超高層建筑防火設(shè)計(jì)研究

李鵬飛

摘 要：在最近幾年當(dāng)中超高層建筑得到了一定的推廣，在許多城市中都建設(shè)了大量的超高層建筑。但是超高層建筑在防火方面所面臨的問題導(dǎo)致其存在著較大的安全隱患。在本文當(dāng)中筆者首先對超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)與危害性進(jìn)行了分析，并從加強(qiáng)整體布局、加強(qiáng)整體布局、加強(qiáng)疏散設(shè)計(jì)以及劃分防火分區(qū)幾個方面論述了具體的防火設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：超高層；建筑防火；設(shè)計(jì)

一.引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，城市地區(qū)人口數(shù)量不斷增多，在這樣的背景之下，超高層建筑已經(jīng)成為緩解城市用地緊張的重要措施。此外，超高層建筑還可以為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的居住空間，是一種品質(zhì)更加優(yōu)良的現(xiàn)代建筑。但是超高層建筑在消防方面面臨著較大的危險(xiǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)將會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。因此，加強(qiáng)超高層建筑防火設(shè)計(jì)已經(jīng)成為超高層建筑設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

二.超高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)與危害性分析

（一）超高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)

超高層建筑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)蔓延的方式也是傳統(tǒng)火災(zāi)中的熱對流以及熱輻射等方式。但是超高層建筑火災(zāi)蔓延也有自身的一些特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面內(nèi)容中：（1）水平方向的蔓延，在超高層建筑當(dāng)中，防火分區(qū)的設(shè)置如果不合理則會導(dǎo)致火災(zāi)會在水平方向蔓延。此外超高層建筑中經(jīng)常使用吊頂以及地毯等物品也容易導(dǎo)致火災(zāi)在水平方向的蔓延；（2）豎向蔓延。在超高層建筑當(dāng)中必然會存在著一定數(shù)量的豎向井道，如電梯井、水電井等。如果豎向井道沒有設(shè)置良好的防火措施，則在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，這些豎向井道必然會向煙囪一樣導(dǎo)致火災(zāi)蔓延到整個樓層當(dāng)中。因此，在超高層建筑當(dāng)中豎向井道的防火設(shè)計(jì)一直都是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容；（3）空調(diào)系統(tǒng)管道蔓延。任何建筑物內(nèi)部都必然涉及到空調(diào)系統(tǒng)，超高層建筑也不例外，而且內(nèi)部的空調(diào)系統(tǒng)管道更多更加復(fù)雜。一旦發(fā)生火災(zāi)，空調(diào)系統(tǒng)每個部位的防火閥門沒有及時(shí)生效防火作用的話，火勢便會接著空調(diào)管道將火勢蔓延到整個空調(diào)管道空間。通過相對負(fù)壓吸進(jìn)火災(zāi)空間中的延期，再從遠(yuǎn)離火災(zāi)區(qū)域但是空調(diào)管道相互連接的區(qū)域中冒出來，這樣便會出現(xiàn)更多的起火點(diǎn)，導(dǎo)致火勢更大，難以在短時(shí)間之內(nèi)控制火勢蔓延。

（二）超高層建筑火災(zāi)的危害性分析

超高層建筑的高度超過100米，同時(shí)其結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)不僅無法及時(shí)查清火災(zāi)起因，同時(shí)也很難有效控制火勢。此外，大部分超高層建筑都是作為辦公樓使用，人員相對較為密集，火災(zāi)的后果相對較為嚴(yán)重。具體來說超高層建筑火災(zāi)的危害性主要體現(xiàn)在以下兩個方面內(nèi)容當(dāng)中：（1）人員疏散相對 較為困難，很容易導(dǎo)致大量的人員傷亡。一般情況下，超高層建筑在疏散方面都存在著較大的難度。根據(jù)最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段大部分消防員從100m左右的高度下降到地面的時(shí)間大約為10分鐘，但是普通人從100m高度下降到地面的時(shí)間要明顯更長。而現(xiàn)階段的研究結(jié)果表明，在火災(zāi)發(fā)生之時(shí)，煙氣的蔓延速度可以到達(dá)3m/s左右，大約只需要2min煙氣就可以快速的蔓延到整個超高層建筑當(dāng)中。因此，疏散的難度相對較大；（2）火災(zāi)撲救難度較大。在火災(zāi)發(fā)生之時(shí)，超高層建筑的外墻如果發(fā)生脫落則會嚴(yán)重影響消防人員的救援行動。而如果火災(zāi)蔓延到外墻部位則必然會導(dǎo)致救援的進(jìn)一步受阻。此外，現(xiàn)階段我國所使用的消防車的登高高度一般為55m左右，而有效射程一在80m左右，但是很難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)滅火，這就必然導(dǎo)致超高層建筑的火勢無法得到有效控制。此外，從現(xiàn)階段我國大部分城市的消防實(shí)施配置來看，幾乎沒有城市配置了消防直升機(jī)。

三.超高層建筑防火設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)分析

在上文當(dāng)中筆者對超高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并針對其特點(diǎn)分析了超高層建筑火災(zāi)發(fā)生的危害性。在下文當(dāng)中筆者將集中論述超高層建筑防火設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的幾個重點(diǎn)問題。

（一）加強(qiáng)整體布局

超高層建筑在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初就需要加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)，要構(gòu)建出具有較高防火性能的建筑群。隨著城市建設(shè)工作的不斷開展，城市中建筑物的數(shù)量明顯處于不斷提升的狀態(tài)當(dāng)中，如果才城市規(guī)劃之初就充分考慮建筑防火，則火勢在不同建筑群中的蔓延可以得到有效的控制。在整體布局規(guī)劃當(dāng)中樓間距的控制極為關(guān)鍵，合適的樓間距不僅可以避免火勢的蔓延，同時(shí)也可以避免建筑因?yàn)榛馂?zāi)倒塌而影響到周邊建筑物。此外，在進(jìn)行超高層建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，還必須要為消防設(shè)施提供必要的運(yùn)行空間，例如預(yù)留合理的消防車道寬度。

（二）加強(qiáng)耐火設(shè)計(jì)

耐火設(shè)計(jì)時(shí)超高層建筑防火設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，也是解決超高層建筑防火設(shè)計(jì)問題的關(guān)鍵所在。而在耐火設(shè)計(jì)當(dāng)中，選材具有非常重要的意義。首先，從建筑材料來看，鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能要明顯低于混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生之時(shí)，其物理力學(xué)性能會發(fā)生明顯的變化，并產(chǎn)生較為明顯的變形。例如，如果溫度達(dá)到500℃，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力只能達(dá)到原來的一半左右。而如果溫度超過1000℃則鋼結(jié)構(gòu)的承載能力幾乎會完全喪失。因此，對于超高層建筑應(yīng)該優(yōu)先選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其次，在進(jìn)行保溫材料的選擇時(shí)，盡量選擇耐火極限相對較高的材料，避免火災(zāi)的蔓延，同時(shí)采用外墻外保溫做法，降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)的危險(xiǎn)。

（三）加強(qiáng)疏散設(shè)計(jì)

在超高層建筑防火設(shè)計(jì)當(dāng)中疏散設(shè)計(jì)也是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要針對具體案例對疏散的路徑進(jìn)行優(yōu)化處理，將常用的的路線與急用的路線結(jié)合起來，備用電梯的設(shè)計(jì)與建立要有實(shí)際意義，電梯雖然是火災(zāi)之后能夠以最快的速度來疏散人員，同時(shí)也有可能在火災(zāi)之中第一個被損壞的工具，因此，備用的電梯設(shè)計(jì)一定要全面考慮，備用電梯平時(shí)不能使用。一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要利用備用電梯的位置的優(yōu)勢來疏散人群。其次，超高層建筑還必須要根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求設(shè)置避難層。最后，在進(jìn)行豎向管道的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，應(yīng)該講火災(zāi)隱患降低到最低，從而有效避免煙囪效應(yīng)，最終為人員的疏散爭取更多的時(shí)間。

（四）劃分防火分區(qū)

在超高層建筑設(shè)計(jì)中，可以利用各種防火設(shè)備將內(nèi)部的建筑空間分為不同的防火區(qū)域，同時(shí)每個空間都使用特定的防火材料圍合成封閉的空間，在火災(zāi)發(fā)生之后，可以及時(shí)的實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的有效控制，從而為后續(xù)的營救提供更多的時(shí)間。防火分區(qū)的劃分需要根據(jù)建筑的具體類型與基本特征來進(jìn)行設(shè)定，防火墻是目前階段較為常用的防火分區(qū)分割材料。

四.結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，超高層建筑在未來必然會成為一種極為重要的建筑形式，但是超高層建筑在防火方面所存在的問題導(dǎo)致超高層建筑的推廣受到了一定的阻礙。基于此種情況，在本文當(dāng)中筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對超高層建筑防火設(shè)計(jì)提出了自己的一些看法，希望能對廣大設(shè)計(jì)人員有所啟發(fā)。

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