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1 前言

隨著社會經濟的發(fā)展，城市建設速度越來越快，規(guī)模越來越大，高層建筑乃至超高層建筑因為能夠最大限度地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。必須要在建筑設計過程中高度重視消防安全，通過科學的防火構造設計來最大限度地降低火災隱患，減少火災損失。本文將重點探討超高層建筑防火構造設計，希望能夠對相關從業(yè)者有所幫助。

2 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，結構復雜，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)得尤其明顯。

2.1 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0.5m/s～0.8m/s。然而如果煙氣沿豎向井蔓延，其垂直擴散速度高到3m/s～4m/s。這樣的蔓延速度意味著，一棟100m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，使得火勢的控制和撲救難度進一步增加。

2.2 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，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。

2.3 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。高層建筑結構十分復雜，層數(shù)高、功能多、人員密集、垂直方向上人員疏散距離遠，加之火災事故發(fā)生時容易造成恐慌，火災所產生的煙氣也會對人員視覺和呼吸系統(tǒng)造成影響，導致人員疏散中很容易出現(xiàn)踩踏事故，提高事故傷亡概率?；饎葸^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)室內消防用水不足的問題。再加上建筑高度過高，容積率較大，人員疏散時間過長。加拿大一項關于人員疏散的科學實驗中，設定高層建筑中每一樓層固定容納200人，沿著1.1m寬的樓梯進行人員疏散，結果顯示：11層高的建筑中，全部人員疏散需要的6.5min，50層高的建筑中，全部人員疏散則需要近130min?？梢姼邔咏ㄖS著層高的逐漸增加，人員疏散時長增加，而且受火勢迅速蔓延和煙霧的影響，人員疏散難度勢必大大提升。

2.4 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注的重點。

2.5 鋼結構耐火性不夠

傳統(tǒng)的建筑施工建設中普遍使用混凝土材料，但是對于高層建筑而言，混凝土材料不足以支撐高強度的負載，所以，通常使用鋼結構開展高層建筑施工。雖然鋼結構質輕，可以承載較高的負載，但是，在防火性能方面表現(xiàn)出劣勢。通常情況下，普通的建筑鋼材在600℃的條件下，會出現(xiàn)變形扭曲的問題，自身承載力大大降低，所以，鋼結構建筑在火災中極易出現(xiàn)坍塌問題，進而造成更加嚴重的事故。為了提升鋼結構的耐火性，一般在開展前期建設和安裝時，會在結構外表面涂抹一層防火涂料，但是這些涂料具有一定的耐火時限，通常在2h～3h，所以還是很難從根本上解決火災隱患

3 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規(guī)定，展開全面的防火疏散設計。超高層建筑的防火設計，要高度重視以下內容。（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?；馂陌l(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、防火門等基本構建的耐火極限符合相關標準和要求，這也在很大程度上決定火災發(fā)生后結構的支撐能力，以及防火分區(qū)的隔火能力合理設計疏散出口和樓梯，并保證建筑內的最遠疏散距離符合消防相關規(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。（4）建筑內部的裝修，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。（5）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部最不利點的水壓以及消防距離。（6）建筑內部要建立完善的、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?？偟膩碚f，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法律法規(guī)，嚴格依據(jù)相關的規(guī)定和標準執(zhí)行，同時要綜合考慮建筑的主體結構、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。

4 超高層建筑防火構造設計要點

4.1 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》中的相關條款，超高層建筑的防火構造設計，必須嚴格遵守普通高層建筑的相關要求，在此基礎上，還有以下針對超高層建筑（建筑高度超過100m）的專門性要求。（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標準的避難層或避難間。（3）對于標準層建筑面積在1000m2以上的超高層公共建筑，應當在屋頂設置滿足相關要求的直升機停機坪，或者能夠滿足直升機救援的相關設施。（4）超高層建筑要求內部的消防最不利點，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)。

4.2 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1h的耐火極限。這也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，則要確保滿足兩個要求：上下兩級平面角度不超過10°，距離扶手250mm處保證踏步深度在220mm以上。

4.3 防火門設計

防火門是整個消防安全系統(tǒng)中最重要的基本結構之一，主要包括門框、門扇、控制設備等主要構建，這些構建的性能也在很大程度上決定了防火門的防火能力和隔煙能力。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，有非燃燒和難燃燒體兩種類型，前者的材料為鋼板、石棉板、礦棉等不燃材料構成的，而后者則是采用的不燃材料覆蓋內部的可燃材料的形式。

4.4 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，由不燃材料構成。對于超高層建筑，防火墻是劃分防火分區(qū)的關鍵構件。按照相關要求，建筑防火墻至少要具備3h的耐火極限，對于一些有特殊要求的建筑，甚至需要4h。防火墻的材料主要以全現(xiàn)澆鋼筋混凝土、框架結構砌體填充墻為主。對于防火墻的位置、性能、構造以及耐火極限等，有以下基本要求。（1）一般情況下，防火墻必須要直接建設在建筑基礎，或者建筑承重結構上。（2）防火墻橫截面中心線，與天窗端面的距離必須要控制在4m以內。（3）防火墻通常不能設置在建筑的轉角位置，如果防火墻與轉角位置距離較近，必須要滿足內轉角兩側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，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，還需要對墻面兩側實施針對性的防火措施。

5 結束語

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，展開科學的防火構造設計，才能真正有效的保障居民生命財產安全。