超高層建筑塔樓消防系統設計分析

姜波

【摘要】本文對超高層建筑塔樓消防內容進行了概述，主要對此類建筑中消防設計中出現的消防隱患多、容易缺漏，消防設施少、撲救較難以及消防疏散難、缺乏理念等常見問題進行了分析，并提出了完善給水系統、強化消防設備、建設安全條件、落實智慧消防以及明確消防理念的注意要點，以強化超高層建筑塔樓中的消防系統設計。

【關鍵詞】超高層建筑;塔樓消防;消防系統

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.038

隨著當代城市化的發展越來越迅速，建筑超高層塔樓的建設逐漸增多，大眾享受著此類塔樓為日常生活和工作帶來的便利，但同時也承擔著高層塔樓消防的風險。此類高層建筑由于樓層過高導致在火災發生時消防人員難以進行及時救援。因此在進行此類建筑的消防設計時必須要進行更加全面的考慮，以確保消防工作的順利進行。

1、超高層建筑塔樓消防概述

城市化步伐不斷加快，隨之帶來的人口膨脹問題以及土地資源短缺的問題，導致城市中的超高層建筑出現地越來越多。國際上對此類建筑的規定為“層數超過40層，高度超過100m的高層建筑”，我國當前運行的《建筑設計防火規范GB50016-2006》以及《高層民用建筑設計防火規范GB50045-2005》中并沒有明確界定超高層建筑，但在《高規》中對此類建筑進行了相關消防設計規定，即“當高層建筑的建筑高度超過250m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”，說明此類高層的建筑塔樓消防設計的程序已經在高層建筑的發展中發生了變化，在進行此類高層建筑塔樓的消防設計時需要注意其消防系統的性能化。例如某超高層塔樓，其建筑使用的結構為鋼筋混凝土構成的核心筒以及型鋼混凝土柱，具有一級耐火等級，塔樓建筑中使用的樓板以及墻體等構件都具有不易燃的特性，設置1h左右的幕墻樓板耐火極限，包含噴淋系統的墻體高度為0.8m，其一級樓板使用隔墻外縫隙，再利用不燃燒材料將其嚴密填實，其厚度超過100m。塔樓底層與平頂層中的功能區被分為兩大防火區，并在塔樓中設計了暫時休憩場所以及避難層。

2、超高層建筑塔樓消防設計常見問題

2.1消防隱患多，容易缺漏

一般超高層的塔樓都具有較大的體積，其社會功能相對復雜，具有各種各樣的物業形態，在進行日常管理時需要花費大量的時間，在其日常用電中難免遇到各類消防隱患。例如墻體消防隱患，早期的超高層塔樓建筑中由于節能綜合改造使用了大量保溫材料，此類墻體的保護層在破損或脫落之后遭遇明火必然會在較快時間內蔓延，造成面積性燃燒。除此之外，部分超高層塔樓的耐火等級較低，不具備充足的疏散樓梯，建筑材料不具備高防火性能。在住宅類塔樓建筑中還存在居民用電用氣不夠規范、消防通道堵塞等問題，且各種違章操作屢禁不止，隱患較大。除此之外，此類建筑建設與安裝消防設施的周期較長，入場單位較多，涉及到眾多人員，綜合性管理難以實施，統一調度也具有諸多困難，綜合以上特點，發生火災的可能性較大，火災風險較高[1]。

2.2消防設施少，撲救較難

超高層塔樓類型的部分建筑中缺乏合理的避難層設計，重要的消防電梯也存在一定使用問題，缺乏加強措施，管理方面也不夠規范。消防設施在設計時不夠人性化，不具備完善的消防警示設施。同時通常超高層塔樓都位于商業中心地帶，其人流較為密集，不僅給消防救援帶來了一定困難，并且發生火災時很容易造成二次傷害。而在超高層類型的住宅建筑中，46.2%的建筑并沒有設計自動消防設施，而在具備自動消防設施的建筑中其設施的完好率也較低，導致發生火災后的撲救工作困難重重。

2.3消防疏散難，缺乏理念

超高層塔樓中很容易造成火勢的蔓延，而其超高層建筑的特點導致消防車起到的消防作用有限，在諸多城市缺乏消防直升機的情況下能夠疏散的數量較少，且對疏散距離提出了更多要求。消防疏散較難還有消防教育缺乏的原因，大眾防火意識比較淡薄，對火災在高塔建筑造成的危害知之甚少，因此在進行疏散時難以做到有效配合。

3、超高層建筑塔樓消防系統設計注意要點

3.1完善給水系統

在進行超高層塔樓消防設計時需要依據“高規”對給水系統進行科學設計，通常室外消防所需用水量為30L/S，室外的消防水管為環狀，網上設置的消火栓數量為5個，不同類型的消火栓中的水量平均在15L/s左右，才能夠滿足室外消防。進行給水系統的設計時為了配合供水，需要分成三大區域，利用消火水泵在每個區域中向上實現分級供水。中下級區域中的消防系統一般位于負3層到19層，加壓水泵設于負三層，利用加壓水泵吸水，再由水泵出水管向中區供水，減壓即可向低區供水。而中上層系統則位于20層-39層，加壓水泵設置于27層。為了確保消防用水充足，負三層的消防水泵需要設置兩臺，以便于需要進行消防工作時能夠多臺消火栓在同一時間運行[2]。

3.2強化消防設備

超高層塔樓應當對其消防設備進行強化，尤其是消防專用電梯設備以及高層樓梯。電梯井道的耐火極限應當達到2h，箱內裝飾使用的材料應當選取不燃或不易燃的材料，疏散電梯應當與控制電梯一致采取防火型的電梯，在與避難層?？肯路降臉菍又性O計門洞，避免火災中出現的下層煙氣影響消防電梯。疏散電梯則需要對電梯入口進行考慮。除了此類消防設備之外，還需要注意重力屋頂水池的強化設計。為了更好地進行超高層塔樓消防工作，600m?的塔樓屋面中需要在15、16、63、64層之中至少設置規格為60m?的傳輸水箱，具體設置時保證相鄰消火栓中擁有水源充足的水槍，水柱既要能夠到達保護范圍，又要位于被保護的范圍之中，一般控制于13m以上，而每根消防立管都應當擁有15L/s的流量。為了保證消防設備的應用，最好于消火栓上設置自啟動系統，并在消火栓的箱內配備齊全19把水槍、DN65單口類型的消火栓與25m長的襯膠水龍帶，消防卷盤也需要設置完備。消火栓的栓口直徑在25mm，為其配備直徑19mm、長度30m的膠帶內徑與6mm的噴嘴口徑[3]。

3.3建設安全條件

超高層建筑塔樓要想擁有優秀的消防能力，獲得較好的消防效果，必須要確保其消防安全條件建設良好。在設計消防系統時需要確保其具備完善的外部條件，一般為其設置環形車道，結合當地環境，進行消防車道的設計，方便消防工作迅速展開，同時還需要依據消防車輛的發展將車道寬度適當加寬，至少需要在5m以上。除此之外，還需要將補救場地規范化，雖然沒有對補救場地做出非常明確的要求，但考慮到超高層塔樓的消防難度問題，需要對其進行自行規范，補救場地至少需要維持201m以上的深度，在其周邊留存1/3長邊長度。

3.4落實智慧消防

超高層建筑塔樓的消防系統在設計時除了要加強消防效果之外，更需要落實消防監管工作。隨著社會信息化技術發展得越來越快，在高塔消防系統的設計方面也出現了許多先進平臺，為了確保設計效果，需要將此類平臺應用至消防系統之中，例如“智慧消防”?！爸腔巯馈笔蔷C合性較強的消防平臺，該平臺充分應用了現代化的信息技術，可以做到全面采集信息數據并對其進行傳輸與處理，其建立的消防防控體系具有立體化以及全面化的特點。因此消防部門應當積極應用該平臺，對塔樓消防監管工作做出突破與創新。超高層的塔樓在進行現場消防隱患排查工作時范圍較大，進度較慢，因此更需要完善的平臺幫助消防部門做好監管工作，其被賦予了共通信息與自動化處理的性能，消防部門可以利用該系統整理塔樓內消防事故發生的時間與地點，標注出重點時間與區域，對消防隱患排查的準確率進行有效的提高[4]。

3.5明確消防理念

為了更好地配合超高層建筑塔樓的消防工作，需要在其消防系統相關設計中明確消防的理念，采用消防工程學（性能化）的方法來指導超高層建筑消防設計。消防理念的設計不僅體現于消防設施、消防材料以及消防區域，還著重體現于疏散策略的設計。疏散策略的設計是超高層建筑消防設計中不可或缺的一環。其設置兩種疏散設計方案，第一，分階段疏散。此類疏散方案指的是在必要時確保受火災直接影響區域內的人員疏散，不對全部區域進行疏散工作。在極端火災中需要依據應急預案對全部區域進行有序疏散。分階段疏散需要注意樓層的平面布局，了解其中各個區域之間的功能性聯系。實行分階段疏散的建筑應當將防火分區劃分明確，同時煙氣控制分區也需要準確劃分。分階段疏散必須要確保消防設施的聯動，例如報警系統、排煙系統、廣播系統等功能性系統之間的聯動。第二，模擬疏散。此類設計是利用疏散模擬軟件STEPS模擬分析設定疏散場景的人員疏散，結合火災模擬場景評估煙氣控制措施的有效性并分析人員疏散的安全性，消防人員從此模型中觀察人員疏散時具體走動的情況并對疏散途中可能會造成瓶頸的具體位置進行確認。STEPS需要對人員的種類、體積和行走速度等因素進行綜合考慮。通過以上的因素分析能夠測算出多種類型火災發生時塔樓內的疏散情況。此類模擬軟件將超高層塔樓的具體情況以三維立體的模型形式呈現出來，使用者能夠控制視線角度的角度，對模型進行移動來方便更仔細地觀察模擬結果。除此之外，還可以隱藏部分區域，著重觀測某一重點區域，能夠做好針對性消防預防工作。

結論：

總而言之，對于超高層建筑塔樓而言，其消防設計至關重要，其作為人流吞吐量大且穩定的場所，合理的消防設計是對人民群眾生命安全的保障，在設計消防防護時，需要注意完善給水系統、強化消防設備、建設安全條件、落實智慧消防以及明確消防理念的設計，利用先進的消防監管技術幫助消防防護取得事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]王奮.消防安全管理現狀與消防監督管理模式創新探析[J].今日消防，2020，5（12）：64-65.

[2]胡凱，楚恒遠.高層建筑的給排水消防設計探究[J].居舍，2021（26）：69-70.

[3]朱金平.高層建筑中電氣消防技術應用研究[J].中國建筑金屬結構，2021（08）：44-45.

[4]秦梅君.淺談一類高層建筑電氣消防設計[J].房地產世界，2021（16）：35-36+78.