作者簡介：

王偉（1965— ），男，漢族，山東濟(jì)南人，大專，一級(jí)注冊建筑師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)及消防；于麗華（1971— ），女，漢族，山東威海人，本科，一級(jí)注冊建筑師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)；葛建福（1978— ），男，漢族，山東濰坊人，本科，一級(jí)注冊建筑師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)及消防。

摘要：住宅建筑中高度不大于54m的高層住宅應(yīng)用較多，采用連廊連接安全疏散樓梯的戶型，因可改善中間戶型通風(fēng)條件并節(jié)約公攤面積，而被房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)廣泛采用；每個(gè)住宅單元當(dāng)采用室外連廊連接唯一安全出口時(shí)，存在消防安全隱患，將對人員疏散產(chǎn)生嚴(yán)重影響；此隱患比較隱蔽，并未引起各方關(guān)注。本文從火災(zāi)發(fā)生后的煙氣擴(kuò)散入手，通過分析煙氣來源及擴(kuò)散特點(diǎn)，提出新建及既有此類住宅的改善方法，并對消除此隱患進(jìn)行探索性研究，提升此類高層住宅的消防安全水平。

關(guān)鍵詞：高層住宅；有機(jī)材料的燃燒；煙囪效應(yīng)；室外連廊

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)日新月異，高層建筑因顯著的土地節(jié)約優(yōu)勢被大中城市所廣泛采用，其數(shù)量也迅速增加，這些高層建筑是城市經(jīng)濟(jì)繁榮的標(biāo)志。高層建筑發(fā)生火災(zāi)蔓延速度快、撲救和逃生難度大的問題，隨著高層建筑火災(zāi)的不斷發(fā)生日益受到人們的關(guān)注。特別是在城鎮(zhèn)中占比最多的高層住宅，其預(yù)防火災(zāi)、減少人員傷亡的重要性更不能被忽視。

一、有機(jī)保溫材料的燃燒性能及特點(diǎn)

在住宅建筑領(lǐng)域，常用的外墻保溫材料大體分為三類：無機(jī)保溫材料、有機(jī)保溫材料以及復(fù)合保溫材料；其中有機(jī)保溫材料因其較低的導(dǎo)熱系數(shù)（0024～0039W/（m·K））、較輕的表觀密度（18～25kg/m3）、適度的垂直于板面方向的抗拉強(qiáng)度（≥01MPa）^[1-2]以及價(jià)格相對低廉和便于現(xiàn)場施工的優(yōu)勢，在住宅建筑外墻保溫工程中得到了廣泛的應(yīng)用；

在住宅建筑領(lǐng)域，常用的有機(jī)保溫材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板和擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）板，這兩種板材都是可發(fā)性聚苯乙烯顆粒經(jīng)加熱發(fā)泡工藝加工生成的泡沫塑料板，聚苯乙烯泡沫塑料的主要化學(xué)成分是聚苯乙烯（C8H8）N^[3]，其屬于易燃材料，一旦點(diǎn)燃，該材料能夠持續(xù)燃燒，火焰上端呈金黃色，在燃燒過程中，材料會(huì)軟化起泡，不會(huì)產(chǎn)生液體滴落現(xiàn)象。同時(shí)，釋放出黑色濃煙、煙氣中含有二氧化碳、一氧化碳^[4]，對人身健康構(gòu)成潛在危害。

建筑外墻保溫用的聚苯乙烯泡沫塑料板或擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板，在遭受持續(xù)高溫烘烤的情況下，一旦達(dá)到燃燒點(diǎn)，便會(huì)產(chǎn)生劇烈的燃燒反應(yīng)，燃燒過程中會(huì)釋放大量熱能，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒、有害氣體和黑煙，黑煙的存在會(huì)嚴(yán)重阻礙視線穿透。

二、規(guī)范對高層住宅保溫層及安全疏散口的要求

（一）規(guī)范中不同建筑高度對外墻保溫材料的要求

根據(jù)《建筑防火通用規(guī)范》^[5]第661條“建筑的外保溫系統(tǒng)不應(yīng)采用燃燒性能低于B2級(jí)的保溫材料或制品。當(dāng)采用B1級(jí)或B2級(jí)燃燒性能的保溫材料或制品時(shí)，應(yīng)采取防止火災(zāi)通過保溫系統(tǒng)在建筑的立面或屋面蔓延的措施或構(gòu)造?！币?guī)定建筑外保溫應(yīng)采用不低于B2級(jí)燃燒性能的保溫材料；第662條“建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用保溫材料與兩側(cè)不燃性結(jié)構(gòu)構(gòu)成無空腔復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)時(shí)，該復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)體的耐火極限不應(yīng)低于所在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火性能要求。當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1級(jí)或B2級(jí)時(shí)，保溫材料兩側(cè)不燃性結(jié)構(gòu)的厚度均不應(yīng)小于50mm?！边M(jìn)一步明確：當(dāng)住宅外墻采用燃燒性能為B1級(jí)或B2級(jí)保溫材料時(shí)，將對建筑的高度有所限制，然而當(dāng)外墻無空腔且可燃保溫層外的保護(hù)層厚度達(dá)到或超過≥50mm的要求時(shí)，可與燃燒性能為A級(jí)的保溫層等效，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，這樣的設(shè)計(jì)能保證建筑物的安全，且消防適用高度不受限制。

當(dāng)住宅建筑中，若外墻保溫材料采用燃燒性能等級(jí)為B1級(jí)或B2級(jí)保溫材料（通常采用聚苯（EPS）板或擠塑聚苯（XPS）板），通常會(huì)在保溫層外部設(shè)置一層厚度為5mm—10mm厚的抗裂砂漿及涂料面層做為窗戶層。然而，由這種保溫層與保護(hù)層組成的外墻，其防火性能并不是特別突出，當(dāng)此外墻發(fā)生火災(zāi)并被引燃時(shí)，由碳和氫等有機(jī)材料制成的保溫層很快被引燃并快速擴(kuò)散，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣不僅有熱量，同時(shí)釋放大量的有毒有害物質(zhì)，人體一旦吸入這些煙氣，將會(huì)對人體器官造成嚴(yán)重?fù)p傷^[6]，甚至可能危及生命。因此，這種外墻保溫形式在建筑規(guī)范中的應(yīng)用范圍及高度均受到嚴(yán)格限制。

（二）規(guī)范對住宅安全出口數(shù)量的要求

關(guān)于住宅建筑疏散口的數(shù)量要求，從《建筑防火通用規(guī)范》^[7]第731條“住宅建筑中符合下列條件之一的住宅單元，每層的安全出口不應(yīng)少于2個(gè)；任一層建筑面積大于650m2的住宅單元；建筑高度大于54m的住宅單元；建筑高度不大于27m，但任一戶門至最近安全出口的疏散距離大于15m的住宅單元；建筑高度大于27m、不大于54m，但任一戶門至最近安全出口的疏散距離大于10m的住宅單元?！?/p>

（三）規(guī)范對住宅疏散樓梯的要求

《建筑設(shè)計(jì)防火通用規(guī)范》第732條“住宅建筑的室內(nèi)疏散樓梯應(yīng)符合下列規(guī)定：建筑高度不大于21m的住宅建筑，當(dāng)戶門的耐火完整性低于100h時(shí)，與電梯井相鄰布置的疏散樓梯應(yīng)為封閉樓梯間；建筑高度大于21m、不大于33m的住宅建筑，當(dāng)戶門的耐火完整性低于100h時(shí)，疏散樓梯應(yīng)為封閉樓梯間；建筑高度大于33m的住宅建筑，疏散樓梯應(yīng)為防煙樓梯間，開向防煙樓梯間前室或合用前室的戶門應(yīng)為耐火性能不低于乙級(jí)的防火門；建筑高度大于27m、不大于54m且每層僅設(shè)置1部疏散樓梯的住宅單元，戶門的耐火完整性不應(yīng)低于100h，疏散樓梯應(yīng)通至屋面；多個(gè)單元的住宅建筑中通至屋面的疏散樓梯應(yīng)能通過屋面連通?！睂ψ≌ㄖ覂?nèi)疏散樓梯的形式做了明確規(guī)定，簡單理解本條規(guī)定就是對于建筑高度不大于33m的住宅，若戶門采用乙級(jí)防火門時(shí)，可采用敞開樓梯間；對于建筑高度大于33m的住宅，必須采用防煙樓梯間。

三、凹口處外墻煙氣蔓延及著火現(xiàn)象分析

從網(wǎng)絡(luò)收集到的住宅外墻失火視頻及圖片顯示，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在建筑物凹口及轉(zhuǎn)角處時(shí)，若處于無風(fēng)及背風(fēng)天氣下，由于“煙囪效應(yīng)”^[8]的影響，凹口內(nèi)的外墻著火區(qū)域濃煙向上蔓延的速度遠(yuǎn)大于向左右蔓延的速度。濃煙在垂直方向蔓延時(shí)，很快會(huì)充滿整個(gè)轉(zhuǎn)角及凹口內(nèi)部。通過網(wǎng)絡(luò)搜集的外墻凹口火災(zāi)實(shí)例圖片詳見圖1—圖4（圖片均來自網(wǎng)絡(luò)）。

如圖1所示，外墻凹槽區(qū)域被濃煙填滿，而凹口外側(cè)的墻體仍舊完好無損，煙氣并沒有沿水平方向外溢，而是順著凹口的垂直方向向上升騰；圖2顯示，著火區(qū)位于住宅倒數(shù)第八層連廊內(nèi)側(cè)的凹口外窗內(nèi)，煙氣突破外窗的阻隔，便會(huì)很快向室外擴(kuò)散，并將上部樓層用于安全疏散的外廊覆蓋，這對高層住戶的安全疏散構(gòu)成了嚴(yán)重挑戰(zhàn)；圖3、4所示，當(dāng)建筑外墻的轉(zhuǎn)角及凹口內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，凹口內(nèi)的著火區(qū)域會(huì)沿垂直方向快速擴(kuò)散，形成一個(gè)火災(zāi)蔓延的通道，這對控制火災(zāi)極為不利；四張圖片顯示的煙氣和火勢蔓延情況，很明顯地體現(xiàn)了煙囪效應(yīng)的特征。

在連廊內(nèi)側(cè)凹口區(qū)域，一般設(shè)有廚房等住宅火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的房間，一旦室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，火勢很快就能突破外窗的阻隔，蔓延至室外，火災(zāi)產(chǎn)生的大量熱量裹挾著濃煙就會(huì)從窗口噴出，濃煙很快會(huì)沿垂直方向向上升騰，將上部各層人員逃生用的通道和室外連廊迅速包裹（參見圖1、圖2），造成人員無法實(shí)現(xiàn)安全疏散與逃生，若室內(nèi)火災(zāi)蔓延并引燃外墻有機(jī)保溫材料后，由于煙囪效應(yīng)，濃煙裹挾著大火將迅速充斥凹口內(nèi)的空間（參見圖3、圖4），當(dāng)住宅的凹口內(nèi)設(shè)有室外連廊，并且該連廊是唯一的安全出口時(shí)，其后果難以想象。

四、住宅案例分析

針對建筑高度≤54m的外連廊式獨(dú)立單元住宅，其中常見的三種戶型，它們通過室外連廊相連，并且每個(gè)單元只設(shè)置一個(gè)安全出口平面布置。均符合《建筑防火通用規(guī)范》的相關(guān)要求。本研究旨在分析這些住宅中，室外連廊所圍合的凹口內(nèi)房間發(fā)生火災(zāi)時(shí)的情景分析。

第一種：將樓梯間置于住宅北側(cè)外圍的連廊內(nèi)（簡稱“方案A”），如圖5所示的戶型局部所示，此方案的特點(diǎn)在于疏散樓梯設(shè)置于住宅北立面的中央位置，并采用對稱分布的室外連廊將兩側(cè)的電梯和住戶相連，通常情況下，兩側(cè)的戶型一般采用對稱布置，由于室外連廊與凹口內(nèi)外墻之間保持了一定距離，凹口空間因此被疏散樓梯間分隔為兩個(gè)相對方正的半封閉天井，這樣的布局使得住宅北立面外觀顯得相對整潔干凈。

第二種：疏散樓梯間凸出于住宅室外連廊北側(cè)外輪廓（簡稱“方案B”），如圖6所示的戶型局部，此方案的特點(diǎn)在于疏散樓梯位于建筑中部，并以對稱的方式布置室外連廊，連接兩側(cè)的電梯和住戶，通常情況下兩側(cè)戶型一般呈對稱布置，室外連廊與凹口的內(nèi)外墻距離較近，凹口區(qū)域構(gòu)成一個(gè)較扁平的半封閉天井，住宅北立面外觀呈現(xiàn)出凹凸有致的立體感，豐富了視覺效果。

第三種：疏散樓梯間偏于一側(cè)并凸出在室外連廊北側(cè)外輪廓之外形成凸出結(jié)構(gòu)（簡稱“方案C”），如圖7所示展示了特定的戶型局部設(shè)計(jì)；此方案的特點(diǎn)是疏散樓梯突出于外墻輪廓，并偏置于一側(cè)，室外連廊單側(cè)布置，用以連接另一側(cè)的電梯和住戶，兩側(cè)的戶型布局通常非對稱布置，室外連廊與凹口內(nèi)外墻的距離較近，而凹口空間則構(gòu)成了一個(gè)半封閉的天井，住宅北立面的外觀因此呈現(xiàn)出明顯的凹凸感，產(chǎn)生非對稱的立面效果。

以上三個(gè)不同的方案，雖各有特色，但是從防火疏散角度看，均屬于通過室外連廊連接單一安全出口的高層住宅設(shè)計(jì)，當(dāng)住宅發(fā)生火災(zāi)時(shí)，人員疏散均需要通過室外連廊進(jìn)入疏散樓梯間。若火災(zāi)發(fā)生在被連廊圍合的半封閉天井內(nèi)的房間，窗口涌出的熱量會(huì)裹挾黑色濃煙，瞬間包裹此層以上的室外連廊，阻斷兩側(cè)住戶之間唯一的疏散通道，對高層住宅的自主安全疏散產(chǎn)生非常不利的影響。另外，火災(zāi)產(chǎn)生的熱量在有限的空間內(nèi)被間接包圍，通過煙筒效應(yīng)在凹口內(nèi)向上蔓延，導(dǎo)致熱量及濃煙不能快速地向四周擴(kuò)散，增加了凹口內(nèi)可燃的有機(jī)保溫材料被點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)，雖然《建筑防火通用規(guī)范》第661條對外墻保溫材料的防火構(gòu)造提出了要求，但凹口內(nèi)外墻的熱量擴(kuò)散環(huán)境，顯然不如凹口外部，一旦凹口內(nèi)外墻上的可燃有機(jī)保溫材料被引燃，火災(zāi)的損失將被擴(kuò)大，人員疏散與救援工作將面臨重重困難。

五、解決方案

基于前述現(xiàn)象及原因分析，在高層住宅方案設(shè)計(jì)的初期階段，建議避免采用室外連廊連接唯一安全出口的樓梯間的布置方式，可采用塔式住宅的布局方案，以解決多戶共用一個(gè)疏散樓梯間的問題，從而徹底消除此類安全隱患。

對于已建成的此類型高層住宅，建議在凹口之外的公共區(qū)域窗口內(nèi)側(cè)，特別是在凹口之外，增設(shè)滿足各類人員安全使用的逃生緩降器，此舉旨在解決疏散過程中唯一安全口被煙氣籠罩無法使用的問題，以防止事故造成更大的傷害。

結(jié)語

盡管從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，高層住宅發(fā)生火災(zāi)的概率相對較低，但是住宅內(nèi)居住的人員涵蓋了從高齡老人至不諳世故的孩童和各個(gè)年齡段的人，因此疏散措施必須考慮到所有人群的特殊需求，家庭作為社會(huì)的最小細(xì)胞，其安危狀況直接關(guān)系到社會(huì)的安定。因此，安全問題始終應(yīng)當(dāng)置于首位，對潛在的安全隱患不可掉以輕心。

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