点，一是层数多，垂直疏散距离长，疏散到地面需要较长的时间；二是人员集中，疏散时容易出现拥挤情况；三是发生火灾时烟气和火势向上蔓延快、且易窜入楼梯间，而火灾发生时人们大量涌向楼梯，增加了疏散难度(平时使用的普通电梯，在火灾时必须切断电源，停止使用，因此，高层建筑的安全疏散主要靠楼梯)。火灾案例分析表明，被烟薰死的(包括被烟薰倒后烧死的)，占火灾死亡人数的一半以上。

1.3火灾扑救难度较大

高层建筑发生火灾时，消防队员使用的灭火救护设施往往不易达到建筑高度，因此，扑救高层建筑火灾主要立足于室内消防给水设施。由于受到各种条件的限制，扑救的难度很大。火灾现场热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快和途径多，消防队员难以堵截；当火势扩大，形成大面积火灾时，室内消防水量显然不足，需要利用消防车从室外进行补给，但消防水带耐压能力常常不能适应需要。此外，建筑物如果没有安装消防电梯，消防队员则需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层，不仅体力消耗大、速度慢，还会与向下疏散的人流发生对撞而延误时间，不能及时到达着火层进行扑救，消防器材也不能随时得到补充，均将严重影响扑救。

1.4发生火灾概率较大

高层建筑内部功能一般较为复杂，用电设备繁多，存在多种着火源和大量可燃物，如管理不善，很容易发生火灾。特别是一些建筑面积较大、层数较多的高层公共建筑，情况就更为复杂，存在大量的火险隐患，一旦发生火灾，将会造成严重后果。

2、高层建筑防火设计中的问题及火灾对高层结构的影响

2.1设计施工存在隐患

由于从高层建筑的设计开始到建筑施工，最终到房屋的装修，都会存在诸多隐患，如果在这一系列过程中没有引起足够的重视，也会影响到高层建筑防火，而隐患的存在主要是以下几个方面：人员缺乏必要的自我救助意识、消防设施不足、消防设计未能全面考虑、建筑防火的审核存在一定的困难等等。

2.2火灾对钢结构的影响

当火灾发生的时候，随着钢材的温度不断攀升，温度对于钢材的屈服以及抗压的强度等等都有着不同程度的影响，如果在短时间内，钢材所能承受的温度达到了极限，甚至有可能造成建筑整体结构出现破坏，从而造成一定的危险。如果对于建筑的钢结构没有一定的保护措施，仅仅在15分钟之内，就会达到极限状态，当承受的温度大于200℃的时候，就容易出现徐变和蓝脆的现象；如果温度位于300到400之间，钢材所具有的强度就会出现迅猛的下降趋势；当温度达到了600℃的时候，钢材则不具备以往所拥有的刚度与强度。而对于建筑火灾来说，一般都在800到1000℃之间，在此温度下，钢结构就容易出现塑性变形，导致局部出现破坏现象，最终影响到建筑物整体结构。

2.3火灾对钢筋混凝土结构的影响

对于钢筋混凝土的影响，主要分为以下两类型：其一，单个的构件在受到了火的灼烧之后，其构件表面混凝土的脱落以及烧伤层出现细小的裂缝等损伤；其二，由于火灾发生时，梁柱组成的结构会产生较大的结构温度应力，从而使得结构出现了破坏。钢筋混凝土构件中的普通钢筋当温度小于200℃时，随着温度的升高，钢筋的屈服强度与极限强度下降时的速度比较慢。当温度在200到450℃时，钢筋的强度随着温度的升高而下降的速度逐渐加快。

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