超高層建筑消防設計技術加強措施

尹結留

（華東建筑設計研究院有限公司，上海 200002）

由于城市用地日趨緊張，超高層建筑因其節約用地優勢，在城市建設中日益成為一種趨勢。尤其是超高層建筑的大體量及建成后的地標效應，在大城市甚至大中城市中已屢見不鮮。

超高層建筑高度高、體量大、功能復雜、火災豎向蔓延速度快、人員多、人員疏散時間長，火災時消防撲救和消防救援難度大，是消防設計的難點。

超高層建筑因消防撲救難度大，建筑本身要求有更強的抗火災性能，在滿足GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018版）等現行防火規范要求的基礎上，要提高建筑結構尤其是重要結構構件的自身耐火極限，還要在總平面、建筑、機電等消防設計方面采取加強措施。公安部消防局就此發布了《建筑高度大于250米民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》。結合工程實踐，本文就高度超過250m的超高層建筑消防設計的部分加強措施進行分析。

1 建筑總平面消防設計

超高層建筑滅火救援時一般需要出動重型消防車，所以對消防車道和救援場地的要求相對《建筑設計防火規范》中的要求有所提高，《建筑高度大于250米民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》對消防車道和救援場地有具體要求。

為便于大型消防車的快速調度和通行，超高層消防車道的寬度和凈高均要求達到4.5m。救援操作場地的長度和寬度分別不應小于25m和15m，長度不應小于建筑周長的1/3，且不應小于1個長邊長度，并需要沿不少于2個方向布置，每個方向的場地都應連續。一些超高層建筑尤其是酒店建筑在主入口前面會布置多條車道，故首層主入口會設置較大的雨篷，這些雨篷會對登高救援場地的連續布置有影響。因此，在總平面布局設計時要綜合考慮，避免因設置大型雨篷等導致救援場地不連續的情況發生。從不同方向設置救援場地，主要考慮到分散撲救和救援，另外要避免救援場地處下風向（見圖1）。

一般登高平臺為100m左右的重型消防車的重量約70t，所以，超高層建筑的消防車道和救援場地下面的結構及其地下管線、暗溝要能承受70t的消防車荷載。

圖1 救援場地的布置形式

另外，超高層建筑滅火救援，出動的消防車數量較多，為避免大量消防車聚集導致擁堵、無法調度從而影響有效救援的情況，有必要在超高層建筑周圍或附近適當考慮設置消防車聚集場地，一般至少要滿足5～6輛大型舉高消防車的停放要求，周邊的市政道路也可作為應急消防車聚集場地。

2 平面布置與安全疏散

2.1 消防疏散人員密度取值

目前，超高層建筑塔樓一般用于辦公、公寓、酒店等。作為公寓和酒店時，人數相對較少，消防疏散人數計算也相對簡單。而用于辦公時，人員密度相對較大，目前國內超高層建筑設計中辦公消防疏散人數計算采用的標準也不相同，多數超高層建筑的辦公消防疏散人數取值參照美國NFPA101《Life Safety Code》中的人員密度表，取值為9.3m2（建筑面積）/人；也有一些超高層建筑按照消防專家評審意見，消防疏散人員密度取值采用6.0m2（使用面積）/人。2種計算方法相比較，按照使用面積計算消防疏散人數更符合實際情況，人數計算相對合理。因為不同建筑及同一建筑的不同樓層使用面積存在差異，即相同建筑面積的實際使用人數并不一定相同，按建筑面積計算消防疏散人員密度會存在偏差。表1是目前國內幾個超高層建筑辦公功能在計算消防疏散人數時的取值。

2.2 疏散樓梯

除廣播電視發射塔建筑外，建筑高層主體內的安全疏散設施應符合下列要求。

1）疏散樓梯的設置應保證其中任一部疏散樓梯不能使用時，其他疏散樓梯的總凈寬仍能滿足各樓層全部人員安全疏散的需要。需注意，疏散人員的范圍是針對樓層而不是某一防火分區。為節省平面空間，各樓梯段凈寬宜盡量相等或接近。另外，一般情況下，在疏散總寬度確定的前提下，采用梯段凈寬相對較窄、數量相對較多的樓梯，比采用梯段凈寬相對較寬、數量相對較少的樓梯更節省平面空間。

表1 部分超高層建筑項目辦公功能消防疏散人數計算取值

2）同一樓層中，建筑面積大于2 000m2防火分區的疏散樓梯不應少于3部，且每個防火分區至少有1部獨立的疏散樓梯（見圖 2）。

3）疏散樓梯間在首層應設置直通室外的出口。當確需利用首層門廳（公共大堂）作為擴大前室通向室外時，疏散距離不應大于30m。超高層疏散樓梯基本布置在核心筒部位，在首層須借助門廳（公共大堂）進行疏散，所以樓梯盡量布置在核心筒周邊，出口路線不要被電梯井等阻擋，以免疏散距離超過要求。

2.3 輔助疏散電梯

除消防電梯外，建筑高層主體中每個防火分區應至少設置1部火災時可用于人員疏散的輔助疏散電梯。該電梯應符合下列規定：火災時，應僅停靠特定樓層（一般為避難層）和首層，電梯附近應設置明顯的標識和操作說明，載重量不應小于1 300kg，速度不應低于5m/s，轎廂內應設置專用電話分機，電梯的控制與配電設備及其電線電纜應采取防水保護措施。當采用外殼防護時，外殼防護等級不應低于現行國家標準GB/T 4208—2017《外殼防護等級（IP代碼）》關于IPX6MS的要求；其他要求應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》有關消防電梯設置要求。

圖2 疏散樓梯設置

一般情況下，采用符合上述要求的客梯和貨梯兼做輔助疏散電梯。為便于疏散，同時給疏散人員提供不同形式的疏散選擇，輔助疏散電梯應就近設置疏散樓梯，如圖3所示。

3 避難與救援

1）避難層 超高層避難區避難人數應按照不小于0.25m2/人計算，避難區對應位置的外墻處不應設置玻璃幕墻，避難人數應按照該避難層與上一避難層之間所有樓層的全部使用人數計算，如圖4所示。超高層建筑在避難層一般會布置大型桁架結構，受桁架影響的區域不能計入避難面積。另外，通往避難區或連接避難區的走廊也不能計入避難面積。

2）救援窗 為便于救援，救援窗宜設置于公共部位。

3）屋頂直升機停機坪 在建筑的屋頂應設置直升機停機坪，確因建筑造型難以設置停機坪時，應配置確保直升機可以安全懸停并進行救援的設施。

4 防火分隔

超高層建筑應主要在如下方面采取防火分隔加強措施。

圖3 某輔助疏散樓梯布置

圖4 避難層布置

1）建筑的核心筒周圍應設置環形疏散走道，隔墻上的門應采用乙級防火門窗。

2）建筑內的電梯應設置候梯廳，避免將電梯直接設置在使用功能空間內。

3）用于擴大前室的門廳（公共大堂），應采用耐火極限不低于3h的防火隔墻與周圍聯通空間分隔，與該門廳（公共大堂）相聯通的門窗應采用甲級防火門窗。

4）廚房屬于火災危險性較大的區域，所以廚房應采用耐火極限不低于3h的防火隔墻和甲級防火門與相鄰區域分隔。

5）防煙樓梯間前室及樓梯間的門應采用甲級防火門，酒店客房的門應采用乙級防火門，電纜井和管道井等豎井井壁上的檢查門應采用甲級防火門。

6）為提高防火分隔的可靠性和有效性，防火墻、防火隔墻不應采用防火玻璃墻、防火卷簾代替。

5 機電消防設計

機械排煙系統豎向應按避難層分段設計，補風機設于區段下方的機房，一般排煙機設于區段上方機房；為降低排煙系統的復雜性，減少排煙阻力，沿水平方向布置的機械排煙系統，應按每個防火分區獨立設置。機械排煙系統不與通風空氣調節系統合用。排煙風機在280℃的環境條件下能連續工作不少于30min。

加壓、送風、新風機房及取風口宜設置在主導風向的建筑迎風側，排煙、排風機房及相應的排放口應設置在主導風向的建筑背風側。為避免影響消防撲救和救援，在與消防撲救救援場地對應的建筑立面的撲救高度范圍內，嚴禁布置排煙口。

避難層的機械加壓送風系統應獨立設置，并應至少在2個方向上設置室外進風口。

為提高消防供水的可靠性，消防給水系統常采用高壓給水方式，并將消防水池設置在建筑屋頂，同時消火栓系統及自動噴水滅火系統應采用獨立管網和系統。自動噴水滅火系統的灑水噴頭由常規噴頭提升為快速響應噴頭，不應采用隱蔽性噴頭。

提高電氣設備防火能力，加強應急照明和疏散指示系統建設，提高供電的可靠性。

6 設置微型消防站

根據《關于加強超大城市綜合體消防安全工作的指導意見》（公消〔2016〕113號）要求，超大城市綜合體應提高微型消防站建設標準和要求，組織發動員工、安保人員作為兼職消防隊員，分層、分區域設立最小滅火單元，建立應急通信聯絡機制，確保任何位置發生火情可在3min內組織撲救。

按公安部《消防安全重點單位微型消防站建設標準（試行）》要求如下。

1）微型消防站應設置人員值守、器材存放等用房，可與消防控制室合用，有條件的微型消防站可單獨設置。

2）微型消防站應根據撲救初期火災需要，配備一定數量的滅火器、水槍、水帶等滅火器材；配置外線電話、手持對講機等通信器材；有條件的消防站點可選配消防頭盔、滅火防護服、防護靴、破拆工具等器材。

3）微型消防站應在建筑內部和避難層設置消防器材存放點，可根據需要在建筑之間分區域設置消防器材存放點。

4）有條件的微型消防站可根據實際需要選配消防車輛。

微型消防站以“救早、滅小”為目標，微型消防站宜設置在常年主導風向的上風或側風方向。

7 結語

超過250m高的超高層建筑的消防設計要在以下方面采取加強措施：①通過提高結構構件特別是重要結構構件的耐火等級，提高建筑本身的耐火性能；②加強防火分隔，防止煙火蔓延，特別是在煙囪效應下的沿豎向快速蔓延；③采用多種滅火措施，提高滅火效率；④采取多種疏散救援措施，提高疏散救援效率；⑤提高消防供水的可靠性；⑥提高排煙系統可靠性，簡化排煙系統，提高排煙效率；⑦提高供電系統的可靠性和防火性能，加強疏散指示照明。