超高層建筑防火設(shè)計中的問題及應(yīng)對

王劼

浙江省建筑設(shè)計研究院 浙江 杭州 310000

引言

超高層建筑不同于普通建筑種類，其高度較普通建筑要高，這就使得其在進行建筑設(shè)計過程中如果缺乏有效的設(shè)計和優(yōu)化，使用過程中就會存在較大的隱患。其中，火災(zāi)隱患一直以來是超高層建筑研究的重點和難點。由于結(jié)構(gòu)過高，建筑面積較大，防火難度也隨之提升。一些超高層建筑在進行設(shè)計過程中忽略了防火方面的問題，使得一旦發(fā)生火災(zāi)就會造成較大的損失。因此，從建筑設(shè)計方面入手，積極提升超高層建筑防火設(shè)計的效果，可以有效解決超高層建筑的防火、疏散、報警、自動滅火等方面的設(shè)計，從而降低超高層建筑的火災(zāi)危險性，確保建筑使用者的生命財產(chǎn)安全。本文將就這一方面的內(nèi)容進行分析研究。

1 超高層建筑發(fā)生火災(zāi)的特點研究

1.1 造成火災(zāi)的原因較為復(fù)雜

超高層建筑由于其本身建筑特點較為鮮明，例如建筑造型復(fù)雜，建筑高度較高等建筑特殊性，使得超高層建筑在設(shè)計過程中面臨許多規(guī)范突破問題。而在實際使用過程中，同一棟建筑中可能有多家單位，消防管理規(guī)范性難以控制，從而造成火災(zāi)的隱患增多，火災(zāi)發(fā)生原因復(fù)雜性的提升。因此，在近些年開展超高層建筑設(shè)計過程中對于防火的設(shè)計重視程度相對提高，特別時針對250m以上的超高層制定了特殊的消防設(shè)計規(guī)范，從各個專業(yè)對消防設(shè)計進行了加強。但是，從實際情況來看，當前超高層建筑防火問題依然較為嚴峻。

1.2 火災(zāi)蔓延速度較快

在對以往超高層建筑發(fā)生的火災(zāi)事故進行分析過程中可以明顯發(fā)現(xiàn)，與普通高層建筑相比較，超高層建筑本身具有的各種特點使得其在防火、疏散、撲救多方面存在的難度較高，產(chǎn)生的損失和人員傷亡也相對較大。因為建筑物向高度方向延伸，設(shè)計中需要大量的豎井提高給電梯、設(shè)備使用，這些豎井如果沒有進行良好的防火封堵，一旦發(fā)生火災(zāi)會為火勢蔓延提供通道；而火災(zāi)發(fā)生后，也容易從建筑外墻向上層蔓延；這是超高層建筑火災(zāi)蔓延快速的主要原因。我國建筑行業(yè)在近些年的發(fā)展過程中，針對高層建筑火災(zāi)發(fā)生以后火勢蔓延速度較快的問題相對提出了各種有效的方法和措施。這些措施包括選擇嚴格進行防火分隔措施、針對外墻窗檻墻間距進行加強、提高建筑主體結(jié)構(gòu)的耐火極限要求等多個方面的內(nèi)容。這些高層建筑防火措施的提出在一定程度上有效抑制了火災(zāi)蔓延的速度，提高了超高層建筑的火災(zāi)安全性。但是，由于涉及建筑成本升高和各項技術(shù)問題，已經(jīng)提出的措施在落實方面依然存在一定的問題。

1.3 發(fā)生火災(zāi)時人群疏散困難

不同于普通高層建筑，超高層建筑在發(fā)生火災(zāi)以后人群疏散的難度相對較大，人們到達安全區(qū)域所花費的時間也相對較多。造成這一情況發(fā)生的主要原因主要有3個方面：首先，超高層建筑的樓層高度較高，與地面之間的垂直距離也相對較大，因此在疏散人群過程中，從較高樓層到達地面需要花費較多時間，造成疏散困難。在發(fā)生火災(zāi)以后，大部分人都會產(chǎn)生一定的恐慌心理，強烈的求生欲望會使得一些人做出錯誤的應(yīng)對，例如在逃生過程中秩序較差，會發(fā)生擁擠和踩踏情況，這就使得疏散工作在開展過程中出現(xiàn)更大的困難。除此之外，超高層建筑理論上人員向下疏散至避難層作為安全區(qū)域疏散完成，需要保證避難區(qū)的在火災(zāi)時的絕對安全，從而減少人員的垂直疏散距離。在火災(zāi)發(fā)生以后，對于普通高層的建筑，消防部門可以使用云梯等方式對受困人員進行解救。但是對于超高層建筑而言，建筑高度超過了普通云梯的有效高度，消防人員無法通過常規(guī)救援手段營救被困人員。基于以上因素，超高層建筑在實際開展防火設(shè)計過程中，人員疏散問題始終是設(shè)計工作研究的重點問題[1]。

2 超高層建筑消防設(shè)計措施研究

2.1 超高層建筑防火設(shè)計

超高層建筑設(shè)計時，首先需要對總平面上的消防車道及消防救援場地進行落位，足夠的登高場地尺寸和與建筑的間距以及環(huán)通的消防車道，才能保證火災(zāi)發(fā)生時有足夠的場地提供給消防登高車展開撲救工作，這也是總平面布置的重點。其次，建筑平面設(shè)計時需要注意防火分區(qū)的設(shè)置，特別是注意超高層建筑與其裙房的防火分區(qū)分隔，良好的防火分區(qū)設(shè)置可以有效控制火災(zāi)的范圍，阻止火勢的快速蔓延，在有效的時間內(nèi)控制火災(zāi)影響范圍，降低火災(zāi)造成的損失，同時有助于非起火區(qū)域人員的疏散，消防救援也更有針對性。而針對不同建筑構(gòu)建對建筑結(jié)構(gòu)的重要性，有不同的耐火極限要求，以確保火災(zāi)發(fā)生的一定時間內(nèi)，建筑物的主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性，確保在人員疏散和消防人員救援時建筑物的穩(wěn)定。此外，建筑設(shè)計中還需注重特殊位置的防火構(gòu)造，例如現(xiàn)今的超高層建筑，往往設(shè)計有外玻璃幕墻，一般采用夾膠方式避免玻璃破碎，這也給消防從外側(cè)救援造成了很大的難度，超高層建筑需要在登高場地一側(cè)設(shè)置消防救援口，救援口處的玻璃幕墻則不能進行夾膠處理，以保證消防人員在救援時能快速進入建筑內(nèi)部。通過合理的建筑防火設(shè)計降低超高層建筑的火災(zāi)危險性和火災(zāi)蔓延速度，并提供便利的消防救援條件。

2.2 超高層建筑疏散設(shè)計

建筑疏散困難是超高層建筑疏散的主要難點，針對超高層建筑豎向疏散距離長，避難層的設(shè)置是與普通建筑最大的不同。避難層將超高層建筑分隔為不超過50m的多個建筑段，在火災(zāi)時，每段內(nèi)的人員可通過疏散樓梯向下疏散至最近的避難層即可視為疏散完成，這也是解決超高層疏散難的最佳辦法。這樣的設(shè)計就要確保避難層的絕對安全，以及足夠的避難區(qū)域供避難層上一段的全體人員避難。除此以外，超高層建筑還需設(shè)計足夠速度的消防電梯，提供消防人員在火災(zāi)時迅速到達火災(zāi)樓層，對火災(zāi)區(qū)域進行撲救；超高層建筑的屋面也需根據(jù)當?shù)叵啦块T規(guī)劃，設(shè)計相應(yīng)的直升機平臺或救援平臺，提供超高層建筑從頂層救援及疏散的可能性，彌補了登高車救援高度的不足，提高消防救援的效率。在配合疏散的設(shè)計中，疏散指示和應(yīng)急照明也是設(shè)計的重點，保證火災(zāi)斷電并可能存在煙霧的情況下，有清晰的指示引導(dǎo)人員疏散，并提供足夠的照明亮度和時間，能極大的提供疏散效率，保證人員安全。

良好的疏散設(shè)計能極大地提高火災(zāi)發(fā)生時人員疏散的速度和安全性，為挽救生命提供寶貴的時間。

2.3 對超高層建筑消防報警和自動滅火系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)代建筑為減少火災(zāi)的危害，均需要設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生的初期，通過自動感應(yīng)探測器或人員報警設(shè)施對萌芽階段的火勢進行報警，并通過自動噴水滅火系統(tǒng)對初期的火勢進行自動撲滅。超高層建筑因為高度較高、撲救困難更需要依賴自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)對火災(zāi)進行自動撲救，以便將火災(zāi)的危害減小到最低。這樣的系統(tǒng)就需要在建筑設(shè)計中對自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)進行設(shè)計，并將兩個系統(tǒng)與防排煙系統(tǒng)、廣播、疏散指示、應(yīng)急照明等系統(tǒng)進行聯(lián)動，形成一套完整的建筑消防系統(tǒng)，并連接到建筑的消防控制室中，為超高層建筑的消防疏散提供保證。

2.4 超高層建筑防排煙設(shè)計

火災(zāi)過程中，火災(zāi)形成的煙氣比火焰擴散的更快，煙氣會影響人員的視線和呼吸，嚴重的能使人窒息，所以火災(zāi)過程中的煙氣往往比火焰對人員的危害更大。針對火災(zāi)的煙氣，在超高層設(shè)計中往往需要特殊的防煙和排煙設(shè)計。類似與防火分區(qū)，防煙分區(qū)是將空間進行劃分通過墻體和擋煙垂壁等物理隔斷控制煙氣的蔓延，將火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣控制在一定的區(qū)域內(nèi)，并通過排煙設(shè)施將煙氣排除建筑外，保證人員通行高度沒有煙氣影響。防煙設(shè)計主要針對樓梯間及其前室、避難區(qū)域等安全區(qū)域，通常采用正壓送風方式，保證這些區(qū)域的空氣壓力大于與其相連空間的空氣壓力，從而將煙氣隔絕在這些安全區(qū)域以外，在火災(zāi)過程中提供安全的疏散區(qū)域。完整的防排煙設(shè)施可以通過消防聯(lián)動，在火災(zāi)過程中將煙氣有效的排出建筑，提高人員疏散的效率，降低火災(zāi)對人員的傷害。

2.5 制定完善的防火安全管理制度

超高層建筑除了需要嚴格的建筑防火設(shè)計，還要完善的安全管理制度和執(zhí)行力。日常火災(zāi)的發(fā)生，多是對原有建筑設(shè)計的不正確使用造成，例如違章改造、消防管理不善、消防設(shè)施失靈等引起的，需要各方面提高安全意識和加強管理[2]。

3 針對250m以上超高層建筑消防設(shè)計的加強技術(shù)要求

為保障建筑高度大于250m民用建筑的消防安全設(shè)防水平，提高其抗御火災(zāi)能力，公安部消防局在2018年下發(fā)了《建筑高度大于250m民用建筑防火設(shè)計加強性技術(shù)要求（試行）》，并要求250m以上的超高層項目設(shè)計需按程序進行專家評審，對建筑高度大于250m的建設(shè)工程采取更加嚴格的防火措施，以保證切實增強超高層建筑火災(zāi)時的自防自救能力。主要的加強措施如下。

3.1 消防登高場地加強技術(shù)要求

超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，出動的消防車一般為大型消防車，對消防登高場地要求進行了加強，最小長度由建筑周長的1/4提高到1/3，要求至少布置在兩個方向上，每個方向上每個方向上均應(yīng)連續(xù)布置，并提高了消防登高場地最小尺寸要求，加強后便于消防救援時消防車的救援操作。

3.2 疏散樓梯及消防電梯加強技術(shù)要求

為保證火災(zāi)發(fā)生時，疏散樓梯的通達，避免局部火勢影響疏散樓梯的使用，加強要求250m以上超高層核心筒內(nèi)設(shè)置3部樓梯，當任意一部樓梯無法使用時，另兩部樓梯的疏散寬度仍能滿足疏散要求。并且要求每個防火分區(qū)需增加一部人員輔助疏散電梯，用做樓梯以外的電梯輔助疏散。

3.3 環(huán)形走道設(shè)置

在250m以上的超高層的核心筒內(nèi)通常包含疏散樓梯、電梯井、通風井、電纜井、衛(wèi)生間、設(shè)備間等功能，為加強核心筒防火分隔，對于防止火災(zāi)在建筑內(nèi)部豎向蔓延，保證人員疏散安全和外部救援安全具有重要作用。所以要求圍繞核心筒必須設(shè)置環(huán)形走道，避免盡端式走道，以保證任意位置可向兩個方向疏散。為保證環(huán)形走道和核心筒的安全性，要求該環(huán)形走道上的門窗需采用乙級防火窗，核心筒內(nèi)樓梯間、設(shè)備用房的門為甲級防火門。

3.4 防火構(gòu)造加強措施

為保證250m以上超高層的防火分隔可靠性。首先，因為防火卷簾在實際使用過程中，存在防煙效果差、可靠性低等問題。因此對于超高層建筑，要求防火墻、防火隔墻不應(yīng)采用防火卷簾替代，以提高防火分隔的有效性和可靠性。其次，為防止火焰延外幕墻向上蔓延，要求建筑外墻上下層開口需設(shè)置1.5m的不燃性實體墻，且在樓板上高度不小于0.6m，該要求結(jié)合國內(nèi)外超高層實際項目經(jīng)驗，采取加強措施。

3.5 避難空間加強措施

避難層為超高層建筑重要樓層，在大于250m超高層建筑設(shè)計中，對避難區(qū)人員密度要求進行了加強，按不小于0.25m2/人計算，較防火規(guī)范嚴格。并要求避難區(qū)對應(yīng)位置的外墻處不應(yīng)設(shè)置幕墻，便于對避難區(qū)展開救援，同時，防止火勢和煙氣通過幕墻內(nèi)的空腔進入避難區(qū)，提高避難層的防火安全性[3]。

4 結(jié)束語

超高層建筑本身具有一定的特殊性，因此在實際開展防火設(shè)計工作過程中要從其建筑特點出發(fā)，以當前存在的問題為導(dǎo)向，積極采取各種有效的設(shè)計措施和方法，使得超高層防火設(shè)計得到針對性加強。同時，在后續(xù)的發(fā)展過程中要增強超高層建筑防火設(shè)計的重要性認識，強化消防安全的宣傳，使得超高層建筑的實際使用者能夠嚴格依照消防安全規(guī)定進行使用，從而降低火災(zāi)的發(fā)生概率，確保人們生命財產(chǎn)安全。