超高層建筑防火構(gòu)造設計探析

岳煥煥

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市的建設速度越來越快，規(guī)模越來越大，高層建筑乃至超高層建筑因為能夠最大程度的利用城市的土地資源，因而在現(xiàn)代化城市中發(fā)揮著非常重要的作用。必須要從建筑設計過程中高度重視消防安全，通過科學的防火構(gòu)造設計來最大程度的降低火災的隱患，減少火災損失，本文將重點探討和研究超高層建筑防火構(gòu)造設計，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)者有所幫助。

關(guān)鍵詞：超高層;建筑;防火設計

中圖分類號：TU972? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）06-0052-02

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市的規(guī)模越來越大，人口越來越多，然而資源卻越來越有限，尤其是土地資源。高層建筑的出現(xiàn)則在很大程度上解決了城市土地資源的問題，實現(xiàn)了空間資源的有效利用，對于推動現(xiàn)代城市化建設起到了非常重要的作用。按照我國當前的建筑設計規(guī)范，建筑高度在100m以上的建筑，可認定為“超高層建筑”。對于超高層建筑的防火設計，在很多方面都有特殊要求，所以防火構(gòu)造設計也更加復雜。本文將重點就此展開探討和研究。

一、超高層建筑火災的危害性

超高層建筑一旦發(fā)生火災，由于其樓層高，人員多，結(jié)構(gòu)復雜，疏散路線長，所以其危害性要遠遠大于普通建筑。超高層建筑的火災危害性，在以下四個方面體現(xiàn)的尤其明顯。

（一）火勢蔓延快

高層建筑一旦發(fā)生火災，其排氣道、管道井、樓梯間諸如此類的豎向井道設施，如果沒有做好防火分隔，就會成為火災蔓延的通道，使得火勢會在很短時間內(nèi)迅速蔓延擴大。研究數(shù)據(jù)表明，在火災剛剛出現(xiàn)的時候，煙氣擴散速度在水平向通常只有0.3m/s;然而一旦火勢逐漸壯大，高溫狀態(tài)下引發(fā)熱對流時，水平方向煙氣擴散速度會增加到0.5到0.8m/s。然而如果煙氣沿豎向井蔓延，其垂直擴散速度搞到3-4m/s。這樣的蔓延速度意味著，一棟100米的超高層建筑，火勢在沒有有效阻擋的情況下，半分鐘就可以從地面蔓延至頂層。而且超高層建筑的高度越高，風速越快，也會加速火勢蔓延。通常情況下建筑物10m位置的風速如果為5m/s，則其在30m、60m、90m的風速分別為8.7m/s、12.3m/s、15m/s，并且隨著高度繼續(xù)增加，這一數(shù)據(jù)還會繼續(xù)增加，從而使得火勢的控制和撲救難度進一步增加[1]。

（二）人員疏散難度高

超高層建筑的巨大危害性還在于人員疏散非常困難，所以往往導致很大的人員傷亡。一方面，建筑本身高度高，層數(shù)多，人員疏散的線路長，時間長;另一方面，高層建筑中的人員總量大，疏散通道相對有限，導致疏散困難。再加上一旦發(fā)生火災，極快的火勢會迅速蔓延，濃烈的煙霧不僅會影響疏散，而且會直接危及人員生命。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，煙熏在火災中導致死亡的各種原因中占比最高[2]。

（三）消防滅火難度大

火災發(fā)生以后，超高層建筑滅火的困難和障礙非常多。火勢過快的蔓延，同時伴有強烈的熱輻射和濃烈的煙霧，使得消防隊員往往無法有效堵截。建筑高度過高，而通常的消防滅火設施高度有限，所以室外滅火難以有效開展，室內(nèi)消防給水設施則是主要撲救設施，但是一旦火勢大范圍蔓延，很容易出現(xiàn)室內(nèi)消防用水不足的問題。再加上建筑高度過高，很多建筑本身又沒有消防電梯，所以導致消防隊員無法及時到達火層，同時所需要的各種消防器材也無法得到及時有效的補充，這些都會對消防滅火造成很大的影響[3]。

（四）火災隱患多

當前城市中的高層建筑普遍都有多元化功能，很多都是融合商業(yè)、辦公、住宅、觀光等多種功能，內(nèi)部具有相對較多的可燃易燃物，再加上高層建筑復雜的電氣系統(tǒng)，如果管理不善，則很容易會引發(fā)火災事故。所以，高層建筑火災防控一直以來都是社會關(guān)注的重點。

二、超高層建筑防火設計的措施

對于超高層建筑來說，要想做好防火安全，首先必須要在設計過程中綜合考慮建筑的實際功能，嚴格依據(jù)國家對于消防安全的相關(guān)規(guī)定，展開全面的防火疏散設計。具體來說，超高層建筑的防火設計，必須要高度重視以下內(nèi)容。

1.要確保高層建筑的總體安全性和暢通運行，要確保與相鄰建筑之間的具備足夠的防火間距，通過科學的規(guī)劃廣場、空地、綠化等設施，從而保證消防通道的暢通性，確保火災發(fā)生時，消防車能夠方便開展消防工作。

2.要針對超高層建筑的實際情況，科學劃分防火分區(qū)。防火分區(qū)的劃分，一方面要基于防火墻做好水平分區(qū)，另一方面要基于耐火樓板來做好垂直分區(qū);這樣才能夠保證在火災發(fā)生時，有效阻止火勢的大范圍蔓延。此外要必須特別重視管道、線路設計中，對火勢蔓延的有效防范和阻止。

3.要基于建筑的實際情況，確保建筑梁、柱、防火門等基本構(gòu)建的耐火極限符合相關(guān)標準和要求，這也在很大程度上決定火災發(fā)生后結(jié)構(gòu)的支撐能力，以及防火分區(qū)的隔火能力[4]。

4.要確保安全疏散線路簡潔明確。應當在防火單元兩側(cè)合理設計疏散出口和樓梯，并保證建筑內(nèi)的最遠疏散距離符合消防相關(guān)規(guī)定;另外要保證疏散通道具備良好的防火封閉、排煙措施，為人員疏散盡量提供好的條件。

5.建筑內(nèi)部的裝修，以及家具、隔斷的材料，盡量不要選擇可燃甚至易燃材料，這樣既能夠有效降低火災隱患也能夠在火災發(fā)生時起到一定的阻燃效果。

6.要保證建筑的消防給水系統(tǒng)的科學性和有效性，一方面要保證消防用水量和水壓符合消防要求，另一方面要保證建筑內(nèi)部最不利點的水壓以及消防距離。

7.建筑內(nèi)部要建立完善的、可靠的火災報警系統(tǒng)、智能化滅火系統(tǒng);并且要推動各種系統(tǒng)之間的有力聯(lián)動，從而實現(xiàn)火災的報警、滅火、排煙、疏散等系統(tǒng)一體化運行，以最大程度提高火災反應時間，提升火災的初期控制能力，加快人員的安全疏散。

總的來說，超高層建筑務必要在設計階段就嚴格執(zhí)行國家消防安全相關(guān)法律法規(guī)，嚴格依據(jù)相關(guān)的規(guī)定和標準執(zhí)行，同時要綜合考慮建筑的主體結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、給排水等多系統(tǒng)，從而保障整個防火疏散系統(tǒng)的科學性和有效性。

三、超高層建筑防火構(gòu)造設計要點

（一）超高層建筑的特殊防火設計要求

按照我國當前的《高層建筑防火設計規(guī)范》中的相關(guān)條款，超高層建筑的防火構(gòu)造設計，必須嚴格遵守普通高層建筑的相關(guān)要求，在此基礎上，還有如下的以下針對超高層建筑（建筑高度超過100m）的專門性要求，主要有以下內(nèi)容[5]：

1.超高層建筑的電纜井、管道井，必須以耐火極限不低于樓板的不燃材料實施每層之間的分割。

2.超高層建筑務必要具備符合相關(guān)標準的避難層或避難間。

3.對于標準層建筑面積在1000平方米以上的超高層公共建筑，則應當在屋頂設置滿足相關(guān)要求的直升機停機坪，或者能夠滿足直升機救援的相關(guān)設施。

4.超高層建筑要求內(nèi)部的消防最不利點，必須要具備0.15MPa以上的消防栓靜水壓，以保證發(fā)生火災時能夠消防栓能夠有效實施滅火;如果高位消防水箱無法實現(xiàn)這一標準，必須要通過增壓措施來達成這一標準。

5.超高層建筑中處理一些有特殊說明的空間，都必須要具備自動噴淋系統(tǒng)。

（二）樓梯設計

超高層建筑的樓梯，是發(fā)生火災時的重要通道，所以要求建筑疏散樓梯至少要具備1小時的耐火極限。這也就決定了疏散樓梯必須要采用不燃燒體，鋼筋混凝土是最常用的能夠保障1h耐火極限的材料。另外，疏散樓梯要盡量避免使用螺旋、扇形樓梯，如果無法避免，則要確保滿足以下要求，上下兩級平面角度不超過10°，距離扶手250mm處必須要保證踏步深度在220mm以上。

（三）防火門設計

防火門是整個消防安全系統(tǒng)中最重要的基本結(jié)構(gòu)之一，主要包括門框、門扇、控制設備等主要構(gòu)建，這些構(gòu)建的性能也在很大程度上決定了防火門的放火能力和隔煙能力。防火門依據(jù)其耐火能力，有甲乙丙三種級別，甲級最高，丙級最低;依據(jù)燃燒特性，有非燃燒體育難燃燒體兩種類型，前者的材料為鋼板、石棉板、礦棉等不燃材料構(gòu)成的，而后者則是采用的不燃材料覆蓋內(nèi)部的可燃材料的形式。

（四）防火墻設計

防火墻是為了阻止火災發(fā)展和蔓延，同時減少熱輻射而設置的具有較高耐火性的墻體，由不燃材料構(gòu)成。對于超高層建筑來說，防火墻是劃分防火分區(qū)的關(guān)鍵構(gòu)建。按照相關(guān)要求，建筑防火墻至少要具備3小時的耐火極限，對于一些有特殊要求的建筑，甚至需要4小時。防火墻的材料主要以全現(xiàn)澆鋼筋混凝土、框架結(jié)構(gòu)砌體填充墻為主。對于防火墻的位置、性能、構(gòu)造以及耐火極限等，有以下的基本要求。

1.一般情況下，防火墻必須要直接建設在建筑基礎，或者建筑承重結(jié)構(gòu)上。

2.防火墻橫截面中心線，與天窗端面的距離必須要控制在4米以內(nèi)。

3.防火墻通常不能設置在建筑的轉(zhuǎn)角位置，如果防火墻與轉(zhuǎn)角位置距離較近，必須要滿足內(nèi)轉(zhuǎn)角兩側(cè)門窗的邊緣距離必須要超過4m。

4.一般情況下防火墻上不得開設門窗，如果基于某種情況無法避免，則使用的門窗必須要是固定的，或者當火災發(fā)生后能夠自動閉合，且要求門窗必須滿足甲級防火標準。

5.通常情況下防火墻上不得有管道貫穿，尤其是可燃氣體、甲乙丙類液體務必要禁止貫穿。如果有其他管道無法避免從防火墻穿過，則需要對管道與墻的縫隙處采用防火材料進行完全的填充;如果管道為可燃物或難燃物，還需要對墻面兩側(cè)實施針對性的防火措施。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著城市中超高層建筑數(shù)量的不斷增加，其防火安全問題也引起了社會的高度重視。因為其自身的特點，超高層建筑一旦發(fā)生火災，其危害將不堪設想。所以務必要針對超高層建筑的特點，展開科學的防火構(gòu)造設計，才能真正有效的保障居民生命財產(chǎn)安全。

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