超高層建筑塔樓消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

姜波

【摘要】本文對(duì)超高層建筑塔樓消防內(nèi)容進(jìn)行了概述，主要對(duì)此類建筑中消防設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的消防隱患多、容易缺漏，消防設(shè)施少、撲救較難以及消防疏散難、缺乏理念等常見問題進(jìn)行了分析，并提出了完善給水系統(tǒng)、強(qiáng)化消防設(shè)備、建設(shè)安全條件、落實(shí)智慧消防以及明確消防理念的注意要點(diǎn)，以強(qiáng)化超高層建筑塔樓中的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑;塔樓消防;消防系統(tǒng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.038

隨著當(dāng)代城市化的發(fā)展越來越迅速，建筑超高層塔樓的建設(shè)逐漸增多，大眾享受著此類塔樓為日常生活和工作帶來的便利，但同時(shí)也承擔(dān)著高層塔樓消防的風(fēng)險(xiǎn)。此類高層建筑由于樓層過高導(dǎo)致在火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防人員難以進(jìn)行及時(shí)救援。因此在進(jìn)行此類建筑的消防設(shè)計(jì)時(shí)必須要進(jìn)行更加全面的考慮，以確保消防工作的順利進(jìn)行。

1、超高層建筑塔樓消防概述

城市化步伐不斷加快，隨之帶來的人口膨脹問題以及土地資源短缺的問題，導(dǎo)致城市中的超高層建筑出現(xiàn)地越來越多。國際上對(duì)此類建筑的規(guī)定為“層數(shù)超過40層，高度超過100m的高層建筑”，我國當(dāng)前運(yùn)行的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016-2006》以及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045-2005》中并沒有明確界定超高層建筑，但在《高規(guī)》中對(duì)此類建筑進(jìn)行了相關(guān)消防設(shè)計(jì)規(guī)定，即“當(dāng)高層建筑的建筑高度超過250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”，說明此類高層的建筑塔樓消防設(shè)計(jì)的程序已經(jīng)在高層建筑的發(fā)展中發(fā)生了變化，在進(jìn)行此類高層建筑塔樓的消防設(shè)計(jì)時(shí)需要注意其消防系統(tǒng)的性能化。例如某超高層塔樓，其建筑使用的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土構(gòu)成的核心筒以及型鋼混凝土柱，具有一級(jí)耐火等級(jí)，塔樓建筑中使用的樓板以及墻體等構(gòu)件都具有不易燃的特性，設(shè)置1h左右的幕墻樓板耐火極限，包含噴淋系統(tǒng)的墻體高度為0.8m，其一級(jí)樓板使用隔墻外縫隙，再利用不燃燒材料將其嚴(yán)密填實(shí)，其厚度超過100m。塔樓底層與平頂層中的功能區(qū)被分為兩大防火區(qū)，并在塔樓中設(shè)計(jì)了暫時(shí)休憩場(chǎng)所以及避難層。

2、超高層建筑塔樓消防設(shè)計(jì)常見問題

2.1消防隱患多，容易缺漏

一般超高層的塔樓都具有較大的體積，其社會(huì)功能相對(duì)復(fù)雜，具有各種各樣的物業(yè)形態(tài)，在進(jìn)行日常管理時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，在其日常用電中難免遇到各類消防隱患。例如墻體消防隱患，早期的超高層塔樓建筑中由于節(jié)能綜合改造使用了大量保溫材料，此類墻體的保護(hù)層在破損或脫落之后遭遇明火必然會(huì)在較快時(shí)間內(nèi)蔓延，造成面積性燃燒。除此之外，部分超高層塔樓的耐火等級(jí)較低，不具備充足的疏散樓梯，建筑材料不具備高防火性能。在住宅類塔樓建筑中還存在居民用電用氣不夠規(guī)范、消防通道堵塞等問題，且各種違章操作屢禁不止，隱患較大。除此之外，此類建筑建設(shè)與安裝消防設(shè)施的周期較長，入場(chǎng)單位較多，涉及到眾多人員，綜合性管理難以實(shí)施，統(tǒng)一調(diào)度也具有諸多困難，綜合以上特點(diǎn)，發(fā)生火災(zāi)的可能性較大，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較高[1]。

2.2消防設(shè)施少，撲救較難

超高層塔樓類型的部分建筑中缺乏合理的避難層設(shè)計(jì)，重要的消防電梯也存在一定使用問題，缺乏加強(qiáng)措施，管理方面也不夠規(guī)范。消防設(shè)施在設(shè)計(jì)時(shí)不夠人性化，不具備完善的消防警示設(shè)施。同時(shí)通常超高層塔樓都位于商業(yè)中心地帶，其人流較為密集，不僅給消防救援帶來了一定困難，并且發(fā)生火災(zāi)時(shí)很容易造成二次傷害。而在超高層類型的住宅建筑中，46.2%的建筑并沒有設(shè)計(jì)自動(dòng)消防設(shè)施，而在具備自動(dòng)消防設(shè)施的建筑中其設(shè)施的完好率也較低，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)后的撲救工作困難重重。

2.3消防疏散難，缺乏理念

超高層塔樓中很容易造成火勢(shì)的蔓延，而其超高層建筑的特點(diǎn)導(dǎo)致消防車起到的消防作用有限，在諸多城市缺乏消防直升機(jī)的情況下能夠疏散的數(shù)量較少，且對(duì)疏散距離提出了更多要求。消防疏散較難還有消防教育缺乏的原因，大眾防火意識(shí)比較淡薄，對(duì)火災(zāi)在高塔建筑造成的危害知之甚少，因此在進(jìn)行疏散時(shí)難以做到有效配合。

3、超高層建筑塔樓消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

3.1完善給水系統(tǒng)

在進(jìn)行超高層塔樓消防設(shè)計(jì)時(shí)需要依據(jù)“高規(guī)”對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，通常室外消防所需用水量為30L/S，室外的消防水管為環(huán)狀，網(wǎng)上設(shè)置的消火栓數(shù)量為5個(gè)，不同類型的消火栓中的水量平均在15L/s左右，才能夠滿足室外消防。進(jìn)行給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)為了配合供水，需要分成三大區(qū)域，利用消火水泵在每個(gè)區(qū)域中向上實(shí)現(xiàn)分級(jí)供水。中下級(jí)區(qū)域中的消防系統(tǒng)一般位于負(fù)3層到19層，加壓水泵設(shè)于負(fù)三層，利用加壓水泵吸水，再由水泵出水管向中區(qū)供水，減壓即可向低區(qū)供水。而中上層系統(tǒng)則位于20層-39層，加壓水泵設(shè)置于27層。為了確保消防用水充足，負(fù)三層的消防水泵需要設(shè)置兩臺(tái)，以便于需要進(jìn)行消防工作時(shí)能夠多臺(tái)消火栓在同一時(shí)間運(yùn)行[2]。

3.2強(qiáng)化消防設(shè)備

超高層塔樓應(yīng)當(dāng)對(duì)其消防設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化，尤其是消防專用電梯設(shè)備以及高層樓梯。電梯井道的耐火極限應(yīng)當(dāng)達(dá)到2h，箱內(nèi)裝飾使用的材料應(yīng)當(dāng)選取不燃或不易燃的材料，疏散電梯應(yīng)當(dāng)與控制電梯一致采取防火型的電梯，在與避難層?？肯路降臉菍又性O(shè)計(jì)門洞，避免火災(zāi)中出現(xiàn)的下層煙氣影響消防電梯。疏散電梯則需要對(duì)電梯入口進(jìn)行考慮。除了此類消防設(shè)備之外，還需要注意重力屋頂水池的強(qiáng)化設(shè)計(jì)。為了更好地進(jìn)行超高層塔樓消防工作，600m?的塔樓屋面中需要在15、16、63、64層之中至少設(shè)置規(guī)格為60m?的傳輸水箱，具體設(shè)置時(shí)保證相鄰消火栓中擁有水源充足的水槍，水柱既要能夠到達(dá)保護(hù)范圍，又要位于被保護(hù)的范圍之中，一般控制于13m以上，而每根消防立管都應(yīng)當(dāng)擁有15L/s的流量。為了保證消防設(shè)備的應(yīng)用，最好于消火栓上設(shè)置自啟動(dòng)系統(tǒng)，并在消火栓的箱內(nèi)配備齊全19把水槍、DN65單口類型的消火栓與25m長的襯膠水龍帶，消防卷盤也需要設(shè)置完備。消火栓的栓口直徑在25mm，為其配備直徑19mm、長度30m的膠帶內(nèi)徑與6mm的噴嘴口徑[3]。

3.3建設(shè)安全條件

超高層建筑塔樓要想擁有優(yōu)秀的消防能力，獲得較好的消防效果，必須要確保其消防安全條件建設(shè)良好。在設(shè)計(jì)消防系統(tǒng)時(shí)需要確保其具備完善的外部條件，一般為其設(shè)置環(huán)形車道，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境，進(jìn)行消防車道的設(shè)計(jì)，方便消防工作迅速展開，同時(shí)還需要依據(jù)消防車輛的發(fā)展將車道寬度適當(dāng)加寬，至少需要在5m以上。除此之外，還需要將補(bǔ)救場(chǎng)地規(guī)范化，雖然沒有對(duì)補(bǔ)救場(chǎng)地做出非常明確的要求，但考慮到超高層塔樓的消防難度問題，需要對(duì)其進(jìn)行自行規(guī)范，補(bǔ)救場(chǎng)地至少需要維持201m以上的深度，在其周邊留存1/3長邊長度。

3.4落實(shí)智慧消防

超高層建筑塔樓的消防系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)除了要加強(qiáng)消防效果之外，更需要落實(shí)消防監(jiān)管工作。隨著社會(huì)信息化技術(shù)發(fā)展得越來越快，在高塔消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面也出現(xiàn)了許多先進(jìn)平臺(tái)，為了確保設(shè)計(jì)效果，需要將此類平臺(tái)應(yīng)用至消防系統(tǒng)之中，例如“智慧消防”?！爸腔巯馈笔蔷C合性較強(qiáng)的消防平臺(tái)，該平臺(tái)充分應(yīng)用了現(xiàn)代化的信息技術(shù)，可以做到全面采集信息數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行傳輸與處理，其建立的消防防控體系具有立體化以及全面化的特點(diǎn)。因此消防部門應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用該平臺(tái)，對(duì)塔樓消防監(jiān)管工作做出突破與創(chuàng)新。超高層的塔樓在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)消防隱患排查工作時(shí)范圍較大，進(jìn)度較慢，因此更需要完善的平臺(tái)幫助消防部門做好監(jiān)管工作，其被賦予了共通信息與自動(dòng)化處理的性能，消防部門可以利用該系統(tǒng)整理塔樓內(nèi)消防事故發(fā)生的時(shí)間與地點(diǎn)，標(biāo)注出重點(diǎn)時(shí)間與區(qū)域，對(duì)消防隱患排查的準(zhǔn)確率進(jìn)行有效的提高[4]。

3.5明確消防理念

為了更好地配合超高層建筑塔樓的消防工作，需要在其消防系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)中明確消防的理念，采用消防工程學(xué)（性能化）的方法來指導(dǎo)超高層建筑消防設(shè)計(jì)。消防理念的設(shè)計(jì)不僅體現(xiàn)于消防設(shè)施、消防材料以及消防區(qū)域，還著重體現(xiàn)于疏散策略的設(shè)計(jì)。疏散策略的設(shè)計(jì)是超高層建筑消防設(shè)計(jì)中不可或缺的一環(huán)。其設(shè)置兩種疏散設(shè)計(jì)方案，第一，分階段疏散。此類疏散方案指的是在必要時(shí)確保受火災(zāi)直接影響區(qū)域內(nèi)的人員疏散，不對(duì)全部區(qū)域進(jìn)行疏散工作。在極端火災(zāi)中需要依據(jù)應(yīng)急預(yù)案對(duì)全部區(qū)域進(jìn)行有序疏散。分階段疏散需要注意樓層的平面布局，了解其中各個(gè)區(qū)域之間的功能性聯(lián)系。實(shí)行分階段疏散的建筑應(yīng)當(dāng)將防火分區(qū)劃分明確，同時(shí)煙氣控制分區(qū)也需要準(zhǔn)確劃分。分階段疏散必須要確保消防設(shè)施的聯(lián)動(dòng)，例如報(bào)警系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等功能性系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)。第二，模擬疏散。此類設(shè)計(jì)是利用疏散模擬軟件STEPS模擬分析設(shè)定疏散場(chǎng)景的人員疏散，結(jié)合火災(zāi)模擬場(chǎng)景評(píng)估煙氣控制措施的有效性并分析人員疏散的安全性，消防人員從此模型中觀察人員疏散時(shí)具體走動(dòng)的情況并對(duì)疏散途中可能會(huì)造成瓶頸的具體位置進(jìn)行確認(rèn)。STEPS需要對(duì)人員的種類、體積和行走速度等因素進(jìn)行綜合考慮。通過以上的因素分析能夠測(cè)算出多種類型火災(zāi)發(fā)生時(shí)塔樓內(nèi)的疏散情況。此類模擬軟件將超高層塔樓的具體情況以三維立體的模型形式呈現(xiàn)出來，使用者能夠控制視線角度的角度，對(duì)模型進(jìn)行移動(dòng)來方便更仔細(xì)地觀察模擬結(jié)果。除此之外，還可以隱藏部分區(qū)域，著重觀測(cè)某一重點(diǎn)區(qū)域，能夠做好針對(duì)性消防預(yù)防工作。

結(jié)論：

總而言之，對(duì)于超高層建筑塔樓而言，其消防設(shè)計(jì)至關(guān)重要，其作為人流吞吐量大且穩(wěn)定的場(chǎng)所，合理的消防設(shè)計(jì)是對(duì)人民群眾生命安全的保障，在設(shè)計(jì)消防防護(hù)時(shí)，需要注意完善給水系統(tǒng)、強(qiáng)化消防設(shè)備、建設(shè)安全條件、落實(shí)智慧消防以及明確消防理念的設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的消防監(jiān)管技術(shù)幫助消防防護(hù)取得事半功倍的效果。

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