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消防与生命安全设计

本技能为建筑设计实践提供专业级的消防与生命安全设计知识。 内容涵盖建筑师在消防策略中的职责、防火分隔、疏散设计、结构防火保护、排烟控制和主动消防系统。所有尺寸均采用公制单位，并在标准惯例要求时附上英制单位。

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第 1 节：制定消防策略

建筑师的职责

建筑师是建筑设计中消防策略的主要协调者。 消防工程师提供专业分析（计算消防模拟、结构消防工程、排烟控制设计），而建筑师负责从设计最初阶段起将消防安全融入建筑概念。

消防安全不是附加项。将消防保护视为事后补充的建筑会面临：空间品质受损（为扩大走廊而牺牲可用空间）、成本增加（原本可以通过更好的规划避免的防火等级构造被追加），以及使用者风险（疏散路径过长、难以理解或难以维护）。

消防安全目标

1. 生命安全： 确保所有使用者都能在环境变得无法忍受之前疏散，或到达安全地点。这是首要目标，不容妥协。

2. 财产保护： 将火灾损害限制在起火区域或指定防火分区内。与保险、业务连续性和历史建筑保护相关。

3. 业务连续性： 设计系统，尽量减少火灾事件后的停运时间。对以下场所尤为重要：医院（就地防护）、数据中心、制造设施和关键基础设施。

4. 环境保护： 防止火灾造成土壤、水和空气污染。与以下场所相关：化学品储存设施、废弃物处理设施、临近水道的场地。

5. 消防员安全： 为消防服务作业提供安全通道。消防电梯井、湿式／干式立管、消防指挥中心、充足的供水。

规范性与性能化方法

规范性方法：

• 直接遵循规范条款（IBC、Approved Document B、NBC 等）
• 优点：直接明了、易于理解、具有可辩护性
• 局限：可能过于保守，可能无法解决新颖的建筑布局，也不考虑特定建筑的使用模式

性能化方法：

• 制定消防安全目标、定义设计火灾场景，并通过工程分析证明能够达到目标
• 方法：计算消防模拟（FDS、CFAST）、疏散模拟（Pathfinder、STEPS、Simulex）、结构消防分析（采用火灾曲线的有限元分析）、排烟控制分析（CFD）
• 优点：可优化设计、适应复杂几何形状，并提供更准确的风险评估
• 局限：需要专业消防工程师、同行评审，以及 AHJ 接受

混合方法（最常见）：

• 大多数条款遵循规范性规范
• 对特定挑战采用性能化分析：中庭排烟控制、延长疏散行程距离、降低耐火时限、替代疏散策略

消防策略报告内容

消防策略报告（也称消防安全策略、消防工程报告或消防安全设计依据）应包括：

1. 建筑描述：用途、占用情况、结构、几何形状
2. 适用规范和标准
3. 设计火灾场景（规模、位置、增长速率）
4. 防火分隔策略和耐火时限表
5. 疏散方式：行程距离、出口宽度、疏散策略
6. 火灾探测和报警设计
7. 自动喷水灭火／灭火系统范围
8. 排烟控制策略
9. 结构防火保护规范
10. 消防服务通道和设施
11. 建筑管理中的消防安全措施
12. 图纸：防火分隔平面图、疏散平面图、消防服务通道平面图

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第 2 节：防火分隔

目的

防火分隔将建筑划分为不同区域，在规定时间内限制火势和烟气蔓延，从而让人员疏散、减少财产损失，并为就地避险策略提供安全区域。

防火分区面积

IBC（美国）：

• 大多数使用类别没有明确规定防火分区的最大面积（由建筑类型和每层面积控制）
• I-2 烟气分区：每个烟气分区最大为 2090 m²（22,500 ft²），依据 IBC 407.5.1
• I-3 烟气分区：最大为 2090 m²（22,500 ft²），依据 IBC 408.6

BS 9999（英国）： 根据风险类别划分的防火分区最大面积：

风险类别	防火分区最大楼面面积	最大尺寸
A1（低风险）	8,000 m²	无限制
A2	4,000 m²	无限制
B1	2,000 m²	无限制
B2	1,000 m²	无限制
C1（低风险睡眠场所）	2,000 m²	无限制
C2	1,000 m²	无限制
C3（高度依赖护理）	1,000 m²	无限制

Approved Document B（英格兰和威尔士）： 根据用途类别划分的防火分区最大面积：

用途类别	高度 < 18 m	高度 >= 18 m
住宅（公寓）	无限制*	无限制*
办公室	2,000 m²	2,000 m²
商店/商业	2,000 m²	2,000 m²
集会/娱乐	2,000 m²	2,000 m²
工业	2,000 m²	2,000 m²
仓储	1,000 m²	1,000 m²

（*公寓：每套住宅均为一个防火分区；公共走廊/楼梯须采取防护措施）

耐火构造类型

防火隔墙（IBC 707）：

• 从楼板延伸至上方楼板或屋面板的底面（屋面板，而非吊顶）
• 用途：使用类别分隔、出口围护、竖井围护、水平出口
• 支撑：必须由耐火极限不低于其自身的构造支撑
• 连续性：所有接缝、贯穿部位和开口都必须采取防护措施

防火分隔墙（IBC 708）：

• 可终止于具有耐火性能的楼板/吊顶或屋面/吊顶组合构造的底面
• 用途：住宅单元分隔、睡眠单元分隔、走廊墙
• 要求低于防火隔墙（若吊顶具有耐火性能，可终止于吊顶处）

防火墙（IBC 706）：

• 结构独立（即使任一侧结构倒塌，防火墙仍能保持直立）
• 从基础延伸至屋面（穿过屋面，除非屋面具有耐火性能）
• 在规范用途上划分为独立建筑
• 耐火极限：2 小时（A、B、E、F-2、M、R、S-2、U），3 小时（F-1、H-3/4/5、S-1），4 小时（H-1、H-2）

防烟分隔（IBC 709）：

• 从楼板至楼板、从外墙至外墙的连续隔层
• 采用防烟构造，风管贯穿处设置防烟阀
• 最低耐火极限为 1 小时
• 用途：I-2 烟气分区、I-3 烟气分区、门诊护理烟气分区

防火门耐火等级

IBC/UL 体系（美国）：

应用场景	门的耐火等级	墙体耐火等级
防火墙开口	3 小时	4 小时
防火墙开口	1.5 小时	2 小时
防火隔墙——出口围护	1.5 小时	2 小时
防火隔墙——出口围护	1 小时	1 小时
防火隔墙——使用类别分隔	1.5 小时	2 小时
防火隔墙——使用类别分隔	0.75 小时	1 小时
防火分隔墙——走廊	0.33 小时	0.5 小时
防火分隔墙——走廊	0.33 小时	1 小时
防烟分隔	0.33 小时	1 小时

英国标准/欧洲体系：

等级	完整性（分钟）	隔热性（分钟）	典型用途
FD30	30	--	走廊门、公寓入户门
FD30S	30 + 防烟	--	走廊门（带防烟密封条）
FD60	60	--	楼梯间门、防火分区墙
FD60S	60 + 防烟	--	受保护前室门
FD90	90	--	高风险区域
FD120	120	--	特殊用途
FD30/FD60 + 隔热	30/60	30/60	需要满足隔热标准的场所

防火门五金及铁件

• 自动闭门装置：顶部闭门器（EN 1154 / UL 228），所有防火门均必须安装；最小闭门力应符合无障碍要求
• 膨胀密封条：在门槽或门边安装 10 mm x 4 mm 或 15 mm x 4 mm 的密封条；温度达到 150-200°C 时膨胀，以封闭门与门框之间的缝隙
• 防烟密封条（冷烟）：在门头和门框两侧安装柔性叶片式或刷式密封条；FD__S 等级的防火门和 IBC 防烟门必须安装
• 铰链：钢制平开铰链，每扇门至少安装 3 个；防火门不得使用上升式铰链
• 锁具和插销：不得影响防火等级；通常作为防火门组件的一部分进行测试
• 常开装置：连接至火灾报警系统的电磁常开装置；报警或断电时释放，随后由闭门器关闭门
• 紧急出口五金：防火等级的紧急出口横杆或触压板（IBC 要求在人员负荷 > 50 的集会场所和教育场所出口门上安装）

玻璃防火隔断

防火玻璃类型：

类型	完整性	隔热性	最高等级	应用
夹丝玻璃（6 mm）	是	否	60-90 min	许多司法辖区已弃用；仅限小型观察窗
硼硅酸盐玻璃	是	否	60-120 min	防火观察窗，面积有限
陶瓷玻璃	是	否	60-180 min	防火屏、裙墙板、大型面板
膨胀凝胶玻璃	是	是	30-120 min	完整防火隔断、走廊墙、门厅屏风

• 仅具完整性的玻璃可阻止火焰和热气通过，但会辐射热量。为避免逃生路线受到辐射热，面积受到限制。
• 隔热玻璃（层间填充膨胀凝胶）可同时阻隔火焰和辐射热。可用于完整防火隔断，包括逃生路线中的隔断。

防火封堵（贯穿孔洞密封）

防火等级构件上的每处贯穿孔洞都必须使用列名认可的防火封堵系统密封：

• 管道贯穿处： 膨胀型管道防火圈（用于可燃管道——PVC、PE、PP）；矿棉 + 膨胀型密封胶（用于带保温层的金属管道）
• 电缆贯穿处： 膨胀型封堵块、腻子或封堵枕；大型电缆束使用电缆穿隔框架
• 风管贯穿处： 防火阀（仅具完整性）或防火/防烟阀（具完整性 + 防烟密封）；等级应与墙体等级相匹配
• 结构接缝： 防火等级接缝密封胶（硅酮或膨胀型），并以矿棉作衬垫

空腔防火隔断：

• 隐蔽空间（天花板上方、墙体内部）必须设置，以防火灾在不可见处蔓延
• 空腔防火隔断之间的最大距离：任意方向均为 20 m（ADB）；IBC 第 718 节要求，在可燃结构的楼板/天花板空间内设置挡烟隔断，最大面积为 280 m²（3,000 ft²）
• 在伸入隐蔽空间的防火分区墙/楼板交接处设置

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第 3 节：疏散设计

疏散楼梯数量

IBC（美国）：

• 根据使用人数、行走距离和楼面面积确定
• 每层至少设置 2 个出口（小型、低危险空间可按表 1006.2.1 的规定适用单出口例外）
• 每层人员数量为 501-1,000 时设置 3 个出口；> 1,000 时设置 4 个出口

BS 9999 / Approved Document B（英国）：

• 对于某些使用类型，建筑高度不超过 11 m（ADB）且楼面面积和行走距离有限时，允许设置单座楼梯
• 楼梯数量根据从任意地点到最近楼梯的最大行走距离以及楼梯容量计算确定

疏散距离——国际对比

IBC（美国），设置自动喷水灭火系统：

使用性质	单向	任意方向
A	--	76 m（250 ft）
B	--	91 m（300 ft）
R	--	76 m（250 ft）
S-2	--	122 m（400 ft）

BS 9999（英国），风险类别 B1（办公场所，普通风险）：

疏散路线	仅单向	多个方向
未设置自动喷水灭火系统	18 m	45 m
设置自动喷水灭火系统	27 m	60 m

批准文件 B（英格兰和威尔士）：

用途类别	单向	多个方向
办公室（2b）	18 m	45 m
商店（4）	18 m	45 m
集会场所（5）	15 m	32 m
住宅（公寓）	9 m（走廊为 7.5 m）	--（公寓走廊内单向通往楼梯）
工业（6）	25 m	45 m
仓储（7a）	25 m	45 m

**对比说明：**英国的疏散距离明显短于 IBC，因为英国通常不会像 IBC 那样强制要求设置自动喷水灭火系统（喷淋系统带来的距离增量是对基础距离的特定延长，而非几乎普遍适用的要求）。设置喷淋系统后，英国允许的距离会增加，但仍短于 IBC。

楼梯宽度计算

IBC 方法：

• 楼梯每名使用者按 7.6 mm（0.3 in）计算
• 其他疏散构件每名使用者按 5.1 mm（0.2 in）计算
• 楼梯最小宽度：使用者达 50 人时为 1118 mm（44 in）；少于 50 人时为 914 mm（36 in）

BS 9999 / ADB 方法：

• 根据每层人数和服务楼层数确定楼梯宽度
• ADB 表 5：同时疏散时，楼梯宽度应满足除首层外的总人数
• BS 9999 表 13：按单位宽度计算疏散流量（宽度为 1100 mm 的楼梯，每分钟每 0.6 m 宽度可疏散 1 人）

楼梯最小宽度：

标准	最小宽度
IBC（一般情况）	1118 mm（44 in）
IBC（少于 50 人）	914 mm（36 in）
ADB / BS 9999	1050 mm（墙间净宽；每层最多 150 人）
ADB / BS 9999	1100 mm（每层 151–200 人）
DIN 18065（德国）	1000 mm（住宅）；1200 mm（公共场所）

防护楼梯间

疏散楼梯必须设在具有耐火等级的围护结构内，以保护疏散人员：

• IBC 出口楼梯间围护结构（第 1023 节）：

  • 连通 4 层或更少楼层时，围护结构耐火极限为 1 小时
  • 连通超过 4 层时，围护结构耐火极限为 2 小时
  • 开口防护设施：2 小时围护结构配 1 小时防火门；1 小时围护结构配 0.75 小时或 1 小时防火门

• ADB 防护楼梯间：

  • 墙体：耐火极限与建筑物的耐火时长相同（根据高度为 30–120 min）
  • 防火门：至少为 FD30S（自闭、烟密封）
  • 通风：楼梯顶部设置 1.0 m² 自然通风口（或采用机械加压），适用于高度超过 18 m 的建筑物

消防救援竖井

建筑高度超过 18 m（英国）或超过 23 m / 75 ft（IBC 高层建筑）时必须设置：

• **消防电梯（消防员电梯）：**轿厢最小尺寸为 1100 x 1400 mm（英国 BS EN 81-72）；配备主电源和备用电源（发电机）；电梯井底和层站防水；控制装置可切换至消防服务模式
• **消防救援前室：**最小面积为 5 m²（英国）；每层均设耐火围护结构（2 小时墙体、FD60S 防火门）；内设干式或湿式立管出水口
• **干式立管：**直径 100 mm 的上升主管，地面层设进水口，每层设出水口；适用于高度为 18–60 m 的建筑物（英国）。消防部门在地面层连接消防泵车。
• **湿式立管：**始终充水并加压的系统；适用于高度超过 60 m 的建筑物（英国），或按 IBC 立管要求设置（高层建筑出口楼梯间内设 I 类立管）

剪刀式楼梯

同一结构竖井内的两部相互交错的楼梯，以耐火构造分隔：

• 每部楼梯均独立于另一部楼梯进行耐火分隔（1 或 2 hr）
• 每层的每部楼梯均设有独立的防烟前室
• 常见于场地限制导致无法设置两个独立楼梯核心筒的高层住宅建筑
• IBC：只有在每部楼梯均有独立的出口通道，且分隔构造符合出口围护要求时，剪刀式楼梯才视为独立出口
• UK/BS 9999：如能证明一部楼梯失效不会影响另一部楼梯，则可接受

残障人士避难区

为无法使用楼梯的人员提供的临时安全区域：

• 位置：每个疏散楼梯每层的楼梯平台处（IBC Section 1009.3；ADB Section 4）
• 尺寸：每个轮椅位置至少 900 x 1400 mm（IBC：净空地面空间为 760 x 1220 mm / 30 x 48 in）；不得占用楼梯出口通道
• 通信：与消防指挥中心／楼宇管理系统连接的双向对讲机（IBC Section 1009.8）
• 数量：每层每部楼梯至少一个；若该层人数 > 200，则每层设两个
• 按 IBC 例外条款，全楼设有自动喷水灭火系统的建筑无需设置（发生紧急情况时，人员根据紧急疏散计划使用电梯疏散）
• 标识：国际无障碍标志 + “救援协助区域”

疏散策略

同时疏散：

• 警报响起后，所有人员立即疏散
• 适用于大多数建筑类型（办公、零售、教育）
• 总疏散时间必须小于可用安全疏散时间（ASET > RSET）

分阶段疏散：

• 首先疏散起火楼层及其上一层
• 其余楼层依次疏散（先疏散起火楼层以上楼层，再疏散以下楼层）
• 常见于高层办公楼；需要具备分区广播功能的语音／警报通信系统
• 至少需要：自动喷水灭火系统、烟雾探测、楼层间防火分隔、语音警报

水平渐进式疏散：

• 人员穿过防火／防烟屏障，水平移动到同一楼层的相邻防火分区
• I-2（医院）和 I-3（拘留场所）的标准做法——就地防护
• 每个防烟分区的容量必须能容纳本分区人员以及一个相邻分区的人员
• 根据 IBC 407.5.1，防烟分区最大面积为 2090 m² (22,500 ft²)

留守原地（住宅）：

• UK 住宅疏散策略：未受火灾影响的公寓住户留在公寓内（每套公寓均为一个防火分区）
• 受火灾影响的公寓住户经由受保护走廊和楼梯逃生
• 要求：公寓入口门具有耐火性能（FD30S）、走廊／前室墙体具有耐火性能、楼梯间设防火围护、公共区域安装自动探测器
• 格伦费尔火灾后的审查：除留守原地策略外，还要求具备同时疏散能力作为备用方案（Building Safety Act 2022）

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第 4 节：结构防火保护

耐火时限

IBC Table 601（完整表格见 building-codes SKILL.md 第 2 节）

ADB / BS 9999 最低耐火时限：

建筑高度	住宅	非住宅
Up to 5 m	30 min	30 min
Up to 11 m	30 min	60 min
Up to 18 m	60 min	60 min
Up to 30 m	90 min	90 min
Over 30 m	120 min	120 min

防护方法

钢筋的混凝土保护层：

• 通过钢筋上方的最小混凝土保护层实现耐火性能
• 保护层厚度为 20 mm：耐火等级（FRR）约为 1 小时（取决于构件类型和荷载）
• 保护层厚度为 25 mm：约为 1.5 小时
• 保护层厚度为 35 mm：约为 2 小时
• 保护层厚度为 50 mm：约为 3-4 小时
• 依据 Eurocode 2-1-2、ACI 216.1 或 BS 8110 Part 2

膨胀型涂料（用于结构钢的薄膜型涂料）：

• 以类似油漆的涂层形式涂覆（干膜厚度为 0.25-5 mm）
• 在 200-250°C 时膨胀至原厚度的 20-50 倍，形成隔热炭层
• 可达到的耐火等级：30-120 分钟（部分产品可达 180 分钟）
• 优点：涂层薄，可保留外露钢材的美观；可在场外或现场涂覆
• 局限：需要受控的施工条件；部分产品易受潮湿影响；需要预留维护空间以便重新涂覆（典型使用寿命为 25 年）
• 规格：根据耐火等级和钢构件的截面系数（Hp/A）确定干膜厚度（DFT）；Hp/A 越高（钢材越薄），所需涂层越厚

板材包覆：

• 硅酸钙板（例如 Promat）：厚度为 15-60 mm，可达到 30-240 分钟的耐火等级（FRR）
• 蛭石/石膏板：厚度为 12-50 mm，可达到 30-180 分钟的耐火等级（FRR）
• 优点：精确、稳定，具有工厂级饰面；可在任何天气条件下安装
• 局限：结构构件周围会形成可见的箱形轮廓；复杂几何形状的安装耗时较长

喷涂式防火保护（SFRM）：

• 水泥基（波特兰水泥 + 矿物骨料）：密度为 240-350 kg/m³
• 矿物纤维（矿渣棉 + 水泥粘结剂）：密度为 190-320 kg/m³
• 典型厚度：10-40 mm，可耐火 1-3 小时
• 优点：施工速度最快，适用于复杂几何形状，单位耐火等级成本最低
• 局限：饰面粗糙（必须隐藏在吊顶上方），需要控制喷涂飞溅；无法在约 4°C 以下施工；外露时容易损坏

混凝土全包覆：

• 用混凝土将钢构件完全包覆
• 根据保护层厚度，可提供 2-4 小时的耐火等级（FRR）
• 自重较大、成本较高，在现代建筑中很少单独用于防火保护
• 在需要钢-混凝土组合结构作用的场合仍很常见

大体积木材防火设计

炭化法（Eurocode 5-1-2 / NDS/AWC）：

• 软木（云杉、松木、冷杉）的标准炭化速率：0.65 mm/min
• 胶合木/交叉层压木（CLT）的炭化速率：0.65-0.70 mm/min
• 零强度层：炭化线以下 7 mm（木材受热但未炭化，强度会降低）
• 有效剩余截面 = 原截面 - 炭化深度 - 零强度层

设计流程：

1. 确定所需耐火时间（例如 90 分钟）
2. 计算炭化深度：0.65 mm/min × 90 min = 每个受火面 58.5 mm
3. 加上零强度层：58.5 + 7 = 每个受火面 65.5 mm
4. 剩余截面 = 原截面 - 每个受火面 65.5 mm
5. 验算剩余截面在火灾荷载组合下的结构承载力（通常为恒载 + 0.5 × 活载，低于常温设计荷载）

IV-A 型（封装式大体积木材）：

• 大体积木材的所有表面均由不燃材料保护
• 通常采用 2 层 16 mm（5/8 in）X 型石膏板（总厚度 32 mm）
• 石膏板可在木材开始炭化前提供约 60 分钟的保护
• 总耐火时间 = 石膏板保护时间 + 剩余木材承载能力

IV-C 型（外露式大体积木材）：

• 木材可完全外露；耐火性能仅依靠加大截面尺寸实现
• 建筑设计优势：温暖的外露木材美感
• 需要采用更大的木材尺寸，以考虑完全炭化

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第 5 节：烟气控制

目的

烟气是建筑火灾中的首要致死原因。烟气控制系统可在疏散所需的时间内，维持逃生路线和有人使用的空间处于可生存条件。

自然排烟系统（NSHEV——自然排烟排热通风）

尺寸设计：

• 一般原则：有效通风面积为蓄烟区地面面积的 5%，或每 200 m² 地面面积配备 1.5 m² 通风面积（取较大值）
• 蓄烟区深度：从天花板到烟层底部至少为 3 m（10 ft）（确保烟层下方的净空高度高于 2.5 m，以保障人员安全）
• 进气口：低位开口面积至少应等于排烟口面积
• 位置：蓄烟区最高处（屋顶排烟口、高位窗户）

自动开启：

• 触发方式：烟雾探测（最常见）、易熔连接件（热触发）、火灾报警信号
• 手动控制：在地面层和排烟通风口旁设置手动释放装置
• 故障安全：断电时开启（除非风力／天气因素要求默认关闭）

机械排烟

• 排烟量：根据设计火灾规模和烟气产生率，通过消防工程分析确定
• 典型排烟量：走廊排烟每小时换气 4–10 次；中庭和大容积空间需要更高的换气量
• 风机：按照 EN 12101-3，至少应达到 300°C、持续 60 分钟的耐温要求；或达到 400°C、持续 120 分钟的要求（适用于火灾持续时间较长的情况）
• 风管：应具备耐火性能，或设于耐火竖井内；防火分隔边界处应设置风阀
• 补风：必须补充排出的烟气量；通常在低位设置进风口，补风量为排烟量的 75–80%，以维持火灾区域内的轻微负压

楼梯间和前室加压

• 在疏散楼梯间和前室维持正压，以防止烟气渗入
• 压差：所有门关闭时为 50 Pa（0.2 in w.g.）（BS EN 12101-6）；最低 12.5 Pa，最高 87 Pa（IBC）
• 开启门扇处的气流速度：至少为 0.75 m/s（部分规范要求 1.0 m/s），以阻止烟气流动
• 风机选型：应考虑气流通过关闭的门和墙体的泄漏，以及火灾楼层有一扇门开启时的情况
• 开门力：加压系统运行时，门把手处的开门力不得超过 133 N（30 lbf）（IBC 1010.1.3）
• 补偿措施：采用变速风机或泄压风阀，以应对门的开启／关闭

挡烟垂壁和防火卷帘

挡烟垂壁（固定式或自动式）：

• 从天花板垂下的织物屏障，用于将烟气限制在指定蓄烟区内
• 展开方式：依靠重力（故障安全），或根据烟雾探测信号由电机驱动
• 下降时间：通常为 30–60 秒，直至完全展开
• 等级：符合 EN 12101-1（D 级适用于常温挡烟屏障，DH 级适用于高温烟气）

防火卷帘：

• 钢制或复合材料卷帘／滑动卷帘，用于实现防火分隔
• 耐火等级：1–4 小时（完整性）；部分产品还具备隔热等级
• 火灾报警时自动启动；必须配备手动控制装置
• 适用于不便安装防火门的场所（宽开口、服务柜台、输送带开口）
• 触发方式：易熔连接件（热触发）、火灾报警信号，或两者兼用

中庭排烟控制

由于中庭内部空间连通且体积较大，必须进行专门的排烟控制分析：

稳态羽流计算（简化）：

• 烟气质量流量：M = 0.071 × Qc^(1/3) × Z^(5/3) + 0.0018 × Qc （轴对称羽流，NFPA 92） 其中：M = 质量流量（kg/s），Qc = 对流热释放率（kW）， Z = 火源上方高度（m）
• 对于阳台溢流羽流（火灾发生在中庭下方楼层，烟气从阳台边缘溢出）：相同高度下的质量流量会显著增加，约为轴对称羽流的 2–3 倍

设计考量：

• 顶部蓄烟区：深度至少为 3 m
• 排烟方式：机械排烟或自然排烟（动力自然通风器）
• 补风：从低位进入，且位于烟层下方；风速 < 1.0 m/s，以免扰乱羽流
• 抽气卷吸：排烟口不得抽取烟层下方的空气；应根据 NFPA 92 计算临界排烟量
• IBC 404.5：所有中庭均须按照 Section 909 设置排烟控制系统

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第 6 节：主动消防系统

自动喷水灭火系统

湿式系统（最常见）：

• 管道内始终充满有压水
• 启动：环境温度达到额定温度时，单个喷头启动（标准型通常为 68°C / 155°F；住宅快速响应型为 57°C）
• 响应：仅火灾区域内的喷头启动（并非所有喷头）
• 覆盖面积：根据 NFPA 13，轻危险等级每个喷头最多覆盖 12 m²（130 ft²）；普通危险等级为 9.3 m²（100 ft²）
• 最大间距：标准覆盖范围下，喷头之间为 4.6 m（15 ft）
• 最低压力：最远端喷头处为 0.5 bar（7 psi）
• 水密度：轻危险等级为 4.1 mm/min（0.10 gpm/ft²），普通危险等级第 2 组为 8.1 mm/min（0.20 gpm/ft²）

干式系统：

• 管道内充有加压空气或氮气；喷头启动且气压下降时，水才会释放
• 用途：未供暖空间（停车库、装卸区、冷冻库），这些区域的水可能结冰
• 延迟：从喷头启动到供水需 30-60 秒
• 系统最大容量：根据 NFPA 13 为 750 gallons

预作用系统：

• 需要两个触发条件：火灾探测 AND 喷头启动
• 单联锁：探测器启动阀门，随后喷头必须开启
• 双联锁：探测器和喷头必须同时启动
• 用途：数据中心、博物馆、图书馆——这些场所无法接受意外水损

雨淋系统：

• 所有喷头均为开式（无易熔元件）；探测系统启动时，水同时释放到所有喷头
• 用途：需要立即全面灭火的高危险区域（飞机机库、化学品储存区、变压器室）
• 需要大量供水

住宅喷淋系统（NFPA 13R / 13D）：

• NFPA 13R：适用于不超过 4 层的住宅用途（覆盖范围减少；壁橱、面积 < 5.1 m² 的浴室、阁楼、车库内无需安装喷头）
• NFPA 13D：适用于一户和两户住宅（进一步减少覆盖范围）
• 快速响应喷头：额定温度为 57°C（135°F），热响应更快
• 最小流量：根据 NFPA 13R/13D 水力计算确定

火灾探测与报警

探测类型：

类型	探测方式	响应时间	最适用场所
电离式烟雾	颗粒电离变化	快（明火）	办公室、走廊（部分司法管辖区正逐步淘汰）
光电式烟雾	光散射/遮光	快（阴燃火灾）	卧室、走廊、公共区域
定温感热	在设定温度下熔断元件	慢（火灾必须发展扩大）	厨房、车库、灰尘较多的环境
差温感热	温度快速上升	中等	仓库、机械室
吸气式（VESDA）	空气采样 + 激光探测	非常快	数据中心、遗产建筑、洁净室
火焰探测（IR/UV）	红外/紫外辐射	非常快	飞机机库、燃料储存区
线型感温	电缆电阻随温度变化	中等	隧道、电缆桥架、传送带

火灾报警分区（IBC 第 907 节）：

• 手动报警按钮：每层楼的每个出口处
• 烟雾探测器：走廊、电梯厅、HVAC 风管内
• 感热探测器：厨房、机械室、停车库
• 语音/报警通信：高层建筑、容纳人数 > 300 的集会场所，以及某些 E 和 I 类用途场所必须设置
• 分区面积：每个分区最大 1858 m²（20,000 ft²）；每个分区长度最多 91 m（300 ft）；每层楼单独划为一个分区

应急照明

IBC 要求（第 1008 节）：

• 照度：疏散通道地面照度至少为 10.8 lux（1 fc）；疏散出口外部区域至少为 10.8 lux
• 持续时间：从断电开始至少持续 90 分钟
• 电源：备用电池或发电机

英国 / EN 要求（BS 5266-1 / EN 1838）：

• 疏散路线照明：沿中心线的地面照度至少为 1 lux，边缘至少为 0.5 lux；均匀度比最大为 40:1
• 防恐慌（开放区域）照明：面积 > 60 m² 的开放区域内，地面照度处处至少为 0.5 lux
• 高风险作业区域：至少为维持照度的 10% 或 15 lux（取较大值）
• 持续时间：至少 1 小时，建议 3 小时（许多司法辖区还要求住宿场所达到此时长）
• 每月进行功能测试（闪灯测试），每年进行完整持续时间测试

灭火器

• 布置：A 类（普通可燃物）灭火器的最近步行距离最大为 23 m（75 ft）；B 类（易燃液体）最大为 15 m（50 ft）
• 安装高度：重量 > 18 kg（40 lb）的灭火器，手柄距地面最大高度为 1525 mm（60 in）；对于重量 > 18 kg 的灭火器，某些解释规定最大高度为 1067 mm（42 in）——请向主管部门核实
• 类型：ABC 干粉（最常见）、CO2（电气设备 / 洁净灭火剂）、水雾（历史建筑）、湿化学剂（商用厨房）
• 对于要求安装自动喷水灭火系统的建筑，灭火器不能替代固定式灭火系统

干式和湿式消防立管

干式立管：

• 竖直管道（直径至少为 100 mm / 4 in），地面设有进水口，每层设有出水阀
• 消防部门将消防泵车连接至地面进水口，为系统增压
• 适用范围：高度为 18-60 m 的建筑（英国 ADB）；IBC 第 905 节要求设置消防立管
• 出水口：设在消防电梯前室或楼梯平台的 65 mm（2.5 in）消防栓阀

湿式立管：

• 由水持续加压；消防泵维持压力
• 适用范围：高度 > 60 m 的建筑（英国）；IBC 要求在高层建筑的楼梯间设置 I 类消防立管
• 出水口：每层平台设一个 65 mm（2.5 in）阀门
• 压力：最顶部出水口的压力至少为 7 bar（100 psi）
• 供水：专用消防水箱，或连接至供水可靠且流量充足的公共供水主管（湿式立管通常需要 1500 L/min）

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此技能为建筑设计提供一般性的消防与生命安全指导。所有消防策略都必须与合格的消防工程师协调制定，并经主管部门批准。消防规范和标准因司法辖区而异——请根据当地采用的版本核实要求。