超高层建筑就防火角度的结构设计思路

施旭梅

摘 要:

超高层建筑由于用途多及功能复杂，导致的火灾可能性较大，且扑救难度也较大。因此，超高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，保障人们的生命安全，达到预防火灾的目的。本文根据多年的工作实践，超高层火灾的诱因及特点进行分析，并就超高层建筑的建筑防火设计进行探讨。

关键词:超高层建筑防火设计思路

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

随着社会经济的发展，各地相继建设了不少高层建筑，由于导致高层建筑发生火灾的因素较多，扑救难度大，因此高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，达到预防火灾的目的。现行《高层民用建筑设计防火规范》对高层民用建筑防火设施作了严格规定，对建筑高度超过100M的高层建筑，即所谓超高层建筑，在遵守一般高层建筑的通用防火规定外，增加了合理的防火技术要求。建筑高度超过250M的民用建筑采取的特殊防火要求，要提交国家消防主管部门组织专题研究论证。超高层建筑发生火灾，扑救难度更大，成灾后果严重。在超高层建筑防火设计过程中，随时会出现一些新的问题。所以正确运用规范，采用先进的防火技术，保证超高层建筑的防火安全至关重要。

一、超高层建筑火灾的危害性分析研究

1、火势蔓延快。高建筑物的排气道、电缆井、楼梯间等竖向井道中，若忽略防火分隔，或方法处理不当，产生火灾时，灾情短时间内会迅速扩大。据测定，火灾刚发生时，因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s，火势猛烈后，由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5～0.8m/s，烟气沿楼梯间或其他竖向管井扩散速度为3～4m/s。如一座高度为 100m的高层建筑 ，如无阻挡，只要半分钟即可将火势引至顶层，造成严重影响。风对高层建筑火灾有较大的影响，测定显示，当建筑物10m高处的风速为5m/s时，在30m高处为8.7m/s，60m高处为12.3m/s，90m高处为15m/s，由于风速增长，导致火势的蔓延，因此更加难以控制和扑灭。

2、疏散困难。高层建筑的特点：一是层数多，疏散到地面时间长；二是人员较多，不易疏散；三是高层建筑火势蔓延极快，增加了疏散困难，甚至威胁到生命安全，火灾案例分析表明，在火灾中有一半人数以上是被烟熏死的。

3、扑救难度大。高层建筑起火时，受到多种因素的影响，扑救十分困难。例如：热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快，消防队员难以堵截；消防队使用的灭火及救护设施高度有限，因此室内消防给水设施是扑救高层建筑火灾的主要设施。当火势扩大，形成大面积火宅时，室内消防水量不足，需要利用消防车向高楼供水，但消防水带耐压能力常常不能适应需要，此外，建筑物如果没有安装消防电梯，消防队员因攀登高楼体力不够，不能及时达到火层进行扑救，消防器材也不能随时补充，均会影响扑救。

4、火险隐患多。高层建筑通常功能多元化，易燃物多，若管理不当，发生火灾可能性很大。特别是一些面积大、超高层建筑，情况更为复杂，一旦发生火宅，后果不堪设想。

二、超高层建筑防火设计

1.总平面布置

总平面布置是建筑设计中的第一要素，超高层建筑防火设计中总平面的布置则是首先需要考虑的重要因素之一。合理的总平面布置，不但有利于火灾扑救，而且对人员疏散及消防救援有极大帮助。《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称“高规”）规定：高层建筑的周围，应设环形消防车道。当设环形车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道。高层建筑的底边至少有一个长边或周边长度的1/4且不小于一个长边长度，不应布置高度大于5.00m、进深大于4.00m的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口。消防车道距高层建筑外墙宜大于5.00m。消防车道与高层建筑之间，不应设置妨碍登高消防车操作的树木、架空管线等。

该项目四周设置环形消防车道，消防车道距离外墙5～10米，车道宽度为6米，其中1#塔楼消防登高面分段设计，位于西边与北边转角处，并设置消防登高操作场地，以利于大型消防车进行火灾扑救。消防登高范围内设有直通室外的楼梯间出口。1#塔楼核心筒楼梯间门至室外不超高15米。

“高规”对于登高车操作场地没有作出规定，但其在高层建筑火灾扑救中起到很关键的作用，南宁市消防局根据结合实际情况，针对高层建筑消防扑救场地设计作出了具体规定。龙光世纪在总平面布置中不但严格按照“高规”中关于总平面的相关规定进行设计，而且还根据南宁市消防局的相关规定进行了调整设计。

2.避难层设计

“高规”规定：建筑高度超过100米的公共建筑，应设避难层（间）。避难层是高层建筑中专供火灾时人员临时避难用的楼层。避难层可以采用全敞开式、半敞开式、封闭式三种类型。全敞开式避难层为不设围护结构的全敞开空间，一般设在建筑物的顶层或屋顶上。半敞开式避难层四周设有高度不低于1.2m的防护墙，上部设有可开启的封闭窗，采用自然排烟方式，可防止烟气的侵害。封闭式避难层为设有耐火的围护结构，室内具备应急照明、独立的空调和防排烟系统，门窗为防火门窗。

设置的避难层应满足下列要求：1、避难层的设置数量和两个避难层之间的高度，应满足人员疏散时间的要求，充分考虑建筑面积、使用功能、人数、人流速度及火灾蔓延情况，自建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层；2、通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员必须经避难层方能上下；3、考虑人体体型特点，在不致过分拥挤的情况下，避难层的净面积宜按每平米5人计算；4、避难层可兼作设备层，但设备、管道宜集中布置；5、避难层设消防电梯出口和消防专用电话，其它客货梯不得在避难层处设出口。 本工程1#塔楼结合各功能分区，在5层、24层、43层及62层共设置了4个避难层，避难区的间隔为18超出“高规”要求的15 层间隔要求。本工程核心筒共设置了3部疏散楼梯，能更快的进行人员疏散，并在屋面设置了专供消防使用的直升机停机坪；同时在5层避难层设有通往裙楼屋面的连通口，将裙楼屋顶作为第 1 个避难层，裙房屋顶平台面积大，屋面楼板具有一定的耐火极限，在火灾情况下，可作为避难安全区域，对于安全疏散及施救都有一定的作用。结合国内目前一些超过300m超高层的设计案例，如：同在南方区域的深圳京基100（441.8m）、广州西塔（437.5m）、深圳平安大厦（660m）等均按每隔18～22层设置避难层，参照同区域及均为300米以上同类建筑设置1#塔楼的避难层的位置。因此经消防部门的论证会议，通过了本工程的避难层设置方案。

3.标准层防火疏散设计

办公标准层防火分区的划分尽量按每层为1个分区，但本项目每层办公面积的超出成为防火分区设计重点和难点，具体分析如下：《高规》规定，高度超过50m或重要办公楼（一类高层），每个防火分区最大面积为2000平米（设置自动灭火系统），本项目办公层每层建筑面积约为2470平方米，扣除结构部分及核心筒内封闭不用的穿越井道等，面积约为2000平方米左右，按规范需将办公层每层划分为两个防火分区，核心筒内均匀设置3部疏散楼梯，并在走道中间设置特级防火卷帘，这样既不影响办公空间的灵活布置，又满足了防火分区及疏散要求。办公平面呈环形布置，保证人员双向疏散及疏散距离的要求。办公层的最大建筑面积为2500平方米，按每人建筑面积10平方米计算，办公层的最多人数为250人，所需的疏散宽度为2.5m，本工程设计了3部疏散楼梯，且均匀分布于办公层，总疏散宽度为3.6m，大于疏散要求的宽度。对于办公楼超过每层2000平方米的要求，通过以上设计措施及论证，有扩大标准层面积的可行性和有利措施。

4.屋顶停机坪设计

超高层建筑宜设屋顶直升飞机停机坪。发生火灾时，将在楼顶部躲避火灾的人员用直升飞机疏散到安全地区，具体设置的技术要求有： 1、停机坪与设备机房、电梯机房、水箱间、共用天线等突出物的距离不应小于5m；2、出口不少于2个，每个出口宽度不小于0.9m，以保障同时有两股人流出入；3、在停机坪的适当位置消火栓；4、停机坪四周围设置航空障碍灯。本项目的屋顶停机坪采用钢桁架结构，顶板为直径为24米的航空铝合金甲板，屋顶设置两部疏散楼梯与停机坪连接。屋顶立面造型独特，女儿墙的设计上顺应立面连续的花瓣造型起落，屋顶四角突起的构架对飞机坪的设置有影响，屋顶停机坪的设计既要考虑停机坪的疏散要求，又要考虑立面造型及屋顶擦窗机的设计互不影响是本项目的又一重点及难点之一。

结语：

超高层建筑的火灾危险性是显而易见的，笔者从分析超高层建筑的火灾特点和危险性入手，在参考超高层建筑防火设计在满足规范要求的前提条件下，更应该根据超高层建筑的实际情况和当地消防实际水平在人员施救、防火分区、安全疏散等方面进行合理的个性化设计。

并随着科学技术和世界经济的迅猛发展，为超高层建筑防火设计寻找新思路，增加建筑防火设计的灵活性和多样性显得越来越重要。

参考文献：

[1]李引擎 .建筑防火工程 [M].北京 ：化学工业出版社

[2]高层宾馆火灾情况下电梯应急疏散可行性研究[R]．上海市特检院和上海市消防研究所

[3]司戈．高层建筑非传统安全疏散理念探讨EJ]．消防科学与技术