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建筑防火与消防设计
摘要：针对建筑的火灾特点及目前建筑防火安全现状，依据给定的消防设施的设置要求，通过火灾前的预防和火灾时的措施进行防火，并确定耐火等级和耐火构造和进行防火分区来预防；并用各种消防系统来防止火灾的继续蔓延，以及及时灭火。
关键字：建筑防火、耐火等级、耐火材料、防火分区、消防系统
建筑防火，是建筑的防火措施。在建筑设计中应采取防火措施，以防火灾发生和减少火灾对生命财产的危害。建筑防火包括火灾前的预防和火灾时的措施两个方面，前者主要为确定耐火等级和耐火构造，控制可燃物数量及分隔易起火部位等；后者主要为进行防火分区，设置疏散设施及排烟、灭火设备等。
起火要素
建筑物起火必须具备三个要素：①可燃物：如木质材料、可燃装修、家具衣物、窗帘地毯及生产、贮存的易燃易爆物品等；②着火源：如烟头、火柴、厨房和锅炉房用火、电气设备事故的火花以及雷击、地震灾害等，都能形成着火源；③助燃物：氧及氯、溴等。因此，在建筑防火设计中应对三者进行有效的控制。
防火措施
耐火等级和材料选择
中国按建筑常用结构类型的耐火能力划分为四个耐火等级（高层建筑必须为一或二级）。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能，在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起，到被破坏（如失去支承能力等）为止的这段时间（按小时计）。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体（如木材等）、难燃烧体(如沥青混凝土、刨花板)和非燃烧体（如砖、石、金属等）之分。
建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限3小时的非燃烧体（如用砖或混凝土作成180毫米厚的墙或300×300毫米的柱）,梁须为耐火极限2小时的非燃烧体,其钢筋保护层须厚30毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能，内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料，如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等，以减少火灾发生和控制火势蔓延。
防火间距和防火分区
① 防火间距：为防止火势通过辐射热等方式蔓延，建筑物之间应保持一定间距。建筑耐火等级越低越易遭受火灾的蔓延，其防火间距应加大。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于6米,它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9米。高层建筑因火灾时疏散困难，云梯车需要较大工作半径，所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米，同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多，防火间距应加大，如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10米，三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于12和14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房，应远离建筑物。
②防火分区：建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区，即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150米要设防火墙,分区的最大允许面积为2500米2;三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100米、1200米2和60米、600米2。一、二级防火等级的高层建筑防火分区面积限制在1000米2或1500米2内,地下室则控制在500米2内。防火墙应为耐火极限3小时的非燃烧体，上面如有洞口应装设甲级防火门窗，各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘，用水幕保护。
安全疏散和通风排烟
为减少火灾伤亡，建筑设计要考虑安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于两个，影剧院、体育馆等观众密集的场所，要经过计算设置更多的出口。楼层的安全出口为楼梯，开敞的楼梯间易导致烟火蔓延，妨碍疏散，封闭的楼梯间能阻挡烟气，利于疏散。防烟楼梯间因设有前室，更有利于疏散。高层建筑须设封闭的或防烟的楼梯间，楼梯间应布置成有两个疏散方向。超高层建筑应增设暂时安全区或避难层，还可设屋顶直升飞机场，从空中疏散。疏散通路上应设紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。
建筑物火灾时产生大量浓烟，不仅妨碍疏散还会使人中毒甚至死亡。楼梯井、电梯井和管道井具有“烟囱效应”，起排烟作用，地下建筑的烟则很难排出。因此，高层或地下建筑的走道、楼梯间及消防电梯前室等，应按情况安排自然排烟或机械排烟设施。
消防和灭火装置
一般建筑起火后约10～15分钟开始蔓延，可通过电话等人工报警和使用消火栓灭火。在大型公共建筑、高层建筑、地下建筑以及起火危险性大的厂房、库房内，还应设置自动报警装置和自动灭火装置。前者的探测器有感温、感烟和感光等多种类型；后者主要为自动喷水设备，不宜用水灭火的部位可采用二氧化碳、干粉或卤化烷等自动灭火设备。设有自动报警装置和自动灭火装置的建筑应设消防控制中心，对报警、疏散、灭火、排烟及防火门窗、消防电梯、紧急照明等进行控制和指挥。
防火分区分隔物构造和要求
防火墙
防火墙能在火灾初期和扑救火灾过程中，将火灾有效地限制在一定空间内，阻断在防火墙一侧而不蔓延到另一侧。国外相关建筑规范对于建筑内部及建筑物之间的防火墙设置十分重视，均有较严格的规定。
对防火墙的耐火极限、燃烧性能、设计部位和构造的要求是：
（1）防火墙应为不燃烧体，耐火极限不应低于4.0小时，对高层民用建筑不应低于3.0小时。
（2）防火墙应直接设计在基础上或耐火性能符合有关防火设计规范要求的梁上。
（3）防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构，且要高出燃烧体或难燃烧体的屋面不小于50cm。防火墙应高出不燃烧体屋面不小于40cm。
（4）建筑物的外墙如为难燃烧体时，防火墙应突出难燃烧体墙的外表面40cm；防火带的宽度，从防火中心线起每侧不应小于2m。
（5）防火墙中心距天窗端面的水平距离小于4m，且天窗端面为燃烧体时，应将防火墙加高，使之超过天窗结构40—50m，以防止火势蔓延。
（6）防火墙内不应设置排气道，民用建筑如必须设置时，其两侧的墙面截身厚度均不应小于12cm。
（7）防火墙上不应开设门、窗、洞口，如必须开设时，应采用甲级防火门、窗，并能自行关闭。
（8）输送可燃气体和甲、乙、丙类液体的管道不应穿过（高层民用建筑为严禁穿过）防火门。
（9）建筑物内的防火墙不宜设在转角处。
（10）紧靠防火墙两侧的门、窗、洞口之间最近边缘的水平距离不应小于2m,如装有固定乙级防火窗时，可不受距离限制。
2、防火门
为便于针对不同情况规定不同的防火要求，规定了防火门、防火窗的耐火极限和开启方式等要求。规定要求建筑中设置的防火门，应保证其防火和防烟性能符合相应构件的耐火要求以及人员的疏散需要。
设置防火门的部位，一般为疏散门或安全出口。防火门既是保持建筑防火分隔完整的主要物体之一，又常是人员疏散经过疏散出口或安全出口时需要开启的门。因此，防火门的开启方式、方向等均应满足紧急情况下人员迅速开启、快捷疏散的需要。
防火门的适用范围及选用
在防火墙上不应开设门窗洞口，如必须开设时，应采用耐火极限为1.2h的甲级防火门。
（1）对于敷设在高层民用建筑内的固定灭火装置的设备室、通风、空调机房等，应采用不低于规定的耐火极限的隔墙与其它部位隔开，隔墙的门应采用耐火极限为1.2h的甲级防火门（对非高层建筑为0.9h的乙级防火门）。
（2）地下室、半地下室的楼梯间的防火墙上开洞时应采用耐火极限为1.2h的甲级防火门。
（3）燃油、燃气的锅炉，可燃油油浸电力变压器，充有可燃油的高压电容器和多油开关等设在高层民用建筑或裙房内时，其分隔墙上必须开门时映射甲级防火门。
（4）设在高层民用建筑或裙房内的燃油发电机房的储油间应采用防火墙与发电机间隔开；当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门。
（5）消防电梯井、机房与相邻电梯井机房之间隔墙上开门时应为甲级防火门。
（6）防烟楼梯间和通向前世的门，高层民用建筑封闭楼梯间的门，消防电梯前室的门应为乙级防火门，并应向疏散方向开启。
（7）高层民用建筑中竖向井道的检查门应为乙级防火门。
建筑防火的总要求
(1)总平面防火。它要求在总平面设计中，应根据建筑物的使用性质、火灾危险性、地形、地势和风向等因素，进行合理布局，尽量避免建筑物相互之间构成火灾威胁和发生火灾爆炸后可能造成严重后果。并且为消防车顺利扑救火灾提供条件。
(2)建筑物耐火等级。划分建筑耐火等级是建筑设计防火规范中规定的防火技术措施中最基本的措施。它要求建筑物在火灾高温的持续作用下，墙、柱、梁、楼板、屋盖、吊顶等基本建筑构件，能在一定的时间内不破坏、不传播火灾，从而起到延缓和阻止火灾蔓延的作用，并为人员疏散、抢救物资和扑灭火灾以及为火灾后结构修复创造条件。
(3)防火分区和防火分隔。在建筑物中采用耐火性较好的分隔构件将建筑物空间分隔成若干区域，一旦某一区域起火，则会把火灾控制在这一局部区域之中，防止火灾扩大蔓延。
(4)防烟分区。对于某些建筑物需用挡烟构件(挡烟梁、挡烟垂壁、隔墙)划分防烟分区将烟气控制在一定范围内，以便用排烟设施将其排出，保证人员安全疏散和便于消防扑救工作顺利进行。
(5)室内装修防火。在防火设计中应根据建筑物性质、规模,对建筑物的不同装修部位，采用燃烧性能符合要求的装修材料。要求室内装修材料尽量做到不燃或难燃化，减少火灾的发生和降低蔓延速度。
(6)安全疏散。建筑物发生火灾时，为避免建筑物内人员由于火烧、烟熏中毒和房屋倒塌而遭到伤害，必须尽快撤离；室内的物资财富也要尽快抢救出去，以减少火灾损失。为此要求建筑物应有完善的安全疏散设施，为安全疏散创造良好的条件。
(7)工业建筑防爆。在一些工业建筑中，使用和产生的可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘等物质能够与空气形成爆炸危险性的混合物，遇到火源就能引起爆炸。这种爆炸能够在瞬间以机械功的形式释放出巨大的能量，使建筑物、生产设备遭到毁坏，造成人员伤亡。对于上述有爆炸危险的工业建筑，为了防止爆炸事故的发生，减少爆炸事故造成的损失，要从建筑平面与空间布置、建筑构造和建筑设施方面采取防火防爆措施。
建筑消防设计
建筑消防系统是建筑消防设施的重要组成部分。建筑设计的消防系统主有消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等。
1、消火栓给水系统
消火栓给水系统是建筑物的主要灭火设备。它是供消防队员或其他现场队员，在火灾时利用消火栓箱内的水带、水枪实施灭火。
系统的工作原理是：当发生火灾后，由人打开消火栓箱，拉出水带、水枪，开启消火栓，通过水枪产生的射流，将水射向着火点进行灭火。开始时，消防用水是由水箱保证，随着水泵的开启，以后用水量由水泵从水池抽水加压提供。
2、 闭式自动喷水灭火系统
闭式自动喷水灭火系统是常见的一种固定灭火系统，它采用闭式喷头，通过喷头感温元件在火灾时自动动作，将喷头堵盖打开喷水灭火。由于其具有良好的灭火效果，广泛应用于厂房。
闭式自动喷水灭火系统根据工作原理不同，分为湿式、干式、预作用、干湿式和循环系统五种类型。
3、 开式自动喷水灭火系统
开式自动喷水灭火系统采用开式喷头，通过阀门控制系统的开启。该系统用于保护特定的场合，课分为雨淋式、水幕系统、水喷雾系统三种。
结语：建筑防火与消防的设计要依据规范中的参数进行确定，选用耐火材料并对建筑物进行防火分区来进行火灾预防，用喷水灭火消防系统对火灾进行控制，防止火灾的继续蔓延，将火灾发生时的人员的危险性降到最低。
参考文献：
（1）杨占宝，谭恩涛，影响高层建筑防火分区划分的几个因素及对策.山东消防，1996，（10）
（2）高层民用建筑设计防火规范.2005
（3）建筑防火 消防工程 黄河水利出版社