既有山地建筑改造消防設計難點及解決思路

李青

摘要：以瀏陽市某景區山頂賓館改造利用項目為例，針對所在城市地形特點影響下的既有山地建筑的消防設計難點問題，逐條分析并提出解決問題的對策。提供住建消防審查部門與消防設計單位、施工圖審查機構有效協同的工作方法，以不低于原標準且不降低建筑原有防火性能為底線，充分利用山地建筑特點，因地制宜、科學合理地解決山地建筑改造中消防設計難點，經濟高效地提升建筑防火安全性能。

關鍵詞：既有建筑；山地建筑；消防設計；消防審查

既有建筑改造利用就是在保護原有建筑的基礎上，通過技術手段和創意設計，對既有建筑進行改造利用，可以提升建筑的品質和功能，也可以盤活閑置資產，既有建筑改造利用是一種綠色、可持續的發展方式。通過對既有建筑進行改造，可以有效利用現有資源，減少新建建筑帶來的資源消耗和環境負擔。但是大量既有建筑因使用期間維護不當或在建造時期國家標準還未完善，存在消防安全隱患多、改造執行現行標準難等問題[1-5]。筆者所在的縣級市因三面環山，部分既有建筑建造于山地、坡地，其消防設計更是困難較大。本文以瀏陽市某景區山頂閑置多年的賓館改造項目為例，分析該項目中存在的消防設計難點并提出解決思路和辦法。

1 工程實例

1.1? 改造背景

瀏陽市某景區賓館于2012年建造，項目建設時進行了設計、報建和施工，在主體工程建設完成后因種種客觀原因，建設方將其閑置10年，于2022年重新啟動建設。該工程是一個未改變使用性質的整體改造工程，閑置期間我國各類標準多次修訂，旅館建筑相關的消防技術要求也發生了較大變化。原消防設計中防火分區、人員疏散、消火栓系統、自動噴水滅火系統、防煙排煙系統、火災自動報警系統、應急照明系統等設置均難以滿足現行標準規范，改造難度極大。且其地處海拔500多米的山頂，外部城市消防站救援力量到達時間長，總平面布置中消防車道布置受高差處理限制，設計難度大。項目鳥瞰圖見圖1。

1.2? 改造現狀

原建筑設計時間為2012年，該建筑建造在臺地上，西側室外設計地坪高于其他三個方向室外設計地坪，建筑層數以西側室外地坪計算地上為5層，地坪以下為3層，但地坪以下3層南、北兩個方向大部分裸露在建筑相對應的室外地坪之上，東向建筑完全在室外設計地坪之上，如圖1、圖2所示。原設計圖紙將西側地坪以下命名為負1層、負2層、負3層。建筑占地面積2867.40m2，總建筑面積18699.79m2。各層功能見表1。

2 改造難點和重點

2.1? 規范適用性問題

該項目原建筑設計時間為2012年1月，改造時間為2022年7月，10年期間消防設計領域各專業規范、標準發生了重大變化。2022年4月1日實施的GB55022—2021《既有建筑維護與改造通用規范》指出“對于既有建筑改造項目（指不改變現有使用功能）當條件不具備、執行現行規范確有困難時，應不低于原建造時的標準”。但在具體實施過程中，如何把握或明確其是否屬于“條件不具備、執行現行規范確有困難”的情形對于消防設計和審查部門來說都是一個難題。目前，大部分改造項目都是按照我國最新的國家標準、規范進行設計、審查和施工，這無疑是“最保險”的做法。然而，這也導致部分項目不顧空間、結構等客觀條件限制而過度改造或者付出代價過大。如為了滿足新的疏散寬度標準，某些項目改造過程要不顧結構形式的制約，拆除承重墻再進行結構加固來拓寬疏散走道。這類問題極大地制約了既有建筑的改造利用，也給消防審查驗收工作帶來了極大壓力。

2.2? 建筑定性為多/高層問題

GB50016—2014（2018年版）《建筑設計防火規范》中對于坡屋面建筑的高度的計算規定為“建筑室外設計地面至其檐口與屋脊的平均高度”；對于臺階式地坪，滿足一定條件的可分別計算建筑高度，否則應按建筑最大者確定該建筑的建筑高度。

瀏陽市某景區賓館為山地建筑，從高處室外地坪計算建筑高度為23.8m，從低處室外地坪計算則建筑高度為35.2m。經查看原設計圖紙及已完工主體，該建筑所有設計均按多層公共建筑進行。且從負3層到5層平面，每層建筑面積接近3000m2，均只劃分為一個防火分區。現狀場地剖面見圖2。

2.3? 環形消防車道

建筑外部僅有一條上山道路從西側繞行，經過建筑北面1/3長度后折行向北。建筑西側地坪標高545.5m，山上道路在北面折行處標高543.5m，東側地坪528.5m，東西兩側60m距離內高差高達15m。因此，因地勢起伏大，場地內原始高差高達17m，無法設置環形消防車道。現狀場地見圖3。

2.4? 消防水池容量

該項目建筑體積大于50000m3，室外消火栓設計流量取值40L/s，室內消火栓設計取值20L/s，自動噴水滅火系統設計取值30L/s，自動跟蹤射流滅火系統設計取值20L/s。該項目室內外消防用水量之和經計算為540m3。按GB50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》規定，當室外消防用水量大于20L/s且僅有一路市政水源的情況下應建設消防水池，消防水池容量應滿足室內外用水量之和。現有消防水池容量僅252m3，項目地處海拔545m的山頂，鋼筋混凝土地下消防水池建設于接近邊坡頂部處，很難擴容。

2.5? 機械排煙系統

該建筑東西長度70m，南北長度50m，進深大，較多區域不能滿足自然排煙，GB51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》提出防排煙系統需設置專用風機房。本建筑為人員密集場所且位于山地，外部消防救援力量難以在短時間內到達，消防排煙系統的可靠穩定運行極為重要。按照GB51251—2017要求，需要配套增設相應的排煙、補風等設備用房，機房與其他部位的分隔均有耐火極限要求，砌筑墻體施工不方便，對建筑布局會產生不利影響。

3 解決思路及應對措施

3.1? 充分評估新舊規范適用問題

多次現場踏勘充分評估新舊規范對于改造設計的實際影響，見表2。

項目擬啟動前期即向當地住建部門申請技術協助，消防審查人員多次現場踏勘后，對照新老規范充分預估規范要求更改對于項目改造的實際影響，認為主動消防設施設備按新標準實施難度不大，消防安全水平可以得到大幅度提升，而被動消防設施如按新標準增設消防電梯和防煙樓梯需改變多處平面布置，需進行結構破拆和局部加固，困難很大而效果并不理想。經與省內多家審圖機構建筑專業審圖專家提前討論達成共識，按建辦科〔2021〕31號文住房和城鄉建設部辦公廳《關于做好建設工程消防設計審查驗收工作的通知》中的有關指導原則“既有建筑改造不改變使用功能、不增加建筑面積的，宜執行國家現行技術標準，不得低于原建筑物建成時的消防安全水平”，本項目平面布置及主體工程仍執行建成時消防設計標準，避免大拆大建；室內外消火栓系統、自動滅火系統、防排煙系統、應急照明和疏散指示系統等消防設施設備嚴格按現行國家標準設計施工，多方位提升該建筑的消防安全水平。

3.2? 確定建筑高度計算

該建筑正負零標高定于西側主入口處，且僅有此處室外地坪與唯一一條上山道路相通，南側、北側和東側雖建筑立面高于相對應的室外地坪，但室外地坪無法停靠消防車，外部救援力量很難在南北東三個方向部署，因此“消防撲救面”應為西側立面和北側局部立面，消防撲救面高度為23.8m。從這個方向考慮，將西側地坪以下三層視為“地下室”，防火分區、防排煙設計和其他消防設施設備均嚴格按地下室的要求進行設計，并與正負零及以上部位嚴格進行防火分隔。因此，結合現場實際，該建筑可視為地上5層、地下3層的多層公共建筑。且其“地下3層”大部分區域擁有直接對外疏散條件和自然通風采光和自然排煙條件，消防安全水平高于同類型建筑。

3.3? 消防車道彌補完善

本項目占地面積為2867.40m2，建筑性質定為多層公共建筑，GB50016—2006《建筑設計防火規范》和2018版均未對占地面積小于3000m2的多層公共建筑周邊消防車道的設置做出具體要求，GB55037—2022《建筑防火通用規范》明確“工業與民用建筑周圍、工廠廠區內、倉庫庫區內、城市軌道交通的車輛基地內、其他地下工程的地面出入口附近，均應設置可通行消防車并與外部公路或街道連通的道路”。

如前所述，建筑外部現有消防車道受高差和場地局限，很難覆蓋建筑長邊，經綜合評估和測量，現有消防車道可覆蓋建筑西面和北面局部，總長度77m，大于建筑一條長邊的長度，且在與其對應的建筑立面每層均設置不少于2個消防救援窗口，間距不大于20m，建筑地上每層劃分為一個防火分區，這樣能保證地上樓層每個防火分區、每層都有消防救援力量可以快速進入的條件；在北面道路折行處增設12m×12m消防回車場，方便消防救援時消防車輛的及時調度，以盡可能提供消防車接近并展開消防救援的場地條件。同時，在坡度過大的部位建設室外臺階和步道，緊急情況下可步行到達建筑四向救援，彌補消防車道局部不足。同時，考慮到該建筑所處的特殊地理位置，外部消防救援力量到達時間長，在消防設計中將重點放在“防火”和“及時撲滅初期火災”，提高消防自救能力。改造后消防車道見圖4。

3.4? 優化消防系統用水設計

該項目建筑原有地下消防水池容量為252m3，按現行規范GB50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》計算，室內外消防用水量為540m3，其中室外消防用水量288m3，室內消防用水量252m3。原有消防水池水量剛好可以滿足室內消防用水的需求，而項目附近有一個建成多年、水量穩定的人工水庫，周邊有可通行消防車的交通條件，可沿水庫邊緣按規范要求的間距和設計參數建設取水點和取水泵滿足室外消防用水要求。此方案充分利用天然水源，將室內外消防用水系統分開，原有消防水池僅供室內消防系統使用，無需對原有消防水池擴容或另行新建消防水池，投入少，建設周期也大大縮短。項目與水庫位置關系見圖5。

3.5? 重新設計防排煙系統

根據上述建筑的重新定性以及GB51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》中防排煙系統中需設置專用風機房要求，重新設計排煙系統。在滿足規范要求的前提下，盡可能減少排煙管道較多地穿越走道、房間，可增設排煙豎井，水平分區、豎向集中排煙，風機房在屋頂集中設置，大大減少了與其他部位的防火分隔區域，且不對其他樓層建筑布局產生影響。風機房利用輕質材料建設，結構荷載減小，經復核主體結構安全。同時，合理劃分公共部位的防煙分區，增加走道部位的防煙分區，減少排煙管道在各層的水平走向長度，最大限度控制其對公共區域空間凈高的影響。

4 工作亮點和成效

4.1? 改變各單位各自為戰的傳統工作方法

建設工程消防設計的一般流程是由建設單位提出建設想法，設計單位進行圖紙設計，規劃、住建等相關部門組織各階段設計評審，施工圖審查機構進行施工圖審查、住建部門進行消防設計審查。但是既有建筑，尤其像山地既有建筑這種復雜環境中的項目，單靠一方的力量很難深入掌握實際情況，如果只求滿足規范要求，難免變成無限增加投入卻很難獲益的局面。該項目中當地住建消防審查部門發揮了在地優勢，通過實地踏勘、專家庫技術咨詢作用，并與建設方、設計方及施工圖審查機構全過程溝通，共同為項目順利推進提供有力保障，使得消防設計立足實際，針對性地做出可行性方案，確保改造工程的安全性和成本控制。

4.2? 提供山地既有建筑改造思路

我國南方多山區，山地既有建筑改造項目普遍會遇到建筑定性、建筑高度計算、外部救援場地、消防水源、電源不足等問題，以及如何把握新老規范遵循原則的問題。該項目的改造實例為此提供了一些解決思路。

4.3? 全面提升既有建筑消防水平

在消防安全性能提升方面，對建筑防火分隔、疏散路徑、消火栓網絡、自動噴淋系統、防煙排煙設施、火災自動報警以及電氣火災監控等關鍵消防設施進行全面升級和精細化調整。極大地增強了建筑的消防安全防護能力和自救能力。

4.4? 盤活社會閑置資產，節約投資

消防用水充分利用自然條件、機械防排煙系統設備機房采用新型材料不破壞結構、消防車道合理設置避免場地進行龐大的豎向處理工程等，在消防設計過程中的不斷優化，不僅節省了投資，還避免了對場地和結構破壞帶來的結構安全不利影響。

5 結束語

通過對既有山地建筑的消防設計進行研究，得出以下結論：第一，全面掌握既有建筑現場實際情況，從消防安全、結構安全、改造代價、獲益程度等多方面綜合評估，合理確定新老規范適用性問題，確保項目消防安全得到有力提升又兼顧改造成本，續寫既有建筑的生機與活力。第二，根據山地建筑場地高差合理計算建筑高度，受地形地貌限制消防車道無法覆蓋的樓層合理劃分防火分區，降低火災擴大和蔓延的風險。第三，盡量擴大消防車可到達、可停靠、可救援的覆蓋范圍，并根據消防救援的工作方法，創建步行可達其他外部區域的條件，提升外部救援安全度。第四，充分利用自然條件，依托外部天然水源、人工水庫等作為消防用水水源，避免因建設消防水池增加的山體或地下室開挖，既保護了生態環境，又能做到山地建筑與自然的和諧共生。

參考文獻

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