高層建筑防火策略的應(yīng)用

彭艷紅

(株洲市消防支隊(duì)，湖南 株洲 412000)

高層建筑防火策略的應(yīng)用

彭艷紅

(株洲市消防支隊(duì)，湖南 株洲 412000)

目前，高層建筑物防火工作存在諸多問題且開展難度大。以某高層建筑為例，分析其存在的消防安全問題。以功能分區(qū)和消防供水為切入點(diǎn)，對高層建筑核心筒的防火防煙設(shè)計(jì)和消防供水問題進(jìn)行了探討，以期為高層建筑的防火工作提供借鑒。

建筑防火；高層建筑；防火策略

1 高層建筑的火災(zāi)危害

高層建筑是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的體現(xiàn)，高聳入云的摩天大樓在為城市缺地問題提供解決方案的同時(shí)，也給城市的可持續(xù)發(fā)展帶來了前所未有的壓力。高層建筑與普通建筑明顯不同，人員與財(cái)富相對更加集中，而火災(zāi)出現(xiàn)，就會使得建筑內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施受到損壞，同時(shí)還會帶來嚴(yán)重的社會后果。如中央電視臺北配樓電視文化中心(CCTV)及廣州珠江新城富力盈泰大廈的火災(zāi)，既是城市突發(fā)事件的體現(xiàn)，也給安全工作敲響了警鐘。

深刻認(rèn)識包括高層建筑火災(zāi)在內(nèi)的城市重大災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，并及時(shí)地了解城市火災(zāi)的控制辦法，是城市公共安全進(jìn)行研究的重要課題所在。本文主要結(jié)合具體的實(shí)例，對高層建筑的消防技術(shù)提出相應(yīng)的未來發(fā)展思路和應(yīng)對策略。

2 高層建筑消防安全存在問題分析

從高層建筑內(nèi)部功能來看，高層建筑的功能分區(qū)，一般可以按層數(shù)來劃分，但有一些建筑即使在同一層，功能也不同。功能區(qū)劃分方法使得建筑在投入使用以后，對消防系統(tǒng)也會有不一樣的要求，如把應(yīng)用于高火災(zāi)載荷功能區(qū)的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)放進(jìn)了火災(zāi)負(fù)荷不大的區(qū)域，就會極大地浪費(fèi)消防資源；而如果采用統(tǒng)一的消防系統(tǒng)來對其進(jìn)行配置，又不一定能保證某些高火災(zāi)載荷功能區(qū)的消防安全，從而不能達(dá)到防火的目的。

2.1 建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消防審核和災(zāi)害防控難度大

正是由于高層建筑功能區(qū)域的復(fù)雜性，使得消防建審部門并不能完全按照統(tǒng)一的規(guī)范來進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，而是要具體問題具體分析，并采用不一樣的設(shè)計(jì)方法。以某高層建筑為例，該建筑塔樓高440 m，共99層。建筑業(yè)主按照使用的要求，為塔樓配備了以下幾大功能區(qū)域：底層及平頂層作為辦公區(qū)域、酒店大堂；2～5層為核心筒；6～78層為辦公區(qū)，其主要目的就是要建寫字樓；81～97層是酒店和休閑區(qū)域，擬建一個(gè)五星級酒店；15/16、31/32、47/48、63/64、79/80、98/99層為避難層，具體的情況如圖1所示。而在大樓的酒店部分，還有用來滿足酒店需求的客房、餐廳、廚房、多功能廳、會議室等區(qū)域。

筆者對樓內(nèi)的辦公和酒店兩大功能分區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)情況開展了相應(yīng)的調(diào)查研究，并在后續(xù)的分析中，按照各功能分區(qū)，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的可能性，開展了不同的設(shè)計(jì)工作，并且進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)，最后對不同分區(qū)的消防安全性得出統(tǒng)一結(jié)論。通過利用不同的工具分析火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，極大地增加了設(shè)計(jì)的精確性和可靠性，從而得到了一個(gè)綜合性較強(qiáng)的防火策略，所有的消防設(shè)施都在其中得到了應(yīng)用，而不是單獨(dú)設(shè)計(jì)，所以能夠提供更加經(jīng)濟(jì)有效的防火體系。同時(shí)，還要注意到性能化設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)者、審查者的自身素質(zhì)以及用以保證設(shè)計(jì)適當(dāng)性的質(zhì)量控制措施等多方面都有較高的要求。另外，性能化設(shè)計(jì)分析和設(shè)計(jì)步驟需要花費(fèi)更多的時(shí)間設(shè)計(jì)、計(jì)算和準(zhǔn)備一系列資料，這些都使得消防審核和災(zāi)害防控的難度大大增加。

圖1 某高層建筑功能劃分

2.2 防火分區(qū)劃分問題

該高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且人員較多，所以電梯數(shù)量和電梯井就會較多。除此之外，隨著高度的增加，所需要的機(jī)電管井、通風(fēng)管井的數(shù)量和面積也會有所增加，這些因素都會使電梯和機(jī)電用房的面積相應(yīng)增加。要達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益，就要提供一定的使用面積，并且滿足自然采光的要求。通常來說，高層建筑的單層面積設(shè)計(jì)以2 000 m2為主，這超過了國家的相關(guān)規(guī)定，國家對防火分區(qū)面積也是有一定的限制的。而劃分為兩個(gè)以上的防火分區(qū)，就必須增設(shè)疏散樓梯，必將占用更多的建筑面積和空間，會出現(xiàn)不得不將開敞的辦公空間隔斷等情形，增加建筑成本，建筑設(shè)計(jì)方往往不愿采納。

2.3 消防供水可靠性問題

考慮到高層建筑物的高度可能會超過100 m，所以一般很難從外部進(jìn)行滅火救援，因此對建筑本身的自救能力和消防系統(tǒng)的可靠性等都提出了相應(yīng)的要求。具體可以調(diào)整水槍流量以達(dá)到相關(guān)規(guī)范中所要求的水槍充實(shí)水柱長度。按照水槍充實(shí)水柱長度，可以先確定消火栓保護(hù)半徑，但是在設(shè)計(jì)中不能簡單地利用保護(hù)半徑畫圓來布置消火栓。因?yàn)楦邔咏ㄖ矫嬷懈魤Α?nèi)走道、門的布置會影響消火栓的使用，設(shè)計(jì)中應(yīng)該用水龍帶長度、充實(shí)水柱的水平投影去校核消火栓保護(hù)半徑最遠(yuǎn)點(diǎn)。

2.4 人員疏散問題

從消防角度考慮，建筑高度的增加會大大增加內(nèi)部人員數(shù)量，同時(shí)還會使疏散到首層的垂直距離和難度加大。根據(jù)相關(guān)資料，高層建筑物內(nèi)的正常年輕男性在樓梯內(nèi)人數(shù)不多、方便通行的情況下，從地面上20層疏散到首層大約需要3 min，從30層疏散到首層要5 min。如果再把多層同時(shí)疏散和樓梯擁擠的情況考慮進(jìn)去，經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬測試，人員連續(xù)疏散也要1 h，而且大部分人的體力也未必能一下從頂層跑到底層，而是會在避難層休息一下，所以要花更長的時(shí)間。因此高層建筑必須合理地設(shè)置避難層，并采取一定的方法進(jìn)行疏散。

3 功能分區(qū)和消防供水

3.1 核心筒的防火防煙設(shè)計(jì)

高層建筑核心筒內(nèi)的電梯井、機(jī)電管井和樓梯間往往要在建筑中占有很大一部分面積。一般高層建筑核心筒的電梯等候廳是開放的，直接和圍繞核心筒的公共走廊相連，其間不會有防火分隔，走廊和等候廳進(jìn)行機(jī)械排煙。某高層建筑使用了封閉式加壓核心筒，使該建筑變得更加安全，圖2是其辦公區(qū)的基本布置。

圖2 某高層建筑辦公平面

如圖2所示，整個(gè)核心筒和辦公區(qū)之間都通過防火墻和防火門分開了。所以，除了樓梯間和前室機(jī)械加壓排煙以外，核心筒內(nèi)的走廊、等候廳和辦公區(qū)域也采用了機(jī)械排煙。從樓梯間往辦公區(qū)形成三級加壓，防煙效果比一般樓梯間和前室加壓，辦公區(qū)域、走廊和電梯等候廳排煙的防煙效果好，且比較安全可靠。所以，以此為基礎(chǔ)，盡管某個(gè)單層建筑面積超出一個(gè)防火分區(qū)的面積，但核心筒采用了相應(yīng)的獨(dú)立防火裝置，而且增加了疏散樓梯，所以可扣除核心筒面積，仍按一個(gè)防火分區(qū)進(jìn)行劃分。

3.2 消防供水

消防給水系統(tǒng)根據(jù)壓力的差異，可劃分為常高壓和臨時(shí)高壓系統(tǒng)；按給水方式的差異，有串聯(lián)和并聯(lián)供水；按供水設(shè)備來看，主要有重力式水箱供水和水泵壓力式供水。把這一系列系統(tǒng)組合在一起，就會出現(xiàn)各種各樣的形式。

以某高層建筑為例，整個(gè)塔樓高432 m，總共100多層，其中建筑室內(nèi)消防水源主要是源自于塔樓的高位消防水池，有效容積600 m3，貯存室內(nèi)各消防系統(tǒng)在火災(zāi)持續(xù)發(fā)生的時(shí)間里，可以同時(shí)使用的消防用水量。地下四層有四個(gè)低位消防水池，共有150 m3的有效容積，其主要作用就是用來對水泵接合器供水及轉(zhuǎn)輸水泵抽水。在該樓的30層和66層都配備了消防轉(zhuǎn)輸水箱和分區(qū)減壓水箱，共有60 m3的有效容積。高位消防水池和各區(qū)的消防減壓水箱都配有兩根DN 200出水管與各區(qū)的消防給水管網(wǎng)連接，具體的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該設(shè)計(jì)按照性能化的設(shè)計(jì)原則，選取了常高壓與臨時(shí)高壓相結(jié)合、串聯(lián)式重力供水的新消防系統(tǒng)，將火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)的全部消防用水放在屋頂。對于其中大多數(shù)樓層來說，等同于常高壓給水系統(tǒng)，不需要再給系統(tǒng)配備水泵，這使消防加壓設(shè)備的數(shù)量和泵房的占地面積得到了極大地縮減。除此之外，系統(tǒng)也不會受到供電的影響，平時(shí)水量和水壓都可以達(dá)到消防的要求，從而達(dá)到了消防用水的安全可靠的目的。

1.地下消防水池；2.轉(zhuǎn)輸水箱；3.減壓水箱；4.高位消防水池(一次室內(nèi)消防用水量)；5.轉(zhuǎn)輸水泵

圖3 室內(nèi)消防給水系統(tǒng)工作流程圖

4 結(jié)語

本文通過對高層建筑物的火災(zāi)情況分析，并以功能分區(qū)和消防給水為切入點(diǎn)，對高層建筑核心筒的防火防煙設(shè)計(jì)和消防供水問題進(jìn)行了探討，提出了切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。本研究以改進(jìn)高層建筑防火工作為根本目的,同時(shí)也為高層建筑的設(shè)計(jì)和應(yīng)急預(yù)案制定等提供借鑒。

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(責(zé)任編輯 李 蕾)

The Application of Fire-prevention Strategies in a High-building

PENG Yanhong

(ZhuzhouMunicipalFireBrigade,Hu’nanProvince412000,China)

At present, the high-rise building fire prevention work has many problems, and it’s difficult to carry out. Taking a high-rise building as an example, the paper analyzes its fire safety problems. This paper discusses the fire prevention design of core tube of high-rise building and fire water supply problems, with the functional partition and fire water supply as the breakthrough point. The conclusion is to provide reference for the high-rise building fire prevention work.

building fire prevention; high building; fire-prevention strategies

2014-12-06

彭艷紅(1979— )，女，湖南長沙人，工程師，碩士。

TU972.4

A

1008-2077(2015)06-0065-04