淺談超高層建筑防火設計

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；避難層；防火設計

1、超高層建筑火災發生的誘因及火災特點

超高層建筑起火的原因主要有以下幾種：（1）電氣引起火災：在超高層建筑內，用電設施設備非常多，引發電氣火災的可能性很大。電氣火災成因多見電氣設備產品故障引起火災；電氣線路接觸不良或超負荷過載發熱引燃電線包覆材料起火；電線漏電、短路產生電火花引燃可燃等等。（2）明火管理不善引起火災：超高層建筑，往往高有餐廳、餐館、飯店、食堂等等，隨之就必然出現廚房用火，甚至出現卡式爐、火鍋、煤氣燒烤、酒精加熱等明火，對這些明火管理不善、使用不當，很有可能引發火災。（3）機械設備故障引起火災，在超高層建筑內設有多種機械設備，如送風機、排風機、冷風機、電動機等等。這些設備如果質量有問題或對其缺氣維護保養，也有可能運行不順，摩擦發熱，引起火災事故。（4）違章作業引起火災：超高層建筑投用后，也難免會有室內裝修，設備維修，地毯清潔等施工作業，在這些施工作業中，有時會動用氣割、電焊，有時會用電動砂輪磨面，有時會使用易燃液劑。違章作業或管理上稍有疏忽，就會發生火災事故。

超高層建筑火災的特點主要有以下幾點：（1）火勢蔓延快：超高層建筑內各功能的管井多，一旦發生火災，火勢可以通過豎井迅速蔓延，另外建筑越高，風速也會加快火勢的蔓延速度。（2）人員集中，疏散困難：超高層建筑由于功能眾多，層數多，容納人員遠比一般的建筑多，而且火災發生時要使整棟樓人員迅速疏散到地面或者不受火災危房的安全地方是很困難的，而且超高層建筑的高度少則一百多米，多則三四百米，疏散時間上需要較長時間。（3）火災撲救難度大：根據我國現有的消防救援戰備遠遠無法滿足現有的建筑發展的速度，目前消防登高車最大的救援高度約為100米，消防車供水的有效射程不大于150米，因此超高150米的樓層無法通過消防車實施人員進行營救。

2、工程實例

南寧龍光世紀位于南寧市鳳嶺東盟商務區中柬路，1#塔樓主體建筑地上八十層，高347.75米，2#塔樓主體建筑地上五十層，高171.4米，共用地下五層，總建筑面積389346平方米，其中地下建筑面積86723平方米。防火設計為一類超高層綜合建筑，耐火等級一級，抗震設防烈度六度。使用性質為：地下三層至五層汽車庫、設備用房；地下一、二層為商業、辦公用房、設備用房、大堂、鍋爐房；裙房一至四層為、大堂上空、商業、設備用房、餐飲；1#塔樓3～61層為辦公，24、80夾層為設備用房，63～75層為酒店客房，76層為游泳池、健身、水療，77～79層為餐飲，80層為觀光廊。其中5層、24層、43層、62層布置避難層（區域）及部分設備用房。1#塔樓標準層建筑面積為2470平方米，設有三部疏散樓梯及兩部消防電梯。屋頂設有直升機停機坪。由于該工程功能眾多復雜，設計難度很大，特別是超高層的設計。下面就該項目超高層建筑方面防火設計進行分析。

3、超高層建筑防火設計

3.1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。《高層民用建筑設計防火規范》（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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

4、結束語

結合工程的實際情況合理布置超高層建筑的總體布局，優化布置了超高層避難層的分布樓層，保證了安全疏散的要求，在標準層的疏散樓梯設計上結合核心筒均勻布置，使核心筒各功能區域平面布置實現最優化，以及在超高層建筑屋面合理設置停機坪，這些都是超高層建筑防火設計的有效措施，遵循“預防為主，防消結合”的消防方針，盡量提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，做到安全適用、技術先進、經濟合理。