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1、分类号：TU-022 密级：天津理工大学研究生学位论文 高层建筑防火功能评价指标体系研究（申请硕士学位）学科专业：技术经济及管理研究方向：风险分析与工程保险作者姓名：张力英指导教师：陈伟珂 教授2012年2月Thesis Submitted to Tianjin University of Technology for the Masters Degree Research on Evaluation Index System for Fire Protection of High-rise BuildingsByZHANG Li-yingSupervisorProfessor CHEN We
2、i-keFeb.2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津理工大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天津理工大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅
3、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘要随着高层建筑发展的多样化和功能的复杂化，传统的防火设计规范已经明显滞后于现代建筑的防火安全要求。仅在运营阶段对火灾风险进行评估不能从根本上解决防火功能设计先天不足的问题，针对这一现象，本文提出应该在设计阶段对设计方案的防火功能进行评价的思想，并针对高层建筑火灾发展的原理和特点建立了科学有效的防火功能评价指标体系。首先，对高层建筑火灾发展的场景进行了人为界定。高层建筑火灾是一个不断发展蔓延的过程，本文根据火灾发展动力
4、学的原理将高层建筑的火灾划分为初期增长、防火分区内充分发展和突破防火分区继续发展三个阶段，并针对每个场景火灾发展的特点对其所应具备的防火功能进行了分析，提出高层建筑应能有效的实现初期灭火、防火分区内控制、相邻防火分区隔断和人员安全疏散的功能。其次，利用事故树分析法总结出防火功能评价指标初集。高层建筑防火功能评价结果应能真实而科学地反映设计方案的有效性，故障树能分析出导致防火功能失效的各种直接原因和深层次原因。其中最小割集能完整地体现导致各个阶段防火功能失效的各种可能性，最小径集能体现控制火灾发展的各种措施，通过对割集和径集进行分析和归纳，能使得到的指标体系更加全面而客观。针对高层建筑防火设计应
5、具备的四个功能，本文得到的指标初集共有41个指标。最后，利用结构方程模型对指标进行优化和验证。虽然利用故障树构建的指标初集已经具备相当的完备性，但为了提高指标体系的科学性和可操作性，本文利用结构方程模型对指标进行了筛选和有效性验证。模型适配有效证明了探索性因子分析的合理性，也即验证了指标分类的合理性，将因子负荷量作为指标筛选的标准，剔除因子负荷量小于0.5的指标，保证所得到的指标都对防火功能的实现具有明显的作用效果，提高了指标体系的有效度。通过以上的研究，本文提出并论证了在设计阶段对防火功能进行评价的可行性，充分体现了全生命周期的决策思想，为高层建筑防火功能设计决策提供了一种新的思路，也可以为
6、其他功能的设计评价提供参考和借鉴。关键词：高层建筑 防火功能指标 事故树 结构方程模型 AbstractWith the diversity and the complication of function, the traditional fire prevention design specifications have significantly lagged behind the fire safety requirements. Just evaluate the fire risk in operational phase cant fundamentally solve the
7、problem that the fire prevention is insufficient. In response to this phenomenon, this paper put forward the idea that the fire prevention function should be evaluated in the design stage, and established a scientific and effective evaluation index system for the fire prevention function of the high
8、-rise buildings.First, this thesis defined the fire development scenarios of the high-rise buildings. The fire development is a process of spreading. According to the principle of the development, this paper divided the spreading into the early stage, fire fully developed in the fire compartment and
9、 the fire breaking through the fire compartment, and then analyzed the characteristics and defined the fire prevention function in each scenery. The high-rise buildings should have the fire protection function such as fighting fire in early stage, controlling fire in the fire compartment, isolating
10、the fire and ensuring the evacuation of people.Secondly, this thesis summed up the initial index system through the fault tree analysis. The evaluation result should reflect the effectiveness of the design truly and scientifically, at the same time, the fault tree can not only analyse the direct cou
11、rse but also the deep reasons. The minimal cut sets can fully reflect the various possibilities of the fire protection failure, and the minimal radius sets are the measures that can control the fire development. Through the analysis and summary for the cut sets and path sets, the index system can be
12、 much more comprehensive and objective. Based on the function that the high-rise buildings should have, this paper established 41 initial indicators.Finally, this thesis optimized and verified the validity of the index system by the structural equation model. Although the initial indicators establis
13、hed by the fault tree have had considerable completeness, in order to improve the scientific and operational nature of the system, this paper used structure equation model to optimize the indicator system. The reasonableness of the default model proved the effective of the classification of the indi
14、cators. This paper made the standardized regression weights as the criteria for optimizing the indicators. When the standardized regression weight is less than 0.5, the indicator would be eliminated. As a result, the validity of index system is improved.Through the research above, this thesis propos
15、ed and demonstrated the feasibility of the evaluation for the fire protection function in design stage, embodied the whole life cycle of decision-making thought. It not only provides a new train of thought for the fire protection but also provides some references for evaluation of other functions.Ke
16、y words： High-rise Building, Indicator of Fire Protection, Fault Tree Analysis, Structural Equation Model目 录第一章 绪论11.1 研究背景及研究问题提出11.1.1 研究背景介绍11.1.2 研究问题提出21.2 研究问题界定31.2.1 高层建筑界定31.2.2 防火功能界定41.3 本文研究目的及意义51.3.1 研究目的51.3.2 研究意义51.4 本文主要研究内容61.4.1 论文的关键问题61.4.2 论文的研究方法和技术路线61.4.3 论文的主要创新点8第二章 文献综述与
17、理论基础92.1 高层建筑火灾风险分析92.1.1 高层建筑火灾特点研究92.1.2 高层建筑火灾危害性分析102.2 防火功能的设计方案评价研究112.2.1 防火功能实现影响因素分析112.2.2 防火功能设计方案评价方法研究122.2.3 防火功能评价指标体系研究142.3 本章小结15第三章 高层建筑防火功能评价指标体系研究设计173.1 火灾发展场景描述173.1.1 火灾发展阶段及特点173.1.2 高层建筑火灾发展场景分析及功能设定183.2 防火功能评价指标体系构建研究设计193.2.1 评价指标体系构建的原则193.2.2 评价指标体系构建的依据203.2.3 评价指标体系构
18、建的方法213.2.4 评价指标体系有效性分析243.2.5 评价指标体系构建的技术路线253.3 本章小结26第四章 基于事故树分析法的防火功能评价指标初选研究274.1 事故树原理介绍274.2 事故树基本分析284.2.1 事故树的结构函数284.2.2 割集和径集284.3 高层建筑防火功能评价指标的初步建立294.3.1 初期灭火功能评价指标的初建304.3.2 防火分区内控制功能评价指标的初建384.3.3 相邻防火分区隔断功能评价指标的初建434.3.4 人员安全疏散功能评价指标的初建484.4 本章小结53第五章 防火功能评价指标的筛选确定及相关关系研究545.1 结构方程模型
19、简介545.1.1 结构方程模型产生的背景545.1.2 结构方程模型的优点555.1.3 结构方程模型的构建过程555.2 问卷的发放及回收575.2.1 问卷调查的目的及程序575.2.2 问卷数量的确定575.3 初期灭火功能评价指标确定605.3.1 模型建立605.3.2 模型的有效性验证615.3.3 指标的筛选确定及相关关系研究615.4 防火分区内控制功能评价指标确定635.4.1 模型建立635.4.2 模型的有效性验证645.4.3 指标的筛选确定及相关关系研究655.5 相邻防火分区隔断功能评价指标确定675.5.1 模型建立675.5.2 模型的有效性验证685.5.3
20、 指标的筛选确定及相关关系研究685.6 人员安全疏散功能评价指标确定705.6.1 模型建立705.6.2 模型的有效性验证715.6.3 指标的筛选确定及相关关系研究715.7 本章小结73结论与展望75参考文献77附 录81附录：历年高层建筑火灾情况统计81附录：高层建筑防火功能评价指标调查问卷84附录：某项目设计方案防火功能评价87发表论文和科研情况说明90致 谢91ii - - 1 -第一章 绪论第一章 绪论1.1 研究背景及研究问题提出1.1.1 研究背景介绍随着我国社会经济和城市化进程的不断推进，城市人口增长与城市土地资源有限的矛盾日渐突出，高层建筑凭借其节约用地、容纳人数众多等
21、特点如雨后春笋般出现并投入使用，几乎占据城市建筑面积的3040%1。高层建筑作为商业化、工业化的结果，日渐发展成一种城市现代化的标志，也是建造业主实力雄厚的象征。根据统计，我国目前共有各类高层建筑13.4万幢，其中超高层建筑（高度大于100m）2453栋。与此同时，高层建筑火灾带来的损失也呈现出上升的趋势，近年来高层建筑火灾发生频繁，给我国的国民经济和社会发展造成了极其恶劣的影响，2000-2009年高层建筑火灾情况及造成的损失如表1-1所示，部分高层建筑火灾情况见附录。究其原因，一方面是高层建筑的平面布局、立体结构及人员环境复杂，致火因素众多，火灾安全隐患大；而且由于高层建筑的烟囱效应显著，
22、一旦发生火灾，火灾蔓延速度很快，对人员疏散和财产保护造成很大的威胁和挑战。更为重要的原因在于我国高层建筑的防火设计更注重成本控制，防火功能设计与消防安全需要难以匹配，设计单位和业主不能有效地对防火方案进行科学的评价，导致在后续使用过程中防火功能不足或防火功能不能得到充分发挥，无法有效地预防并控制火灾的发生和发展以减少人员伤亡和财产损失。表1-1 2000-2009年高层建筑火灾情况Table 1.1 High-rise Building Fires Happened from 2000 to 2009年份火灾总数高层建筑火灾死亡人数受伤人数财产损失（万元）2000189185184327361
23、16633846.320012167841527061491022840.520022583151634965245920909.620032539321699969077524006.620042528041902379365822867.820052359411803266649419989.420062318811909550135919649.120071635211197950526817935.520081368351612563126375401.920091283311106036618536459.3资料来源：根据文献2-11绘制1.1.2 研究问题提出我国高层民用建筑设计防
24、火规范GB5004595（2005年版）、建筑设计防火规范等相关规范对防火设计作了相应的规定，如对建筑物的耐火等级、防火分区、安全疏散、防排烟系统、自动喷水灭火系统等功能指标的设计均规定了具体的参数，对于我国高层建筑的防火安全设计具有重大的作用的意义，为保证我国建筑火灾安全做出了重大的贡献。但是，这些规定多数是直接引自国外或根据国内已经建成的建筑状况提出的12，是一种经验性总结，而对于建筑物总体的防火功能目标并没有作出明确的规定。随着经济的迅速发展，建筑物的类型趋于多样化，其内部空间及功能模块千变万化，使规范表现出严重的滞后性；而且规范之间也存在着一些矛盾和分歧，使得设计者在很多时候不知如何适
25、用。我国传统的设计规范存在的不足主要表现在以下几个方面：1.设计方案受限每座建筑物都是独特的，其结构、用途、内部火灾危险的分布、大小都是各不相同的，居住者和使用者的素质和条件也都各异。完全照搬现行规范给定的参数和指标做出的设计方案，未必是最科学、最合理的选择。而且，要套用规范中对的参数设计，客观上限制了设计的灵活性，使建筑结构死板。2.单独设防，缺乏综合考虑现行的规范在消防给水、防排烟等方面层层设防13，单独考虑14，而未能针对各单独的建设项目统一布局各子系统，不仅可能造成消防投资的极大浪费，也可能不能良好的实现消防疏散的目的。3.不利于新技术、新材料的使用随着科学技术的突飞猛进，新技术、新材
26、料不断推陈出新，计算机和通讯技术的迅速发展，都极大的推动了防火设计的发展。而现行的处方式设计规范对很多结构材料和技术标准均做出了硬性的规定，在很大程度上限制了新产品、新工艺的开发利用15。4.条文规范之间相互对立、互不沟通由于各种原因，我国现行的各类设计方法和规范尚未形成完整而统一的系统，使得设计人员有时会无从着手，不知应以哪种规范为准。各部分之间自成系统15，不能兼顾，如若完全照搬，不仅可能导致不必要的浪费，甚至会使得整体的防火性能不能得到有效的判定。而且随着科技的不断发展，高层建筑的结构形式都发生了显著的变化，经常遇到规范中的设计空白，使其防火问题形势严峻。鉴于这种传统防火设计方法的不足，
27、我国也开始引进国外的性能化防火设计以提高建筑物的防火性能。性能化防火设计就是利用火灾安全工程学的原理，通过制定整个建筑物的防火系统需要达到的性能目标，针对所要设计建筑物的实际情况，采用各种有效方法对建筑物所具有的防火能力进行定性或定量地预测与评估，从而找到最佳的防火设计方案16。可见，性能化防火设计是一种以功能为导向的安全设计17，即通过可靠地设计手段达到工程安全性质指标的目的18。性能化防火设计一个很重要的部分就是对设计方案进行评价比较，这就促使了性能化设计方案防火功能评估的发展。防火功能的评估包括指标体系的建立和评估方法的选择两个方面。设计方案评价指标体系不仅是评估工作中的非常重要的核心内
28、容，也是评估中的基础性工作。指标体系的建立需要以广泛的调查研究和深入细致的分析综合作为基础。具体地说，就是把影响防火功能实现的主要因素归纳总结成一系列概念明确、边界清晰和便于把握的指标，并把这些指标按照内在的联系及隶属关系组织起来，构造出评估的指标体系。指标体系是否科学合理，直接关系到评估的作用和功能是否能够正常发挥，进而影响到评估能否被认可，能否提高防火安全水平的目的。因此，建立一套科学、合理的指标体系，是一项非常重要的工作。1.2 研究问题界定1.2.1 高层建筑界定高层建筑是随着国家经济的不断发展，城市人口的增多、建设用地的减少、地价的持续攀升、电梯的发明使用、钢筋混凝土等级不断增强而得
29、到发展的。近代高层建筑起源于美国，是社会经济和科学技术发展的产物，至今已有100多年的历史。大约在20世纪50年代左右，我国才能自行建造高层建筑。但之后，我国的高层建筑的发展取得了辉煌的成绩。不少高楼大厦林立而起，摩天大楼也不再是神话，已经成为中国乃至亚洲的重要景观。在不同的国家和不同的发展时期，对于高层建筑有着不同的定义。目前，世界各国对于高层建筑的分类并没有达成一个统一的标准。联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员成立于1972年，该组织按照层数和高度将高层建筑划分为四类：第一类，层数为9至16层，高度不大于50m；第二类，层数为17至25层，高度不大于75m；第三类，层数为26层至40层
30、，高度不大于100m；第四类，40层以上，高度大于100m。随着高层建筑的不断发展，我国对高层建筑的划分标准也一直在做相应的调整。我国相关法律规范对高层建筑的界定如表1-2所示。为了简化对高层建筑的统计口径，从1984年起，我国住房和城乡建设部对住宅和非住宅建筑一律以10层作为划分高层建筑的起点。本文中所指的高层建筑与我国防火设计规范中规定的范围相一致，为十层及以上的住宅建筑和高度超过24m但不高于250m的民用建筑。表1-2 我国相关法规对高层建筑的界定Table 1.2 The Definition of High-rise Building in Related Regulations时
31、间法规规定1980.10.1-1983.6.1钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定JGJ 3-79第一章第3条：适用于八层及八层以上的高层民用建筑钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构和现浇剪力墙结构。 续表1-2时间法规规定1983.6.1-1987.10.1高层民用建筑设计防火规范GBJ 45-82第1.0.3条：适用于十层及十层以上的住宅建筑（包括底设置商业服务网点的住宅）和建筑高度超过24m的其他民用建筑。第1.0.4条：不适用于单层主体建筑高度超过24m的体育馆、会堂、剧院等公共建筑以及高层建筑中的人民防空地下室。第1.0.5条：当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊的
32、防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。1987.10.1-至今民用建筑设计通则JGJ 37-87（现行为GB50352-2005）第1.0.5条：住宅建筑10层以上为高层；公共建筑及综合性建筑高度超过24m者为高层；超过100m时为超高层（现行为第3.1.2条）。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-200210层或10层以上、高度在28m或28m以上的民用建筑。资料来源：自绘1.2.2 防火功能界定功能，即使用价值，是事物或方法所能发挥的有利作用。在人类的设计发展过程中，注重功能一直是一条贯穿其中的主线19。功能主义者认为设计的风格和形式应该依赖于功能，而非功能依赖于形式，设计
33、将始终遵行“满足人们的功能需求”这个首要准则。各学者对防火功能目标进行了相应的界定，如表1-3所示。表1-3 学者对防火功能目标的界定Table1.3 The Design Features for Fire Protection学者防火功能目标蒙慧玲（1）防止火灾的发生或蔓延、火灾增长与扩散；（2）保护建筑物内的居民免受火灾影响；（3）减少火灾破坏性； （4）保障消防队的灭火救援行动。李斌（1）将火灾隐患降至最低；（2）能最快了解火情并利用消防设施自动灭火；（3）保证建筑结构的耐火强度，以保证人员的安全疏散。杨高尚人员能不受到火灾中烟气和火焰热的侵害，任何人都能从任何位置安全到达疏散通道朱杭
34、总体目标（1）保障建筑物人员的逃生安全和进行搜救的消防人员的安全；（2）保障火灾不因结构的破坏而蔓延至其他区域；（3）减小建筑火灾损失。功能目标（1）某些部位的结构构件或子结构及结构整体在火灾发生后的一定时间内不能坍塌，以保证人员有足够的时间逃生，消防人员有足够的时间灭火。（2）某些部位的结构构件或整体结构在火灾下不能产生或尽量减小影响继续使用的变形或倒塌，使火灾后的结构功能尽快恢复，减小间接经济损失。性能要求（1）结构构件在火灾发生后一定时间内，有足够的承载力。（2）整体结构在火灾发生后一定的时间内，有足够的承载力。资料来源：根据文献20-23绘制由以上的研究可以发现，防火功能的目标主要在于
35、通过合理的设计工程方案来减少财产损失和人员伤亡。本文中将防火功能界定为：（1）能够保证人员的安全疏散；（2）能够积极地灭火，有效地防止火灾的发展和蔓延；（3）保证建筑结构的稳固，减少财产损失和利于恢复。1.3 本文研究目的及意义1.3.1 研究目的论文通过对相关研究的分析与总结，针对高层建筑火灾的特点及危害性，根据火灾发展的原理，通过事故树分析法初选、结构方程模型筛选和有效性验证的过程建立了一套能全面反映高层建筑防火功能的评价指标体系。旨在通过该体系指导设计单位和建设单位对高层建筑防火功能的设计方案进行比选，减少项目运行过程中由于防火功能不足导致的各种风险和损失。1.3.2 研究意义1.为防火
36、功能设计方案评价提供有效工具本研究利用事故树，通过分析最小割集和最小径集初步总结出高层建筑的防火功能指标，利用结构方程模型验证了指标的有效性并分析了指标的重要度，为业主和设计单位性能化防火设计方案的评价提供一套有效的指标体系，减少决策的主观性和盲目性，具有一定的理论价值。2.为设计方案选择提供了一种新的思路在设计阶段对高层建筑的防火功能进行评价，体现了全生命周期的决策思想，减少了在运营阶段为了弥补设计不足而引起的各种费用和损失，有利于减少项目的全生命周期费用。这种思路不仅适用于高层建筑防火功能的设计，而且可以启发其他楼宇项目关于功能设计方案的前期评价研究。3.为保险行业制订合理的保险费率提供科
37、学依据随着高层建筑，尤其是高层公共建筑的兴起，业主一般要为其建筑缴纳火灾保险。保险公司要确定合适的保险费率首先要科学地对高层建筑应对火灾风险的能力进行评估并充分估计其损失期望值，而指标体系是评估的基础工作。4.为性能化设计规范的制订提供参考并奠定基础对设计方案进行性能化评估，不仅可以解决在建项目的防火功能设计有效性问题，还可以为以后其他建设项目的防火功能设计提供参考和借鉴。从长远发展来看，由于现行设计方法的不足，性能化防火设计成为发展的必然趋势，性能化防火设计规范的建立也势在必行。而任何规范的建立都要有大量的理论研究和经验总结作为准备，本文研究的评价指标体系将能为性能化防火设计数据库提供信息，
38、进而对防火设计规范的建立起到一定的推动作用。其作用如图1-1所示。图1-1 防火性能概念及发展进程Fig.1.1 The Concept and Development Process of Fire Prevention资料来源：自绘1.4 本文主要研究内容1.4.1 论文的关键问题合理地设置高层建筑防火功能指标，对于火势的控制和减少人员财产损失具有重要的意义。本文运用事故树分析法和结构方程模型得到影响火灾发展的功能评价指标，解决了设计方案防火功能评价重点不突出的问题。1.评价指标的选取及有效性分析要使得到的指标能用于对高层建筑防火功能进行评价，首先要保证各指标因素对高层建筑防火总目标的实现
39、具有重要的作用。选择合适的理论和方法对指标进行筛选并对指标的有效性进行验证是保证评价结果客观准确的关键。2.指标间关系的确定防火功能的评价是一项系统工作，其评价指标之间必然也有一定的区别和联系，如何科学地确定指标的重要度和指标之间的相关关系对于方案设计具有重要的影响。1.4.2 论文的研究方法和技术路线本文通过指标初选、指标筛选和指标有效性验证三个过程构建了一套高层建筑防火功能评价指标体系，用到的主要方法包括事故树和结构方程模型。论文的研究框架及技术路线分别如图1-2、图1-3所示。1.事故树事故树分析法是安全系统工程中常用的一种分析方法，它将可能发生的事故及其导致事故发生的各种原因之间的逻辑
40、关系以树形图的方式表示出来，能够为制定安全决策提供可靠依据。本文利用事故树对导致高层建筑防火功能失效的原因进行演绎，不仅可以找出系统失效的直接原因，而且可以通过逐层分析找出其深层次原因，使识别出的危险源全面而客观，进而保证了评价指标体系建立的全面性。2.结构方程模型结构方程模型是整合了因素分析和回归分析这两大当代统计技术的一种分析工具，它包含方差分析、回归分析、路径分析和因子分析，不仅可以分析变量之间的多重线性问题，而且可以分析变量之间的因果关系。本文利用结构方程模型对评价指标体系进行验证性因子分析，不仅通过模型拟合验证了准则层与指标层之间的因果关系，而且通过分析对指标进行了筛选和有效性检验。
41、图1-2 本文研究框架图Fig.1.2 The Framework of the Thesis资料来源：自绘图1-3 本文技术路线图Fig.1.3 The Technicalline of the Thesis资料来源：自绘1.4.3 论文的主要创新点本文参考并借鉴了大量相关文献的研究成果，但也在其他学者的研究基础上有了相对的发展。1.在设计阶段对高层建筑的防火功能进行评估目前，对于高层建筑防火的研究多集中在运营阶段对火灾危险性的评价，鲜有在设计阶段对方案的防火功能进行评价的文献和方法。在设计阶段进行防火功能评估，可以及时发现设计缺陷并修改，不仅能节约成本、缩短工期，也有助于减少后期运营的风险
42、，避免项目建成后为了追加功能而造成再投资。2.利用结构方程模型筛选指标并验证指标的有效性目前，学者对指标的研究确定多集中在层次分析等定性方法，本文在利用事故树分析、专家咨询初步确定指标体系的基础上又通过结构方程模型对指标体系的有效性进行了定量筛选和理论验证，使指标的可靠性和可操作性更强。- 93 -第二章 文献综述与理论基础第二章 文献综述与理论基础2.1 高层建筑火灾风险分析2.1.1 高层建筑火灾特点研究要对高层建筑的防火功能进行设计，就要先了解高层建筑火灾的特点，只有对其特点进行深刻的剖析和总结，才能寻求有效的方法及措施，尽量在根源上避免其发生。高层建筑火灾的特点有如下几个方面：1.可燃
43、物多，火灾荷载大随着经济的迅速发展和人民生活水平的快速提高，高层建筑功能的综合性逐渐增强，购物、娱乐、餐饮、住宿等多种使用功能兼备，而且目前国内很多高层建筑追求外表美观的同时注重内部装饰和装修，使可燃物增多，火灾荷载增大，燃烧时间增长，蔓延速度加快，增大了内攻外控的难度。2.竖井、管道多，火势蔓延速度快鉴于功能的需要，高层建筑都配备有楼梯间、电梯井、排气道等各种竖井，导致烟囱效应显著。如果处理不当，这些竖井很有可能成为火灾蔓延及烟雾流动的通道，从而形成立体火灾。根据实测，发生火灾时，烟气的水平流速一般为0.30.8m/s，垂直流速为24m/s，这意味着在不采取任何防火措施的情况下，只需要不到1
44、分钟的时间烟气就可以从一幢百米高楼的底层蔓延扩散到顶层 24。3.主体建筑层数多，人员密集，安全疏散困难目前，我国的高层建筑主要有住宅楼、商业楼、办公楼、医院、宾馆等，人员密度较高。火灾发生后，普通电梯不能用作安全疏散，消防电梯主要为消防队员专用，使得楼梯成为人员垂直疏散的唯一通道25。由于高层建筑中人员分布比较密集且人员疏散时一般沿着烟火蔓延的反方向进行，进一步增加了疏散的难度。4.灭火救援难度大首先，一般的曲臂云梯消防车的高度只有2427米，且价格昂贵、体积庞大，在一般的地段无法使用。其次，消防人员的登高灭火能力有限，一般情况下消防员在负荷灭火设施进行灭火时攀登到7、8层时便已疲惫不堪。因
45、此，依靠消防队员对高层建筑进行灭火时要立足于室内的消防给水设施23。再次，灭火用水量大，供水困难也成为灭火的难题之一。高层建筑火灾顽固性以及灭火救援困难的特点使高层建筑的防火功能设计成为亟待解决的问题。为了保证消防安全，在对高层建筑的防火功能进行设计时要坚决贯彻落实“以防为主，防消结合”的方针，选择合理有效的设计方案，在保证人员安全疏散的同时实现对火灾发展的控制。2.1.2 高层建筑火灾危害性分析1.人员伤亡（1）火焰烧伤。人体所能承受的极限温度为65，当超过这个温度时，人体的皮肤组织就会被烧伤。空气温度与人体临界忍耐时间的关系如表2-1所示。表2-1 空气温度与临界忍耐时间关系Table 2.1 The Relationship between Air Temperature and Human Endurance Time空气温度（）临界时间空气温度（）临界时间65一段有限的时间12015分钟7560分钟1405分钟10030分钟1751分钟资料来源： 根据文献26绘制（2）浓烟窒息。燃烧过程会产生大量的烟气，烟气中所含的固体颗粒和液滴决定烟气的浓度，距离火源的远近决定烟气的温度。当人吸入高浓度的烟气后，会阻塞气管和支气管，造成呼吸衰竭。人体对烟气的耐受极限如表2-2所示。表2-2 人体对烟气的耐受极限Table 2