空管塔臺消防設計難點及設計策略研究

作者簡介：

高寶龍（1988- ），男，漢族，內蒙古烏海人，本科，工程師，研究方向：民航機場設施、空管設施的建設方案和工程管理、民航專業工程新技術應用。

摘要：

空管塔臺消防設計中存在消防設計難點，為確保人員的生命安全，本文將對空管塔臺消防設計難點進行分析并提出相應的設計策略，以期為空管塔臺消防設計提供智力支持。

關鍵詞：

安全疏散系統設計；高位消防水箱設置；室內消火栓設計

空管塔臺具有特殊的建筑使用功能和性質，其介于構筑物與建筑物之間，同時其專業性比較突出，與常規的民用建筑有著明顯區別。在目前的國家規范體系中，沒有專業的針對塔臺防火設計的規范，因此在其消防設計過程中，存在沒有規范依據的事實。針對塔臺的建筑特性、功能要求以及使用需求，本文分析了塔臺中存在的消防安全難點，提出了消防設計策略。

一、安全疏散系統

（一）安全出口

塔臺受平面尺寸的限制，各樓層難以設置兩部疏散樓梯。塔臺各樓層僅設置1部疏散樓梯，除首層以及二層設有其他形式的安全出口（豎向鋼爬梯、直通室外的疏散門及通往其他建筑的連廊等）外，其他樓層難以設置2個安全出口，不滿足《建筑設計防火規范》GB 50016-2014（2018年版）的相關要求[1]。

塔臺建筑形式較為特殊，各層建筑面積均較小，各樓層整層的建筑面積在75m2 -320m2之間，實際具備人員長時間停留作業功能的僅有頂層和次頂層，其余樓層為豎向交通功能、檢修層或設備機房樓層，人員實際活動和使用的樓層較少。同時，正常工作狀態下，總人數不超過20人，人數相對較少，人員對內部環境熟悉，疏散效率高。

從建筑形式來看，塔臺類似于廣播電視發射塔塔樓。從國內目前已建成塔臺項目案例來看，北京新機場東塔臺及西塔臺、成都雙流國際機場塔臺、青島新機場空管配套工程塔臺、烏魯木齊機場北區改擴建工程塔臺等，其內部均僅設置一部疏散樓梯。

目前塔臺地上各層設置一部防煙樓梯間是較為安全有效的設計方式，同時可以節約塔式建筑有限的空間，疏散樓梯的布置與建筑布局結構形態和使用特性是相適應的。

（二）疏散樓梯寬度

根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）規定的建筑分類方法，屬于高層公共建筑（非醫療），根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）的要求，塔臺內疏散樓梯的最小凈寬度不應小于1.20m。

設計過程中，由于受塔臺平面尺寸的限制，疏散樓梯的最小凈寬度無法滿足1.20m的要求，目前塔臺內疏散樓梯的最小凈寬度按不小于0.90m進行控制[2]。

《建筑設計防火規范》GB 50016-2014（2018年版）規定非醫療高層公共建筑中疏散樓梯的最小凈寬度為1.20m，主要是針對常規意義上的民用建筑。塔臺的各層建筑面積較小、人員實際活動和使用的樓層較少、人數相對較少、人員對內部環境熟悉。這些特征使得塔臺的垂直交通明顯區別于常規意義上的民用建筑，實際上前者的疏散效率相較于后者要高，疏散安全更能得到保障[3]。

《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）第5.5.18條的條文說明里指出：“按本規范其他條文規定計算出的總疏散寬度，在確定不同位置的門洞寬度或梯段寬度時，需要仔細分配其寬度并根據通過的人流股數進行校核和調整。”塔臺頂層共設計固定工位14個，疏散人數按固定工位計算，取疏散人數28人。現疏散樓梯梯段凈寬度為0.90m（按單股人流寬度0.55m計算，可通過1股人流），則通過疏散樓梯需要的疏散時間為：

20人1股×37/（股·min）≈0.54min≈32.4s

由此可見，塔臺內疏散樓梯的凈寬度按不小于0.90m控制時，根據通過的人流股數進行校核，塔臺內的人員能有效快速疏散。

（三）疏散樓梯

按《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）規定的建筑分類方法，屬于一類高層公共建筑。根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）的要求，塔臺的疏散樓梯應采用防煙樓梯間。

由于塔臺功能的特殊需求，要求航空管制工作人員在頂層的360°方向上均能保持無遮蔽視野。若頂層通向次頂層的疏散通道采用防煙樓梯間，則會在頂層造成視線遮蔽。因此，塔臺頂層通向次頂層的疏散樓梯采用開放式樓梯。采用耐火極限不低于2h的防火門（甲級）和防火隔離墻，在次頂層與其他區域進行防火隔離，并且該樓梯在次頂層直通防煙樓梯間。塔臺頂層內任一點至次頂層防煙樓梯間的疏散距離小于于18m[4]。

二、消防高位水箱設置

《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014第6.1.9條明確要求，室內采用臨時高壓消防給水系統時，高層民用建筑、總建筑面積大于1萬平方米、層數超過2層的公共建筑和其他建筑應設置高位消防水箱。

由于塔臺的建筑特性和功能要求，塔臺頂層放置重要電子設備，高位消防水箱即便在小概率情況下發生漏水，也將會對塔臺和機場運行造成嚴重影響。同時，塔臺屋面設置各種雷達及天線設施，不具備設置屋頂高位消防水箱的條件[5]。

塔臺雖然建筑高度較高，建筑層數較多，但其有使用功能的樓層較少，其余樓層為豎向交通功能、檢修層或設備機房樓層，整個塔臺的人員荷載、火災荷載以及人員流動性明顯區別于常規意義下的高層民用建筑。在此條件下，受建筑功能及平面布置限制，塔臺屋頂同樣無條件設置高位水箱[6]。

塔臺首層的消防泵房內采用氣壓供水設備代替高位消防水箱，以保證室內消火栓和自動噴水滅火系統初期的消防用水和管網供水壓力。同時，報告要求氣壓供水設備應至少儲存5min的自動噴水滅火系統和室內消火栓系統同時工作的系統用水量，且有效容積不應小于36m3，應當符合水滅火設施最遠處的水壓力條件。

三、室內滅火栓設計

《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974-2014第7.4.3條明確要求設置室內滅火栓的建筑內各區域均應設置滅火栓。塔臺內按相應規范要求設有室內消火栓系統。按照規范要求，塔臺各交通層和功能層均應設置滅火栓。

由于消防給水管道豎向上無法穿越電氣房間，消防給水管道不能到達，使得塔臺頂層及次頂層內無法配備室內滅火栓。但《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974-2014第7.4.6條明確要求，室內滅火栓的分布應滿足同一層有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求。考慮塔臺本身功能專業性強、其內部人數較少、火災危險性較低的特性，塔臺頂層、次頂層雖跨越建筑樓層，但當塔臺頂層或次頂層發生火災時，可以使用次頂層以下設備層的2支室內滅火栓，并需要保證每層能有2股充實水柱同時到達該層的任何點位[7]。

四、消防電梯設置

塔臺設置有消防電梯，由于頂層和次頂層需設置相應的專業設備并需保持設備操作空間，同時塔臺頂層還需滿足360°方向上均能保持視線通透的要求，受平面尺寸限制，使得頂層和次頂層在平面上無條件設置電梯井，故消防電梯無法到達，不滿足《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018 年版）關于消防電梯每層停靠要求[8]。塔臺受建筑功能和平面尺寸的限制，塔臺頂層和次頂層無法設置消防電梯，使得消防電梯不能滿足每層停靠的要求。針對該問題，為保證消防隊員的到達條件，可按以下策略進行設計。

（一）塔臺內的兩部電梯均按消防電梯的要求進行設計

火災情況下消防隊員通過消防電梯到達次頂層時，再經過疏散樓梯到達頂層，消防隊員從疏散樓梯攀登的最大高度約8.10m.《建筑設計防火設計規范》GB50016-2014（2018年版）第7.3.1 條說明中指出：消防員從樓梯攀登的有利登高高度一般不大于23m。因此，本設計可為消防隊員的到達提供優良條件，消防電梯結合不大于23m攀登高度的設計方案可行。

（二）塔臺頂層頂部設有可伸縮鋼梯通向屋頂平臺

屋頂平臺設置逃生緩降裝置，人員可先到達屋頂平臺，然后通過逃生緩降裝置降至次頂層檢修環的外圍室外平臺等待救援或進一步疏散。

五、防煙樓梯間頂部固定窗設置

《建筑防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017 第3.3.11條規定：設置機械加壓送風系統的封閉樓梯間、防煙樓梯間，應在其頂部設置不小于1平方米的固定窗。靠外墻的防煙樓梯間應在其外墻上每5層內設置總面積不小于2m2的固定窗。因塔臺頂層360°視線通透的要求，防煙樓梯間僅設置在次頂層，無法按《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017 的要求在防煙樓梯間頂部設置固定窗。

針對塔臺防煙樓梯間既不靠外墻也不上屋面，無法按《建筑防煙排煙系統技術標準》GB 51251-2017 的要求在其頂部設置固定窗的問題。根據《建筑防煙排煙系統技術標準》GB51251規范，在次頂層防煙樓梯間的側墻上設置總面積不小于1m2的固定窗，同時次頂層吊頂內對應固定窗設置截面有效總面積不小于1m2排熱風管，在防煙樓梯間頂部與室外之間形成封閉的排煙通道。

結語

為了驗證塔臺安全出口設置的合理性，選取特定區域作為分析對象，運用《消防安全工程第1部分：計算方法的評估、驗證和確認》GB/T31593.1-2015至《消防安全工程第9部分：人員疏散評估指南》GB/T31593.9-2015的具體方法，采取火災動力學軟件進行分析論證。按照消防設計策略設計時，通過計算機定量模擬計算與分析，各個火災場景的可用安全疏散時間（ASET）均不小于必需安全疏散時間（RSET），消防設計可行。

參考文獻

[1]

闞強，葉超.某空管工程塔臺防火設計研究[J].消防科學與技術，2019，38（04）：495-496+501.

[2]方婉馨.機場管制中心及塔臺消防設計探析[J].福建建筑，2023（05）：131-133+142.

[3]陳昊旸，韓傳璞，孫斌輝.關于民航機場空管塔臺工程暖通消防設計探討[J].暖通空調，2023，53（S1）：250-253.

[4]建筑設計防火規范[S].2014.

[5]雷海霞.基于物聯網的智慧消防設計思考[J].建筑電氣，2023，42（03）：50-56.

[6]消防安全工程指南第2部分：火災發生、發展及煙氣的生成[S].2015.

[7]機場規劃與設計[M].人民交通出版社，2010.

[8]葉超，闞強，黃鑫.空管塔臺消防設計問題探討[C].2018中國消防協會科學技術年會，2018.