●謝景榮，戈莎莎

(1.陜西省消防總隊(duì)，陜西 西安 710018； 2.寶雞市消防支隊(duì)，陜西 寶雞 721000)

淺談超高層建筑消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

●謝景榮1，戈莎莎2

(1.陜西省消防總隊(duì)，陜西 西安 710018； 2.寶雞市消防支隊(duì)，陜西 寶雞 721000)

結(jié)合西安市某超高層項(xiàng)目的具體情況及設(shè)計(jì)難點(diǎn)，對(duì)超高層項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，針對(duì)超高層建筑消防設(shè)計(jì)中豎向防火分隔、人員疏散安全性、消防系統(tǒng)有效性、滅火救援以及可燃性控制，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

超高層；消防；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

超高層建筑是指建筑高度大于100 m的民用建筑，由于沒(méi)有專門(mén)的超高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范，目前是參照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-95，2005年版，以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)執(zhí)行。在《高規(guī)》中也只有個(gè)別條款針對(duì)超高層建筑提出特殊的要求，如第7.4.6.2條“消火栓的充實(shí)水柱應(yīng)通過(guò)水力計(jì)算確定，且建筑高度不超過(guò)100 m的高層建筑不應(yīng)小于10 m；建筑高度超過(guò)100 m的高層建筑不應(yīng)小于13 m”。第7.4.7.2條“當(dāng)建筑高度不超過(guò)100 m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07 MPa；當(dāng)建筑高度超過(guò)100 m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15 MPa”。第7.6.1條“建筑高度超過(guò)100 m的高層建筑及其裙房，除游泳池、溜冰場(chǎng)、建筑面積小于5.00 m2的衛(wèi)生間、不設(shè)集中空調(diào)且戶門(mén)為甲級(jí)防火門(mén)的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外，均應(yīng)設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)”。從上面幾點(diǎn)可以看出，超高層建筑消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要高于普通高層建筑，下面結(jié)合某超高層工程設(shè)計(jì)實(shí)例，談一下此類建筑的消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

某超高層工程項(xiàng)目總平面由兩個(gè)區(qū)域建筑構(gòu)成：南區(qū)為超高層塔樓和4層裙房；北區(qū)為多層商業(yè)。塔樓地上57層，地下3層，塔樓建筑高度248.5 m，頂部設(shè)有造型，建筑總高度270 m，塔樓外墻全部采用玻璃幕墻，由于造型需要，屋頂未設(shè)置停機(jī)坪。塔樓5F-57F為甲級(jí)辦公塔樓，其中有三個(gè)避難層，即15F/29F/44F，平面如圖1所示。該項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)均滿足《高規(guī)》的相關(guān)要求。

圖1 建筑平面圖

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

該項(xiàng)目塔樓屬于超高層建筑，建筑高度達(dá)到248.5 m，存在消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題如下：

2.1 人員疏散問(wèn)題

從消防安全的角度，建筑高度的增加使內(nèi)部人員數(shù)量增多，疏散到首層的垂直距離和難度增加。經(jīng)測(cè)試，一個(gè)正常的年輕男性在樓梯內(nèi)人數(shù)較少、比較通暢的情況下，從20層疏散到首層約需要3 min；從30層疏散到首層約需要5 min。以一座約100層的主要是辦公和酒店功能的建筑為例，如果考慮多層同時(shí)疏散和樓梯擁擠的情況，經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，即使連續(xù)疏散，全部人員疏散完畢也需要超過(guò)1.0 h的時(shí)間，而且大部分人無(wú)法做到連續(xù)不休息地從最高層疏散到首層，通常需要在避難層休息，所需要的疏散時(shí)間可能更長(zhǎng)。

2.2 消防供水及滅火設(shè)施可靠性問(wèn)題

由于該項(xiàng)目塔樓主屋面高度270 m，建筑高度248.5 m，很難從外部進(jìn)行滅火救援，對(duì)建筑消防供水及滅火設(shè)施的可靠性提出了更高的要求。

2.3 特殊結(jié)構(gòu)形式所產(chǎn)生的消防問(wèn)題

超高層建筑在建筑造型、外立面設(shè)計(jì)、屋頂設(shè)計(jì)方面突出其獨(dú)特性和創(chuàng)造性，大面積采用玻璃幕墻和鋼結(jié)構(gòu)等建筑結(jié)構(gòu)，這些特殊的結(jié)構(gòu)形式會(huì)帶來(lái)一些特殊的消防問(wèn)題。

2.4 滅火救援問(wèn)題

目前最高的消防云梯最大有效高度達(dá)到101 m，但是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能跟上超高層建筑發(fā)展的高度，加上風(fēng)的作用，使得高空作業(yè)有一定的危險(xiǎn)性。當(dāng)超高層建筑超過(guò)消防云梯的極限高度時(shí)，高噴車和遠(yuǎn)射程移動(dòng)水炮等均很難從外部直接打到100 m以上的火災(zāi)部位。此外，傳統(tǒng)的直接外攻滅火、強(qiáng)攻近戰(zhàn)、防控堵截等戰(zhàn)術(shù)受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這是由于超高層建筑豎向長(zhǎng)度長(zhǎng)，消防人員配備的空氣呼吸器有限，消防人員的體能受到極大挑戰(zhàn)，甚至連消防救援人員的自身安全性都沒(méi)有保障，滅火救援難度極大。

3 需要關(guān)注的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題

結(jié)合超高層建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性，筆者認(rèn)為在消防設(shè)計(jì)方面需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

3.1 豎向防火分隔有效性

該項(xiàng)目塔樓核心筒處設(shè)置有豎向管道井，包括電梯井、電纜井、水暖井等。超高層建筑各專業(yè)豎井林立，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這些豎井就像高聳的煙囪，構(gòu)成火勢(shì)迅速蔓延的主要途徑。為防止火災(zāi)豎向蔓延，除應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定外，還應(yīng)考慮以下要求：(1)各專業(yè)豎井均獨(dú)立設(shè)置，其井壁為耐火極限不低于1.00 h的不燃燒體，井壁除開(kāi)設(shè)門(mén)洞外，不設(shè)其它洞口，檢修門(mén)均為甲級(jí)防火門(mén)。各豎井在每層樓板處采用不低于樓板耐火極限的不燃材料或防火封堵材料封堵。(2)電梯層門(mén)的耐火極限不應(yīng)低于1.00 h，并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電梯層門(mén)耐火試驗(yàn)完整性、隔熱性和熱通量測(cè)定法》(GB/T 27903)規(guī)定的完整性和隔熱性要求。(3)強(qiáng)電井的電纜橋架部位應(yīng)增設(shè)纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器，采用S型接觸式安裝，并接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

目前許多超高層塔樓設(shè)計(jì)為了滿足設(shè)計(jì)美觀等需要，在建筑外墻設(shè)置了大面積的玻璃幕墻，若消防設(shè)計(jì)不當(dāng)，存在一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性。因此，如何保證該建筑玻璃幕墻的防火安全性，是超高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要考慮因素。(1)玻璃幕墻的防火封堵構(gòu)造系統(tǒng)，在正常使用條件下，應(yīng)具有伸縮變形能力、密封性和耐久性；在遇火狀態(tài)下，應(yīng)在規(guī)定的耐火時(shí)限內(nèi)，不發(fā)生開(kāi)裂或脫落，保持相對(duì)穩(wěn)定性。(2)樓面梁、房間隔墻等處容易導(dǎo)致火災(zāi)蔓延的部位，玻璃幕墻的內(nèi)襯板應(yīng)當(dāng)采用燃燒性能為A級(jí)的材料。非透明處玻璃幕墻的內(nèi)襯板與玻璃內(nèi)表面的間距不得小于50 mm，且不得使用深顏色的內(nèi)襯板。

3.2 人員疏散安全性

該項(xiàng)目建筑高度248.5 m，在15、29和44層分別設(shè)置避難層。針對(duì)建筑特點(diǎn)制定如下疏散策略：(1)火災(zāi)確認(rèn)后，建筑內(nèi)全體人員應(yīng)同時(shí)疏散；(2)塔樓第一避難層以上人員應(yīng)利用核心筒內(nèi)的疏散樓梯向下疏散至最近的避難層；(3)塔樓第一避難層以下人員應(yīng)利用樓梯疏散至室外。

考慮到避難層作為超高層塔樓人員的重要避難場(chǎng)所，除滿足現(xiàn)行規(guī)范要求外，尚應(yīng)滿足如下要求：(1)為防止非避難區(qū)火災(zāi)威脅到避難區(qū)，與避難層同層的設(shè)備管道宜集中布置，設(shè)備管道區(qū)應(yīng)采用防火墻與避難區(qū)分隔；管道井和設(shè)備間應(yīng)采用耐火極限不低于2.00 h的防火隔墻與避難區(qū)分隔；管道井和設(shè)備間的門(mén)不宜直接開(kāi)向避難區(qū)；必須直接開(kāi)向避難區(qū)時(shí)，與避難區(qū)出入口的距離不應(yīng)小于5 m，且應(yīng)采用甲級(jí)防火門(mén)。(2)應(yīng)在避難層進(jìn)入樓梯間的入口處、疏散樓梯通向避難層的出口處以及避難區(qū)出入口處增設(shè)能保持視覺(jué)連續(xù)的燈光型疏散指示標(biāo)志，同時(shí)塔樓各層應(yīng)設(shè)置避難層位置信息提示。

3.3 消防系統(tǒng)可靠性

由于超高層建筑主要立足于自救，因此消防系統(tǒng)，特別是消防給水及滅火設(shè)施是超高層建筑消防安全的最主要方面之一，考慮超高層建筑特點(diǎn)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、防煙排煙系統(tǒng)、消防供電系統(tǒng)等應(yīng)按豎向分段獨(dú)立設(shè)計(jì)，每段高度不應(yīng)超過(guò)100 m。針對(duì)該項(xiàng)目的特點(diǎn)，提出以下要求：(1)設(shè)計(jì)的每段應(yīng)設(shè)高位水箱，容積不應(yīng)小于100 m3，該高位水箱對(duì)下滅火、對(duì)上轉(zhuǎn)輸供水，其中屋頂高位水箱僅對(duì)下滅火，容量不應(yīng)小于200 m3。(2)為保證室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的供水可靠性,轉(zhuǎn)輸水箱供水超壓區(qū)域采用減壓閥、減壓孔板減壓供水。在減壓閥前后應(yīng)安裝壓力監(jiān)控裝置，使用減壓閥應(yīng)采取保證水質(zhì)的技術(shù)措施。(3)除廚房以外，噴頭采用快速響應(yīng)噴頭，不應(yīng)采用隱蔽型噴頭。(4)消防控制室應(yīng)能監(jiān)視消防水泵電源的工作狀態(tài)，消防水箱(池)水位信息和管網(wǎng)壓力信息，消防水泵的啟、停狀態(tài)和故障狀態(tài)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水流指示器、信號(hào)閥、報(bào)警閥、壓力開(kāi)關(guān)的正常工作狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)。(5)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)關(guān)系設(shè)計(jì)建議按《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 滅火救援

《高規(guī)》第6.1.14條規(guī)定：建筑高度超過(guò)100 m，且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過(guò)1 000 m2的公共建筑，宜設(shè)置屋頂直升機(jī)停機(jī)坪或供直升機(jī)救助的設(shè)施?！陡咭?guī)》雖建議建筑高度超過(guò)100 m，且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過(guò)1 000 m2的公共建筑設(shè)置屋頂停機(jī)坪，但考慮到我國(guó)的國(guó)情、經(jīng)濟(jì)上的承受能力、消防裝備等方面的具體問(wèn)題，并沒(méi)有作強(qiáng)制性規(guī)定。

該項(xiàng)目由于塔樓頂部造型的限制，無(wú)法設(shè)置屋頂停機(jī)坪。針對(duì)未設(shè)置停機(jī)坪的問(wèn)題，可增強(qiáng)輔助滅火救援的要求：(1)塔樓15層以下均應(yīng)設(shè)置可供消防救援人員進(jìn)入的窗口，窗口的凈高度和凈寬度分別不應(yīng)小于0.8 m和1.0 m，窗口下沿距室內(nèi)地坪不宜大于1.20 m，間距不宜大于30 m，且每個(gè)防火分區(qū)不應(yīng)少于2個(gè)，設(shè)置位置應(yīng)與消防車登高作業(yè)操作場(chǎng)地相對(duì)應(yīng)。窗口的玻璃應(yīng)易于破碎，并應(yīng)設(shè)置可在室外識(shí)別的明顯標(biāo)志。戶外廣告牌的設(shè)置不應(yīng)遮擋滅火救援窗。(2)操作場(chǎng)地可結(jié)合消防車道布置且應(yīng)與消防車道連通，場(chǎng)地靠近建筑外墻一側(cè)的邊緣距離建筑外墻不宜小于5 m，且不應(yīng)大于10 m；應(yīng)充分考慮101 m大型消防登高車的承載、作業(yè)面和轉(zhuǎn)彎半徑等需要。(3)場(chǎng)地與建筑之間不應(yīng)設(shè)置妨礙消防車操作的車庫(kù)出入口等障礙，場(chǎng)地坡度不宜大于3%。(4)為保護(hù)地面人員應(yīng)在塔樓首層設(shè)置挑檐，挑檐設(shè)置范圍應(yīng)能覆蓋塔樓登高撲救面，挑檐寬度為2～4 m。

3.5 可燃性控制

為防止火災(zāi)蔓延并減少火災(zāi)隱患，對(duì)項(xiàng)目的可燃性控制提出以下要求：(1)頂棚、墻面和地面的裝修材料應(yīng)滿足《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求；(2)塔樓辦公標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)部墻面及疏散走道裝修裝飾材料應(yīng)達(dá)到A級(jí)；(3)塔樓辦公標(biāo)準(zhǔn)層的家具如辦公桌、柜等宜使用防火板材或金屬材料。

4 結(jié)束語(yǔ)

超高層建筑在消防設(shè)計(jì)上應(yīng)側(cè)重于自防自救，因此在消防設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)豎向防火分隔、人員疏散安全性、消防系統(tǒng)有效性、滅火救援以及可燃物的有效控制，提高這些方面的消防設(shè)計(jì)要求。

[1] GB 50045-95,高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)[S].

[2] 公安部沈陽(yáng)消防研究所.西安·綠地中心A座消防安全評(píng)估報(bào)告[R].

Key Points of Fire Protection Design of High Buildings

XIE Jing-rong1, GE Sha-sha2

(1.FireCropsofShanxiProvince，Xi’an710018,China;2.BaojiMunicipalFireBrigade,ShanxiProvince721000,China)

Combined with the specific situation and difficulties in designing a high-rise project in Xi’an, it paper analyzes the fire protection design of super high-rise projects. It also puts forward some higher requirement for high rise building separation, personnel evacuation safety, fire protection systems, fire fighting and rescue effectiveness and combustible control in fire protection design of high buildings.

super high-rise; fire prevention; key points of design

2014-12-10

謝景榮(1974— )，男，陜西鳳翔人，高級(jí)工程師，碩士； 戈莎莎(1980— )，女，安徽含山人，工程師。

TU998.1

A

1008-2077(2015)02-0061-03