超高層建筑防火設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)

王劼

浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院 浙江 杭州 310000

引言

超高層建筑不同于普通建筑種類，其高度較普通建筑要高，這就使得其在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中如果缺乏有效的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使用過(guò)程中就會(huì)存在較大的隱患。其中，火災(zāi)隱患一直以來(lái)是超高層建筑研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)過(guò)高，建筑面積較大，防火難度也隨之提升。一些超高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中忽略了防火方面的問(wèn)題，使得一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)造成較大的損失。因此，從建筑設(shè)計(jì)方面入手，積極提升超高層建筑防火設(shè)計(jì)的效果，可以有效解決超高層建筑的防火、疏散、報(bào)警、自動(dòng)滅火等方面的設(shè)計(jì)，從而降低超高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性，確保建筑使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文將就這一方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

1 超高層建筑發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)研究

1.1 造成火災(zāi)的原因較為復(fù)雜

超高層建筑由于其本身建筑特點(diǎn)較為鮮明，例如建筑造型復(fù)雜，建筑高度較高等建筑特殊性，使得超高層建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨許多規(guī)范突破問(wèn)題。而在實(shí)際使用過(guò)程中，同一棟建筑中可能有多家單位，消防管理規(guī)范性難以控制，從而造成火災(zāi)的隱患增多，火災(zāi)發(fā)生原因復(fù)雜性的提升。因此，在近些年開(kāi)展超高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于防火的設(shè)計(jì)重視程度相對(duì)提高，特別時(shí)針對(duì)250m以上的超高層制定了特殊的消防設(shè)計(jì)規(guī)范，從各個(gè)專業(yè)對(duì)消防設(shè)計(jì)進(jìn)行了加強(qiáng)。但是，從實(shí)際情況來(lái)看，當(dāng)前超高層建筑防火問(wèn)題依然較為嚴(yán)峻。

1.2 火災(zāi)蔓延速度較快

在對(duì)以往超高層建筑發(fā)生的火災(zāi)事故進(jìn)行分析過(guò)程中可以明顯發(fā)現(xiàn)，與普通高層建筑相比較，超高層建筑本身具有的各種特點(diǎn)使得其在防火、疏散、撲救多方面存在的難度較高，產(chǎn)生的損失和人員傷亡也相對(duì)較大。因?yàn)榻ㄖ锵蚋叨确较蜓由?，設(shè)計(jì)中需要大量的豎井提高給電梯、設(shè)備使用，這些豎井如果沒(méi)有進(jìn)行良好的防火封堵，一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)為火勢(shì)蔓延提供通道；而火災(zāi)發(fā)生后，也容易從建筑外墻向上層蔓延；這是超高層建筑火災(zāi)蔓延快速的主要原因。我國(guó)建筑行業(yè)在近些年的發(fā)展過(guò)程中，針對(duì)高層建筑火災(zāi)發(fā)生以后火勢(shì)蔓延速度較快的問(wèn)題相對(duì)提出了各種有效的方法和措施。這些措施包括選擇嚴(yán)格進(jìn)行防火分隔措施、針對(duì)外墻窗檻墻間距進(jìn)行加強(qiáng)、提高建筑主體結(jié)構(gòu)的耐火極限要求等多個(gè)方面的內(nèi)容。這些高層建筑防火措施的提出在一定程度上有效抑制了火災(zāi)蔓延的速度，提高了超高層建筑的火災(zāi)安全性。但是，由于涉及建筑成本升高和各項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題，已經(jīng)提出的措施在落實(shí)方面依然存在一定的問(wèn)題。

1.3 發(fā)生火災(zāi)時(shí)人群疏散困難

不同于普通高層建筑，超高層建筑在發(fā)生火災(zāi)以后人群疏散的難度相對(duì)較大，人們到達(dá)安全區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間也相對(duì)較多。造成這一情況發(fā)生的主要原因主要有3個(gè)方面：首先，超高層建筑的樓層高度較高，與地面之間的垂直距離也相對(duì)較大，因此在疏散人群過(guò)程中，從較高樓層到達(dá)地面需要花費(fèi)較多時(shí)間，造成疏散困難。在發(fā)生火災(zāi)以后，大部分人都會(huì)產(chǎn)生一定的恐慌心理，強(qiáng)烈的求生欲望會(huì)使得一些人做出錯(cuò)誤的應(yīng)對(duì)，例如在逃生過(guò)程中秩序較差，會(huì)發(fā)生擁擠和踩踏情況，這就使得疏散工作在開(kāi)展過(guò)程中出現(xiàn)更大的困難。除此之外，超高層建筑理論上人員向下疏散至避難層作為安全區(qū)域疏散完成，需要保證避難區(qū)的在火災(zāi)時(shí)的絕對(duì)安全，從而減少人員的垂直疏散距離。在火災(zāi)發(fā)生以后，對(duì)于普通高層的建筑，消防部門可以使用云梯等方式對(duì)受困人員進(jìn)行解救。但是對(duì)于超高層建筑而言，建筑高度超過(guò)了普通云梯的有效高度，消防人員無(wú)法通過(guò)常規(guī)救援手段營(yíng)救被困人員?；谝陨弦蛩?，超高層建筑在實(shí)際開(kāi)展防火設(shè)計(jì)過(guò)程中，人員疏散問(wèn)題始終是設(shè)計(jì)工作研究的重點(diǎn)問(wèn)題[1]。

2 超高層建筑消防設(shè)計(jì)措施研究

2.1 超高層建筑防火設(shè)計(jì)

超高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)總平面上的消防車道及消防救援場(chǎng)地進(jìn)行落位，足夠的登高場(chǎng)地尺寸和與建筑的間距以及環(huán)通的消防車道，才能保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)有足夠的場(chǎng)地提供給消防登高車展開(kāi)撲救工作，這也是總平面布置的重點(diǎn)。其次，建筑平面設(shè)計(jì)時(shí)需要注意防火分區(qū)的設(shè)置，特別是注意超高層建筑與其裙房的防火分區(qū)分隔，良好的防火分區(qū)設(shè)置可以有效控制火災(zāi)的范圍，阻止火勢(shì)的快速蔓延，在有效的時(shí)間內(nèi)控制火災(zāi)影響范圍，降低火災(zāi)造成的損失，同時(shí)有助于非起火區(qū)域人員的疏散，消防救援也更有針對(duì)性。而針對(duì)不同建筑構(gòu)建對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的重要性，有不同的耐火極限要求，以確?；馂?zāi)發(fā)生的一定時(shí)間內(nèi)，建筑物的主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性，確保在人員疏散和消防人員救援時(shí)建筑物的穩(wěn)定。此外，建筑設(shè)計(jì)中還需注重特殊位置的防火構(gòu)造，例如現(xiàn)今的超高層建筑，往往設(shè)計(jì)有外玻璃幕墻，一般采用夾膠方式避免玻璃破碎，這也給消防從外側(cè)救援造成了很大的難度，超高層建筑需要在登高場(chǎng)地一側(cè)設(shè)置消防救援口，救援口處的玻璃幕墻則不能進(jìn)行夾膠處理，以保證消防人員在救援時(shí)能快速進(jìn)入建筑內(nèi)部。通過(guò)合理的建筑防火設(shè)計(jì)降低超高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性和火災(zāi)蔓延速度，并提供便利的消防救援條件。

2.2 超高層建筑疏散設(shè)計(jì)

建筑疏散困難是超高層建筑疏散的主要難點(diǎn)，針對(duì)超高層建筑豎向疏散距離長(zhǎng)，避難層的設(shè)置是與普通建筑最大的不同。避難層將超高層建筑分隔為不超過(guò)50m的多個(gè)建筑段，在火災(zāi)時(shí)，每段內(nèi)的人員可通過(guò)疏散樓梯向下疏散至最近的避難層即可視為疏散完成，這也是解決超高層疏散難的最佳辦法。這樣的設(shè)計(jì)就要確保避難層的絕對(duì)安全，以及足夠的避難區(qū)域供避難層上一段的全體人員避難。除此以外，超高層建筑還需設(shè)計(jì)足夠速度的消防電梯，提供消防人員在火災(zāi)時(shí)迅速到達(dá)火災(zāi)樓層，對(duì)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行撲救；超高層建筑的屋面也需根據(jù)當(dāng)?shù)叵啦块T規(guī)劃，設(shè)計(jì)相應(yīng)的直升機(jī)平臺(tái)或救援平臺(tái)，提供超高層建筑從頂層救援及疏散的可能性，彌補(bǔ)了登高車救援高度的不足，提高消防救援的效率。在配合疏散的設(shè)計(jì)中，疏散指示和應(yīng)急照明也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，保證火災(zāi)斷電并可能存在煙霧的情況下，有清晰的指示引導(dǎo)人員疏散，并提供足夠的照明亮度和時(shí)間，能極大的提供疏散效率，保證人員安全。

良好的疏散設(shè)計(jì)能極大地提高火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散的速度和安全性，為挽救生命提供寶貴的時(shí)間。

2.3 對(duì)超高層建筑消防報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑為減少火災(zāi)的危害，均需要設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生的初期，通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)探測(cè)器或人員報(bào)警設(shè)施對(duì)萌芽階段的火勢(shì)進(jìn)行報(bào)警，并通過(guò)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)對(duì)初期的火勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)撲滅。超高層建筑因?yàn)楦叨容^高、撲救困難更需要依賴自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)進(jìn)行自動(dòng)撲救，以便將火災(zāi)的危害減小到最低。這樣的系統(tǒng)就需要在建筑設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將兩個(gè)系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)、廣播、疏散指示、應(yīng)急照明等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，形成一套完整的建筑消防系統(tǒng)，并連接到建筑的消防控制室中，為超高層建筑的消防疏散提供保證。

2.4 超高層建筑防排煙設(shè)計(jì)

火災(zāi)過(guò)程中，火災(zāi)形成的煙氣比火焰擴(kuò)散的更快，煙氣會(huì)影響人員的視線和呼吸，嚴(yán)重的能使人窒息，所以火災(zāi)過(guò)程中的煙氣往往比火焰對(duì)人員的危害更大。針對(duì)火災(zāi)的煙氣，在超高層設(shè)計(jì)中往往需要特殊的防煙和排煙設(shè)計(jì)。類似與防火分區(qū)，防煙分區(qū)是將空間進(jìn)行劃分通過(guò)墻體和擋煙垂壁等物理隔斷控制煙氣的蔓延，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣控制在一定的區(qū)域內(nèi)，并通過(guò)排煙設(shè)施將煙氣排除建筑外，保證人員通行高度沒(méi)有煙氣影響。防煙設(shè)計(jì)主要針對(duì)樓梯間及其前室、避難區(qū)域等安全區(qū)域，通常采用正壓送風(fēng)方式，保證這些區(qū)域的空氣壓力大于與其相連空間的空氣壓力，從而將煙氣隔絕在這些安全區(qū)域以外，在火災(zāi)過(guò)程中提供安全的疏散區(qū)域。完整的防排煙設(shè)施可以通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)，在火災(zāi)過(guò)程中將煙氣有效的排出建筑，提高人員疏散的效率，降低火災(zāi)對(duì)人員的傷害。

2.5 制定完善的防火安全管理制度

超高層建筑除了需要嚴(yán)格的建筑防火設(shè)計(jì)，還要完善的安全管理制度和執(zhí)行力。日?；馂?zāi)的發(fā)生，多是對(duì)原有建筑設(shè)計(jì)的不正確使用造成，例如違章改造、消防管理不善、消防設(shè)施失靈等引起的，需要各方面提高安全意識(shí)和加強(qiáng)管理[2]。

3 針對(duì)250m以上超高層建筑消防設(shè)計(jì)的加強(qiáng)技術(shù)要求

為保障建筑高度大于250m民用建筑的消防安全設(shè)防水平，提高其抗御火災(zāi)能力，公安部消防局在2018年下發(fā)了《建筑高度大于250m民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)性技術(shù)要求（試行）》，并要求250m以上的超高層項(xiàng)目設(shè)計(jì)需按程序進(jìn)行專家評(píng)審，對(duì)建筑高度大于250m的建設(shè)工程采取更加嚴(yán)格的防火措施，以保證切實(shí)增強(qiáng)超高層建筑火災(zāi)時(shí)的自防自救能力。主要的加強(qiáng)措施如下。

3.1 消防登高場(chǎng)地加強(qiáng)技術(shù)要求

超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，出動(dòng)的消防車一般為大型消防車，對(duì)消防登高場(chǎng)地要求進(jìn)行了加強(qiáng)，最小長(zhǎng)度由建筑周長(zhǎng)的1/4提高到1/3，要求至少布置在兩個(gè)方向上，每個(gè)方向上每個(gè)方向上均應(yīng)連續(xù)布置，并提高了消防登高場(chǎng)地最小尺寸要求，加強(qiáng)后便于消防救援時(shí)消防車的救援操作。

3.2 疏散樓梯及消防電梯加強(qiáng)技術(shù)要求

為保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)，疏散樓梯的通達(dá)，避免局部火勢(shì)影響疏散樓梯的使用，加強(qiáng)要求250m以上超高層核心筒內(nèi)設(shè)置3部樓梯，當(dāng)任意一部樓梯無(wú)法使用時(shí)，另兩部樓梯的疏散寬度仍能滿足疏散要求。并且要求每個(gè)防火分區(qū)需增加一部人員輔助疏散電梯，用做樓梯以外的電梯輔助疏散。

3.3 環(huán)形走道設(shè)置

在250m以上的超高層的核心筒內(nèi)通常包含疏散樓梯、電梯井、通風(fēng)井、電纜井、衛(wèi)生間、設(shè)備間等功能，為加強(qiáng)核心筒防火分隔，對(duì)于防止火災(zāi)在建筑內(nèi)部豎向蔓延，保證人員疏散安全和外部救援安全具有重要作用。所以要求圍繞核心筒必須設(shè)置環(huán)形走道，避免盡端式走道，以保證任意位置可向兩個(gè)方向疏散。為保證環(huán)形走道和核心筒的安全性，要求該環(huán)形走道上的門窗需采用乙級(jí)防火窗，核心筒內(nèi)樓梯間、設(shè)備用房的門為甲級(jí)防火門。

3.4 防火構(gòu)造加強(qiáng)措施

為保證250m以上超高層的防火分隔可靠性。首先，因?yàn)榉阑鹁砗熢趯?shí)際使用過(guò)程中，存在防煙效果差、可靠性低等問(wèn)題。因此對(duì)于超高層建筑，要求防火墻、防火隔墻不應(yīng)采用防火卷簾替代，以提高防火分隔的有效性和可靠性。其次，為防止火焰延外幕墻向上蔓延，要求建筑外墻上下層開(kāi)口需設(shè)置1.5m的不燃性實(shí)體墻，且在樓板上高度不小于0.6m，該要求結(jié)合國(guó)內(nèi)外超高層實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，采取加強(qiáng)措施。

3.5 避難空間加強(qiáng)措施

避難層為超高層建筑重要樓層，在大于250m超高層建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)避難區(qū)人員密度要求進(jìn)行了加強(qiáng)，按不小于0.25m2/人計(jì)算，較防火規(guī)范嚴(yán)格。并要求避難區(qū)對(duì)應(yīng)位置的外墻處不應(yīng)設(shè)置幕墻，便于對(duì)避難區(qū)展開(kāi)救援，同時(shí)，防止火勢(shì)和煙氣通過(guò)幕墻內(nèi)的空腔進(jìn)入避難區(qū)，提高避難層的防火安全性[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

超高層建筑本身具有一定的特殊性，因此在實(shí)際開(kāi)展防火設(shè)計(jì)工作過(guò)程中要從其建筑特點(diǎn)出發(fā)，以當(dāng)前存在的問(wèn)題為導(dǎo)向，積極采取各種有效的設(shè)計(jì)措施和方法，使得超高層防火設(shè)計(jì)得到針對(duì)性加強(qiáng)。同時(shí)，在后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中要增強(qiáng)超高層建筑防火設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化消防安全的宣傳，使得超高層建筑的實(shí)際使用者能夠嚴(yán)格依照消防安全規(guī)定進(jìn)行使用，從而降低火災(zāi)的發(fā)生概率，確保人們生命財(cái)產(chǎn)安全。