超高層建筑就防火角度的結構設計思路

施旭梅

摘 要:

超高層建筑由于用途多及功能復雜，導致的火災可能性較大，且撲救難度也較大。因此，超高層建筑應立足于自防自救，采取可靠的防火措施，保障人們的生命安全，達到預防火災的目的。本文根據多年的工作實踐，超高層火災的誘因及特點進行分析，并就超高層建筑的建筑防火設計進行探討。

關鍵詞:超高層建筑防火設計思路

中圖分類號：TU97文獻標識碼： A

引言

隨著社會經濟的發展，各地相繼建設了不少高層建筑，由于導致高層建筑發生火災的因素較多，撲救難度大，因此高層建筑應立足于自防自救，采取可靠的防火措施，達到預防火災的目的?，F行《高層民用建筑設計防火規范》對高層民用建筑防火設施作了嚴格規定，對建筑高度超過100M的高層建筑，即所謂超高層建筑，在遵守一般高層建筑的通用防火規定外，增加了合理的防火技術要求。建筑高度超過250M的民用建筑采取的特殊防火要求，要提交國家消防主管部門組織專題研究論證。超高層建筑發生火災，撲救難度更大，成災后果嚴重。在超高層建筑防火設計過程中，隨時會出現一些新的問題。所以正確運用規范，采用先進的防火技術，保證超高層建筑的防火安全至關重要。

一、超高層建筑火災的危害性分析研究

1、火勢蔓延快。高建筑物的排氣道、電纜井、樓梯間等豎向井道中，若忽略防火分隔，或方法處理不當，產生火災時，災情短時間內會迅速擴大。據測定，火災剛發生時，因空氣對流在水平方向造成的煙氣擴散速度為0.3m/s，火勢猛烈后，由于高溫狀態下的熱對流而造成的水平方向煙氣擴散速度為0.5～0.8m/s，煙氣沿樓梯間或其他豎向管井擴散速度為3～4m/s。如一座高度為 100m的高層建筑 ，如無阻擋，只要半分鐘即可將火勢引至頂層，造成嚴重影響。風對高層建筑火災有較大的影響，測定顯示，當建筑物10m高處的風速為5m/s時，在30m高處為8.7m/s，60m高處為12.3m/s，90m高處為15m/s，由于風速增長，導致火勢的蔓延，因此更加難以控制和撲滅。

2、疏散困難。高層建筑的特點：一是層數多，疏散到地面時間長；二是人員較多，不易疏散；三是高層建筑火勢蔓延極快，增加了疏散困難，甚至威脅到生命安全，火災案例分析表明，在火災中有一半人數以上是被煙熏死的。

3、撲救難度大。高層建筑起火時，受到多種因素的影響，撲救十分困難。例如：熱輻射強、煙霧濃、火勢向上蔓延的速度快，消防隊員難以堵截；消防隊使用的滅火及救護設施高度有限，因此室內消防給水設施是撲救高層建筑火災的主要設施。當火勢擴大，形成大面積火宅時，室內消防水量不足，需要利用消防車向高樓供水，但消防水帶耐壓能力常常不能適應需要，此外，建筑物如果沒有安裝消防電梯，消防隊員因攀登高樓體力不夠，不能及時達到火層進行撲救，消防器材也不能隨時補充，均會影響撲救。

4、火險隱患多。高層建筑通常功能多元化，易燃物多，若管理不當，發生火災可能性很大。特別是一些面積大、超高層建筑，情況更為復雜，一旦發生火宅，后果不堪設想。

二、超高層建筑防火設計

1.總平面布置

總平面布置是建筑設計中的第一要素，超高層建筑防火設計中總平面的布置則是首先需要考慮的重要因素之一。合理的總平面布置，不但有利于火災撲救，而且對人員疏散及消防救援有極大幫助?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規范》（以下簡稱“高規”）規定：高層建筑的周圍，應設環形消防車道。當設環形車道有困難時，可沿高層建筑的兩個長邊設置消防車道。高層建筑的底邊至少有一個長邊或周邊長度的1/4且不小于一個長邊長度，不應布置高度大于5.00m、進深大于4.00m的裙房，且在此范圍內必須設有直通室外的樓梯或直通樓梯間的出口。消防車道距高層建筑外墻宜大于5.00m。消防車道與高層建筑之間，不應設置妨礙登高消防車操作的樹木、架空管線等。

該項目四周設置環形消防車道，消防車道距離外墻5～10米，車道寬度為6米，其中1#塔樓消防登高面分段設計，位于西邊與北邊轉角處，并設置消防登高操作場地，以利于大型消防車進行火災撲救。消防登高范圍內設有直通室外的樓梯間出口。1#塔樓核心筒樓梯間門至室外不超高15米。

“高規”對于登高車操作場地沒有作出規定，但其在高層建筑火災撲救中起到很關鍵的作用，南寧市消防局根據結合實際情況，針對高層建筑消防撲救場地設計作出了具體規定。龍光世紀在總平面布置中不但嚴格按照“高規”中關于總平面的相關規定進行設計，而且還根據南寧市消防局的相關規定進行了調整設計。

2.避難層設計

“高規”規定：建筑高度超過100米的公共建筑，應設避難層（間）。避難層是高層建筑中專供火災時人員臨時避難用的樓層。避難層可以采用全敞開式、半敞開式、封閉式三種類型。全敞開式避難層為不設圍護結構的全敞開空間，一般設在建筑物的頂層或屋頂上。半敞開式避難層四周設有高度不低于1.2m的防護墻，上部設有可開啟的封閉窗，采用自然排煙方式，可防止煙氣的侵害。封閉式避難層為設有耐火的圍護結構，室內具備應急照明、獨立的空調和防排煙系統，門窗為防火門窗。

設置的避難層應滿足下列要求：1、避難層的設置數量和兩個避難層之間的高度，應滿足人員疏散時間的要求，充分考慮建筑面積、使用功能、人數、人流速度及火災蔓延情況，自建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之間，不宜超過15層；2、通向避難層的防煙樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開，但人員必須經避難層方能上下；3、考慮人體體型特點，在不致過分擁擠的情況下，避難層的凈面積宜按每平米5人計算；4、避難層可兼作設備層，但設備、管道宜集中布置；5、避難層設消防電梯出口和消防專用電話，其它客貨梯不得在避難層處設出口。 本工程1#塔樓結合各功能分區，在5層、24層、43層及62層共設置了4個避難層，避難區的間隔為18超出“高規”要求的15 層間隔要求。本工程核心筒共設置了3部疏散樓梯，能更快的進行人員疏散，并在屋面設置了專供消防使用的直升機停機坪；同時在5層避難層設有通往裙樓屋面的連通口，將裙樓屋頂作為第 1 個避難層，裙房屋頂平臺面積大，屋面樓板具有一定的耐火極限，在火災情況下，可作為避難安全區域，對于安全疏散及施救都有一定的作用。結合國內目前一些超過300m超高層的設計案例，如：同在南方區域的深圳京基100（441.8m）、廣州西塔（437.5m）、深圳平安大廈（660m）等均按每隔18～22層設置避難層，參照同區域及均為300米以上同類建筑設置1#塔樓的避難層的位置。因此經消防部門的論證會議，通過了本工程的避難層設置方案。

3.標準層防火疏散設計

辦公標準層防火分區的劃分盡量按每層為1個分區，但本項目每層辦公面積的超出成為防火分區設計重點和難點，具體分析如下：《高規》規定，高度超過50m或重要辦公樓（一類高層），每個防火分區最大面積為2000平米（設置自動滅火系統），本項目辦公層每層建筑面積約為2470平方米，扣除結構部分及核心筒內封閉不用的穿越井道等，面積約為2000平方米左右，按規范需將辦公層每層劃分為兩個防火分區，核心筒內均勻設置3部疏散樓梯，并在走道中間設置特級防火卷簾，這樣既不影響辦公空間的靈活布置，又滿足了防火分區及疏散要求。辦公平面呈環形布置，保證人員雙向疏散及疏散距離的要求。辦公層的最大建筑面積為2500平方米，按每人建筑面積10平方米計算，辦公層的最多人數為250人，所需的疏散寬度為2.5m，本工程設計了3部疏散樓梯，且均勻分布于辦公層，總疏散寬度為3.6m，大于疏散要求的寬度。對于辦公樓超過每層2000平方米的要求，通過以上設計措施及論證，有擴大標準層面積的可行性和有利措施。

4.屋頂停機坪設計

超高層建筑宜設屋頂直升飛機停機坪。發生火災時，將在樓頂部躲避火災的人員用直升飛機疏散到安全地區，具體設置的技術要求有： 1、停機坪與設備機房、電梯機房、水箱間、共用天線等突出物的距離不應小于5m；2、出口不少于2個，每個出口寬度不小于0.9m，以保障同時有兩股人流出入；3、在停機坪的適當位置消火栓；4、停機坪四周圍設置航空障礙燈。本項目的屋頂停機坪采用鋼桁架結構，頂板為直徑為24米的航空鋁合金甲板，屋頂設置兩部疏散樓梯與停機坪連接。屋頂立面造型獨特，女兒墻的設計上順應立面連續的花瓣造型起落，屋頂四角突起的構架對飛機坪的設置有影響，屋頂停機坪的設計既要考慮停機坪的疏散要求，又要考慮立面造型及屋頂擦窗機的設計互不影響是本項目的又一重點及難點之一。

結語：

超高層建筑的火災危險性是顯而易見的，筆者從分析超高層建筑的火災特點和危險性入手，在參考超高層建筑防火設計在滿足規范要求的前提條件下，更應該根據超高層建筑的實際情況和當地消防實際水平在人員施救、防火分區、安全疏散等方面進行合理的個性化設計。

并隨著科學技術和世界經濟的迅猛發展，為超高層建筑防火設計尋找新思路，增加建筑防火設計的靈活性和多樣性顯得越來越重要。

參考文獻：

[1]李引擎 .建筑防火工程 [M].北京 ：化學工業出版社

[2]高層賓館火災情況下電梯應急疏散可行性研究[R]．上海市特檢院和上海市消防研究所

[3]司戈．高層建筑非傳統安全疏散理念探討EJ]．消防科學與技術