浅谈建筑设计中的防火设计
浅谈建筑设计中的防火设计
闻 京
摘要：本文中首先简要介绍了现行的防火设计的两种方法、现行的防火设计的法规体系。重点阐述了现阶段建筑防火设计的设计流程及各设计环节中应注意的一些问题。最后结合自身设计体会介绍了如何掌握防火规范，并就规范应用中的一些问题提出自己的看法。
建筑防火设计是整个建筑设计工作中的一项极为重要的内容。不解决好建筑的防火问题，将直接危及使用者的生命和财产安全，是一个建筑设计成败的关键。所有从事建筑设计的人员在实际工作中都应予以高度重视。在建筑设计的方案设计、初步设计和施工图设计等各个阶段、各个专业的工作中，防火设计都必须作为重点加以考虑。
- 建筑防火设计的主要方法
建筑防火设计从设计思路上说主要有两种方法：处方式防火设计和性能化防火设计。
1、处方式防火设计（Prescriptive Fire Protection Design）
这是世界各国到目前为止作普遍使用的一种方法。各国所用的防火设计规范基本上是用指令性条文的形式给出的。这种规范对所涉及建筑物的位置、布局，建筑物的耐火等级和使用性质，内部的消防设施的要求逐条做出了规定。建筑设计者只能依据所要设计的建筑的状况，从规范中直接选定设计参数和指标。有人形象地将这种设计方法比作医生“照方抓药”。一般称这种设计方法为“处方式”设计。（也有的称之为“规格式”防火设计。）
２、性能化防火设计（Performance-based Fire Protection Design）
性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计，而是运用消防安全工程学的原理和方法首先制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法对建筑物的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量的预测与评估，以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。这种设计方法目前只有少数国家在特定的情况下使用。而且由于技术条件和法规体系的制约，其使用范围也还受到严格的控制。
我国现行的建筑防火设计法规体系中还没有对实施性能化防火设计作出具体规定的法规和技术标准。我国目前的工程实践中主要还是处方式防火设计。
- 我国现行的建筑防火设计法规体系简介
经过几十年的努力，我国已建立起了比较完整的建筑防火设计法规体系，对规范和指导建筑消防的各个方面活动起到了重要的作用，有效的提高了建筑的火灾防护能力，对有效的保护人民群众的生命和财产安全起到了巨大的作用。由于各项技术法规的数量相对较少、重点内容比较突出，因而执行起来就比较明确和方便，可操作性强，不仅能够满足政府行政主管部门和设计人员的实际工作需要，而且也给建筑技术的发展和进步创造了积极的法律环境。
（一）我国现行的建筑防火设计法规体系由法律、法规、规章以及行业技术标准几个层次组成。
- 法律（由国务院颁布）：
《中华人民共和国消防法》
《中华人民共和国建筑法》
《中华人民共和国标准化法》
- 法规（由国务院颁布）：
《建设工程质量管理条例》
《建设工程勘察设计管理条例》
- 规章
《实施工程建设强制性标准监督规定》（建设部颁布）
《建筑工程消防监督审核管理规定》（公安部颁布）
- 技术标准：
（1）《工程建设标准强制性条文》;
（2）通用防火设计标准：
《建筑设计防火规范》（GB50016）（简称《建规》）、
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045）（简称《高规》）、
《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222）、
《村镇建筑设计防火规范》（GBJ39）（据说已作废）；
（3）专业建筑防火设计标准：《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067）、《人民防空工程设计防火规范》（GB50098）、《石油化工企业设计防火规范》（GB50160）、《飞机库设计防火规范》（GB50284）等；
- 含有防火设计内容的专业建筑设计标准：
《图书馆建筑设计规范》（GBJ38）、《文化馆建筑设计规范》（JGJ41）、《电影院建筑设计规范》（JGJ58）、《剧场建筑设计规范》（JGJ57）、《汽车客运站建筑设计规范》（JGJ60）、《港口客运站建筑设计规范》（JGJ86）、《铁路客运站建筑设计规范》（GB50226）、《综合医院建筑设计规范》（JGJ49）、《殡仪馆建筑设计规范》（JGJ124）、《旅馆建筑设计规范》（JGJ62）、《博物馆建筑设计规范》（JGJ66）、《档案馆建筑设计规范》（JGJ25）、《商店建筑设计规范》（JGJ48）、《科学实验建筑设计规范》（JGJ91）、《托儿所、幼儿园建筑设计规范》（JGJ39）、《中小学建筑设计规范》（GBJ99）、《地铁设计规范》（GB50157）、《石油库设计规范》（GB50074）、《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156）等；
- 消防设施设计标准：
《自动喷水灭火系统设计规范》（GBJ84）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116）、《二氧化碳灭火系统设计规范》（GB50193）、《低倍数泡沫灭火系统设计规范》（GB50151）、《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》（GB50196）、《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140）等。
（二）防火规范的特点
1. 重要：防火设计直接关系到使用者的生命和财产的安全。所有这些法律、法规和行业标准都是为保障建筑的安全而制定的，是设计的重要依据，特别是规范中许多条文都属于强制性条文。每项工程、每位设计人员都必须严格遵守。
2. 分散：从上面罗列的规范可以看出，关于防火的各种规定都分散在很多本法律和规范中。由于通用规范只能给出大部分的一般性规定，对于一些特殊建筑和特定的条件，必须有相应的规范了进行必要的补充，于是造成了量大面广的现实。这给设计人员全面、准确的掌握防火规定带来了不小的难度。但从另一个侧面也表明防火设计在任何情况下都是不可回避的，都是非常重要的。
3. 繁琐：防火规范中除了大量文字性条文外，还有大量的数据规定。这些数据都是试验和经验的总结，必须认真领会和记忆，在设计中严格执行。有些设计人员在设计过程中，往往喜欢对这些数据问为什么？突破一点就不行吗？其实这些数据只是规定。除非有相应的条文规定，否则是不能突破的。就好像要求60分及格，59.9就是不及格。是一样的。在工程实际中没有必要对这些数据的合理性过多的纠缠。
（三）在实际工作中如何尽快掌握防火规范的规定
可见建筑防火设计的综合性极强的工作，涉及的领域和专业极为广泛。因此，作为一名建筑设计人员要全面的掌握，需要付出艰苦的努力。对于刚走入设计行业不久的同志来说，总感觉规范和条文比较多，条文也比较散，有大量的数据很难记忆等等，都是可以理解的。但这正说明建筑防火的重要性，需要引起高度的重视。
如何让才能尽快掌握防火规范的规定呢？我感觉有以下几点：
1. 要多看、多记，熟悉规范条文；
2. 要注意看条文说明；
3. 要注意积累和总结；
4. 有机会多学习，并向有经验的设计师请教；
只有正确领会规范的含义，在实际工作中才能够灵活的运用，保证设计出的作品是个对用户负责的好作品。
- 建筑防火设计的主要步骤：
- 明确所设计的建筑的适用的规范
首先根据所设计的工程的性质和建筑高度确定适用《高规》或《建规》。十层及十层以上的住宅和建筑高度超过24米的多层公共建筑适用《高规》。工业建筑（无论多层或高层）、单层公共建筑（无论建筑高度是否超过24米）、九层及九层以下的住宅和建筑高度不超过24米的多层公共建筑适用《建规》。
其中要注意：建筑高度与规划要求的建筑高度的计算方法有所不同。规划要求的建筑高度一般由室外地坪至女儿墙顶。防火规范指的建筑高度是由室外地坪至檐口（坡屋顶）或屋面面层。这与以前的防火规范也有所不同。
然后根据使用功能等工程信息确定所使用的相关专业规范。不同功能的建筑除了遵守通用规范外，还要遵守相应的专业规范。这些专业规范中也有防火疏散方面的条文，对不同的建筑的防火设计做出更有针对性的要求。
- 确定建筑物的耐火等级
应根据建筑物的重要性、规模、用途确定建筑物的耐火等级。《高规》、《建规》以及各专业规范中都对不同规模、用途的建筑规定了最低的耐火等级。建筑物耐火等级确定后，就为总平面布置、各层平面图布置和建筑防火分区划分、各部位建筑构件的燃烧性能和耐火极限的确定以及设备、电气专业等一系列消防设施的设计提供了依据。
对于本建筑构件的燃烧性能和耐火极限应在设计中注明，当某部位构件不能满足规范规定的耐火极限时应在防火专篇中详细说明采取哪些措施以确保其构件满足规范规定的耐火极限要求。
- 进行建筑单体的防火设计
在确定了建筑用地范围、建筑功能以及相应的规模、控制高度的情况下，开始进行单体的方案设计。实际上，建筑单体的防火设计是单体方案设计的重要组成部分，往往是与单体方案同步进行的。在考虑功能布局、空间关系和建筑造型的同时，将建筑防火的相关要求结合进去，这样设计出来的建筑作品才是一个完整的、切实可行的、好的作品。
建筑单体的防火设计主要包括合理的布置安全疏散出口和划分防火分区。
（1）划分防火分区目的：划分防火分区主要是当建筑物发生火灾时，有限地把火势控制在一定范围内，确保室内人员能安全疏散，为消防扑救工作创造条件。
（2）防火分区的类型：防火分区的类型主要分为横向防火分区和竖向防火分区两类。
横向防火分区主要是防止火灾向楼层水平方向蔓延，从而有效的控制火灾受害面积，使建筑物的其它部位免受到损坏。其主要分隔物为防火墙、防火门窗、防火卷帘等。它们能在一定的时间内有效阻止火灾蔓延。当建筑物需要有较大空间时，防火墙的存在可能会影响房间的连续性，这种情况下只能采用防火卷帘及水幕代替防火墙，以补救因不能设防火墙而出现的火灾危险。
竖向防火分区主要是防止火灾沿竖向井道迅速向上蔓延一直到屋顶，其主要分隔物有防烟楼梯间，封闭楼梯间和具有一定耐火性能的楼板等。
（3）防火分区的平面布置：建筑平面设计中，根据建筑设计防火规范中的耐火等级、使用性质、平面功能、层数、面积、楼层所处上下位置及是否设置火灾自动灭火系统等因素确定平面的防火分区，同时绘制每层的防火分区图，并注明每个防火分区的面积。
（4）建筑物的安全疏散设计
① 安全出口数量控制：一般情况下每个防火分区均须设置不少于两个安全出口，但当建筑规模较小时可根据面积、层数、疏散人数、楼层所处位置等因素设置一个安全出口，应在防火专篇中详细阐述理由及所符合规范相应条款。
②安全疏散距离的限制：在建筑设计防火规范中，针对建筑物的耐火等级、使用性质、房间所处位置等条件，分别做了较详细的规定。防火设计时应根据具体情况，分别说明各部位的安全疏散距离是否满足规范的限定值。另外还应特别注意大空间的最不利位置的安全疏散距离。这一点有时候往往被忽视。
③公共建筑楼梯、走道、疏散外门各自总宽度的计算：建筑设计防火规范中，针对建筑物内每层疏散人数，人均面积指标做了详细规定。防火设计时应根据疏散人数经过计算确定各部位的净宽度。重点是疏散楼梯间的门和梯段的净宽及建筑物底层对外出口门的净宽，并在防火专篇中详细说明计算公式中各项系数的取值及对规范的符合性。电梯（包括消防电梯）和自动扶梯都不能作为疏散的工具。
④疏散楼梯间的确定：疏散楼梯间主要有非封闭楼梯间，封闭楼梯间，防烟楼梯间等几种，在防火设计中应根据建筑物使用功能等。具体情况按建筑防火规范的规定相应设置。保证都有明确指示标志，使起火层以上人员安全疏散。
⑤消防电梯的设置：在高层建筑里，消防电梯作为一种比较特殊的消防安全装备，在设置上规范有明确的规定。当每层建筑面积不大于1500平方米时应设置一台消防电梯；当每层建筑面积大于1500平方米但不大于4500平方米时，应设2台消防电梯；当每层建筑面积大于4500平方米时，应设3台。消防电梯可与客梯或工作电梯兼用，但应符合消防电梯的要求。一般的消防电梯只是控制上与普通电梯不同，且消防电梯机房应与普通电梯机房用甲级防火门分开。
- 建筑构造的防火设计
重点部位的防火构造是建筑单体防火设计的重要组成部分，是确保建筑防火能力的重要保证。在设计过程中应特别引起重视。根据工程实践经验，应重点做好以下部位的防火构造设计：
- 防火墙：只要耐火极限不小于3小时的墙体均可作为防火墙。86年版《建规》规定防火墙耐火极限不小于4小时。新的2006版《建规》对此进行了修改，改为了3小时与《高规》统一了。这有利于规范的统一和协调，也有利于设计人员的掌握和运用。
- 各种竖向管道井：电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井，由于上下联通，极易形成烟囱效应，加速火势蔓延。因此，竖向管道井应分别独立设置；其井壁应为耐火极限不低于1.00h的不燃烧体。各种竖向管道井应每隔一定层数要进行封堵。管道井与房间、走道等相连通的孔洞应采用防火封堵材料封堵。井壁上的检查门应采用丙级防火门，以防止火势快速蔓延。
《建规》中规定“建筑内的电缆井、管道井应在每层楼板处采用不低于楼板耐火极限的不燃烧体或防火封堵材料封堵。”
《高规》中规定“建筑高度不超过100m的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2～3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。”
- 楼梯间
1) 封闭楼梯间：系指设有能阻挡烟气进入的楼梯间，一般要求不高，低层和多层建筑可以采用双向弹簧门。主要用在医院、疗养院的病房楼，设有空调系统的多层旅馆和超过五层的其他公共建筑的室内疏散楼梯。也可用于高层建筑中的裙房和除单元式和通廊式住宅外的高度不超过32m的二类建筑和12层至18层的单元式住宅及十一层及十一层以下的通廊式住宅，但楼梯间的门应采用乙级防火门。高层工业建筑的封闭楼梯间也应采用乙级防火门。
2) 防烟楼梯间：系指在楼梯间出入口处设有防排烟前室或专供排烟的阳台或凹廊等，且通向前室和楼梯间的门为乙级防火门的楼梯间。它与封闭楼梯的主要区别在于它不仅能阻挡烟气进入，而且还能把进入的烟气排出去，必须设防烟的前室。所以它的要求比较高也比较为复杂。一般主要用于高层建筑中的一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超过32m的二类建筑，以及塔式住宅和十九层以上的单元式住宅。在实际工程中，防烟楼梯间及其前室往往需要相对独立的加压风道，设计中应预先留出相应的位置。
3) 地下和地上部分的楼梯和出入口最好分设，即地下室或半地下室最好设置独立的楼梯间和直接对外的安全出口。按照规范要求：地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间。当必须共用楼梯间时，应在首层与地下或半地下层的出入口处设置耐火极限不低于2．00小时的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。
在这个问题上，很多设计人的理解和认识上是不一致的，有的将防火墙和乙级防火门设在地下室进入楼梯间的墙上，也有的将防火墙和乙级防火门设在楼梯间平台处，正确的作法应设在首层与地下室或半地下室的出入口处。而且隔墙的耐火极限不低于2．00小时即可，不一定需要按照防火墙来设计。也有不少设计人把乙级防火门改为甲级，认为这样更安全，实际也没有必要。
- 重要房间的特殊要求：存有危险物品的房间和涉及消防安全的设备机房，如变配电室、空调机房、柴油发电机房、锅炉间、消防电梯机房、消防水泵房等的门应采用甲级防火门，且房间应用耐火极限不低于2.00小时的隔墙和不低于1.50小时的楼板与其它部位隔开。
- 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；建筑物内的防火墙不宜设置在转角处。如设置在转角附近，内转角两侧墙上的门、窗洞口之间最近边缘的水平距离不应小于4m。否则应设固定窗扇或火灾时可自动关闭的乙级防火门窗。
- 防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。
- 设在变形缝处附近的防火门，应设在楼层数较多的一侧，且门开启后不应跨越变形缝。
- 室内装修防火设计
室内装修的做法应按照《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222）的要求，根据建筑物的耐火等级、建筑规模等条件选用相应燃烧性能的内装做法和材料。
单层、多层和高层建筑内部各部位装修材料的燃烧性能等级见规范的表。关键部位的材料选用应特别注意。尤其是地下室，由于疏散比较困难，各部位的装修材料的燃烧性能均为A级。
对于设有火灾自动报警装置和自动灭火系统的部位应特别注意：
3.2.3 除第3.1.18条规定外，当单层、多层民用建筑需做内部装修的空间内装有自动灭火系统时，除顶棚外,其内部装修材料的燃烧性能等级可在表3.2.1规定的基础上降低一级；当同时装有火灾自动报警装置和自动灭火系统时,其顶棚装修材料的燃烧性能等级可在表3.2.1规定的基础上降低一级，其他装修材料的燃烧性能等级可不限制。
3.3.2 除第3.1.18条所规定的场所和100m以上的高层民用建筑及大于800座位的观众厅、会议厅，顶层餐厅外，当设有火灾自动报警装置和自动灭火系统时,除顶棚外，其内部装修材料的燃烧性能等级可在表3.3.1规定的基础上降低一级。
- 建筑设备和电器的消防设计
建筑设备和电器的消防设计主要由设备和电气专业的设计师完成。作为建筑专业的设计人员，也应当尽可能地了解一些相关的常识，以便与设备和电气工程师很好的配合，共同完成整座建筑的消防设计。
建筑灭火器配置场所的危险等级应根据其使用性质、火灾危险性、可燃物数量、火灾蔓延速度以及扑救难易程度等因素确定。火灾种类应根据物质及其燃烧特性划分。灭火器配置场所所需的灭火级别应根据灭火器配置场所的保护面积，某类火灾的灭火器配置场所相应危险等级的灭火器配置基准，是否设置消火栓及灭火系统等因素经过计算确定，并在设计平面图上标明类型、规格、数量与设置位置。
建筑防火设计中除以上问题外，尚有消防灭火系统设计，电气防火设计，火灾自动报警系统设计，采暖通风防排烟防火设计等问题。
- 进行总平面防火设计
建筑总平面防火设计应根据本身及相邻建筑的火灾危险等级、建筑物性质、用途和耐火等级，综合考虑辐射热作用，扑救要求，节约用地，风向、地形环境等因素确定。各建筑物之间必须满足规范规定的防火间距要求。合理的防火间距能有效防止火灾发生时在建筑物之间蔓延，将火灾控制在一定范围内，为扑救火灾创造条件，并为消防灭火和紧急疏散提供充裕的场地。
场地内还应结合道路设计在建筑物周围合理设置消防通道，以确保发生火灾时消防车畅通无阻，迅速到达火场，及时实施扑救，为消防扑救工作及区域内的人员疏散创造便利。关于消防车道的设置，《高规》和《建规》中都有相关的章节和条文规定。消防车道宽不小于4米，净空高度不下于4米。
建筑合围的内庭园，当短边长度大于24米时，应设置消防车进入内院的消防通道。内院应设环形消防车道，或设置消防车回车场。道路及道路下的管沟应能够承受消防车的荷载。
一些特殊的建筑，如电影院、剧场、体育建筑等人员比较密集的公共建筑在总平面布置上还有更加严格的要求。应特别引起注意。
- 关于防火规范的几点个人建议：
关于楼梯间的面积是否应包含在防火分区内的问题：现在建筑规模越来越大，功能越来越复杂，给建筑的防火分区带来了很大的难度。工程实践中往往有这种情况发生：防火分区面积如果包含楼梯间就超过规范的规定了。而公共建筑的楼电梯间面积很大，出口都设有防火门。所以有些设计人员往往不把楼电梯间算在防火分区内。规范和条文说明中对此也没有明确的规定。我想按照防火分区的条件来说是不合适的。但从消防安全上说，楼电梯间的消防设施比较密集，安全性应该是有保障的。但是从规范的严谨方面来说应当给与明确的规定或解释。
关于防火门的分类：甲级防火门耐火极限为1.2小时，乙级为0.9小时，丙级为0.6小时。他们之间差距并不大。而且各个级别的防火门所用部位的规定非常分散，不易记忆。建议可否将防火门的级别减少，甚至统一用甲级防火门的要求执行。这样不仅安全有保证，而且经济上也应当能够承受。特别是往往使用防火门的部位，都是非常重要的部位，而门又是相对薄弱的部位，适当提高一些标准是合理的。
关于疏散楼梯的第一步到楼梯间门的距离：这在规范中没有明确规定。但如果距离过小开门时会影响楼梯的疏散宽度。应当给与规定。（建议不小于400mm。）
按照规范规定，地下室和地上部分的楼梯和出入口共用楼梯间时，应在首层与地下或半地下层的出入口处设置耐火极限不低于2．00小时的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。但地下室在首层的出口处的防火门距楼梯踏步第一步的距离没有明确规定。一般的建筑的楼梯间都设计得不太富裕，有时候楼梯踏步和门之间距离非常近。当遇有火灾发生时，该部位是人流最集中的地方，将十分危险。建议给与适当的规定。（如可按停留一股人流计，550mm~600mm）
- 结束语
建筑的防火设计作为建筑设计的重要内容，是一项复杂的、综合性很强的工作，涉及建筑设计的全过程，涉及各个专业、各个工种。这就要求各专业的设计人员从方案开始，到初步设计、施工图的各个阶段，对建筑防火设计作出全面、周密的考虑和决策，认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针政策，采取防火措施，防止和减少火灾危害，保障生命安全和财产损失。这是建筑设计人员不可推卸的社会责任和必须具备的职业技能和职业素质。
