超高层建筑避难层(间)的消防设计分析

韩士路

随着当代城市化的发展越来越迅速，超高层建筑的建设逐渐增多，大众享受着此类建筑为日常生活和工作带来的便利，但同时也承担着高层消防的风险。

1.超高层建筑消防概述

城市化步伐不断加快，随之带来的人口膨胀问题以及土地资源短缺的问题导致城市中的超高层建筑出现得越来越多。我国对此类建筑的规定为“层数超过40 层，高度超过100m 的高层建筑”，《高层民用建筑设计防火规范》中对此类建筑进行了相关消防设计规定，即“当高层建筑的建筑高度超过250m 时，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证”，说明此类高层的建筑消防设计的程序已经在高层建筑的发展中发生了变化，在进行消防设计时，需要注意其消防系统的性能化，尤其要关注其避难间的消防设计。例如某超高层建筑，其避难间使用的结构为钢筋混凝土构成的核心筒以及型钢混凝土柱，具有一级耐火等级，使用的楼板以及墙体等构件都具有不易燃的特性，设置1h 左右的幕墙楼板耐火极限，包含喷淋系统的墙体高度为0.8m，其一级楼板使用隔墙外缝隙，再利用不燃烧材料将其严密填实，其厚度超过100m。

2.超高层建筑避难间消防设计常见问题

2.1 消防隐患多

一般超高层建筑都具有较大的体积，其社会功能相对复杂，具有各种各样的物业形态，在对避难间进行日常管理时需要花费大量的时间，在其日常用电中难免遇到各类消防隐患。例如墙体消防隐患，早期的超高层建筑中避难层由于节能综合改造使用了大量保温材料，此类墙体的保护层在破损或脱落之后遭遇明火必然在较快时间内蔓延，造成面积性燃烧。除此之外，部分超高层建筑的耐火等级较低，建筑材料不具备高防火性能。在住宅类建筑中还存在居民用电用气不够规范、消防通道堵塞等问题，且各种违章操作屡禁不止，隐患较大，难以到达避难层进行避难，且避难层也并不安全。此类建筑避难层的建设与安装消防设施的周期较长，入场单位较多，涉及众多人员，综合性管理难以实施，统一调度也具有诸多困难，综合以上特点，发生火灾的可能性较大，火灾风险较高[1]。

2.2 消防设施少

超高层类型的部分建筑中缺乏合理的避难层设计，重要的消防电梯也存在一定使用问题，缺乏加强措施，管理方面也不够规范。避难层的消防设施在设计时不够人性化，不具备完善的消防警示设施。在超高层类型的住宅建筑中，46.2%的建筑避难层中并没有设计自动消防设施，而在具备自动消防设施的避难层中，其设施的完好率也较低，导致发生火灾后的扑救工作困难重重。

2.3 消防疏散难

超高层建筑中很容易造成火势的蔓延，而其超高层建筑的特点导致消防车对避难层起到的消防作用有限，在诸多城市缺乏消防直升机的情况下，能够疏散的数量较少，且对疏散距离提出了更多要求。消防疏散较难，缺乏消防教育，大众防火意识比较淡薄，在避难层中的自救意识也较差，对火灾在高层建筑造成的危害知之甚少，因此在进行疏散时难以做到有效配合。

3.超高层建筑避难层消防系统设计注意要点

3.1 完善给水系统

在进行超高层的避难层消防设计时，需要依据“高规”对给水系统进行科学设计，通常室外消防所需用水量为30L/S，室外的消防水管为环状，网上设置的消火栓数量为5 个，不同类型的消火栓的水量平均在15L/s 左右，才能够满足室外消防。进行给水系统的设计时，为了配合供水，需要分成三大区域，利用消火水泵在每个区域中向上实现分级供水。中下级区域中的消防系统一般位于负3 层～19 层，加压水泵设于负三层，利用加压水泵吸水，再由水泵出水管向中区供水，减压即可向低区供水。而中上层系统则位于20 层～39 层，加压水泵设置于27 层。为了确保消防用水充足，负三层的消防水泵需要设置两台，以便需要进行消防工作时能够多台消火栓在同一时间运行[2]。

3.2 强化消防设备

超高层建筑的避难层应当对相关消防设备进行强化，尤其是通往避难层的消防专用电梯设备以及高层楼梯。电梯井道的耐火极限应当达到2h，箱内装饰使用的材料应当选取不燃或不易燃的材料，疏散电梯应当与控制电梯一致采取防火型的电梯，在避难层停靠下方的楼层中设计门洞，避难层中应当对自动喷水灭火系统进行强化，保证其管网内的压力小于1.2kg/cm2，确保火灾发生时能够快速进行自动喷水。除了此类消防设备之外，还需要注意传输水箱的强化设计。为了更好地进行超高层消防工作，其传输水箱至少要保证60m3的储水容积，具体设置时，保证相邻消火栓中拥有水源充足的水枪，水柱既要能到达保护范围，又要位于被保护的范围之中，一般控制在13m 以上，而每根消防立管都应拥有15L/s 的流量。为了保证消防设备的应用，最好于消火栓上设置自启动系统，并在消火栓的箱内配备齐全19 把水枪、DN65 单口类型的消火栓与25m 长的衬胶水龙带，消防卷盘也需要设置完备。消火栓的栓口直径在25mm，为其配备直径19mm、长度30m 的胶带内径与6mm 的喷嘴口径[3]。最好在避难层安装单独喷淋灭火系统，除此之外，排烟系统也需要设置，此系统应当配备单独排烟风机，使用自然排烟系统的建筑应当确保自然排烟窗在感应到火灾时联动打开，即便断电也能够成功开启。

3.3 建设安全条件

超高层建筑避难层要想拥有优秀的消防能力，获得较好的消防效果，必须作确保其消防安全条件建设良好。在设计消防系统时需要确保其具备完善的外部条件，一般为其设置环形车道，结合当地环境，进行消防车道的设计，方便消防工作迅速展开，同时还需要依据消防车辆的发展将车道适当加宽，至少在5m 以上。除此之外，还需要将补救场地规范化，虽然没有对补救场地作出明确要求，但考虑到超高层建筑的消防难度问题，需要对其进行自行规范，补救场地至少维持201m 以上的深度，在其周边留存1/3长边长度。

3.4 落实智慧消防

超高层建筑避难层的消防设计除了要加强消防效果之外，更需要落实消防监管工作。随着社会信息化技术发展得越来越快，消防系统的设计方面也出现了许多先进平台，为了确保设计效果，需要将此类平台应用至消防系统之中，例如“智慧消防”。“智慧消防”是综合性较强的消防平台，该平台充分应用了现代化的信息技术，可以做到全面采集信息数据并对其进行传输与处理，其建立的消防防控体系具有立体化以及全面化的特点。因此，消防部门应当积极应用该平台，对消防监管工作作出突破与创新。避难层的消防预防对消防工作而言至关重要，因此更需要完善的平台帮助消防部门做好监管工作，其被赋予了共通信息与自动化处理的性能，消防部门可以利用该系统对消防隐患排查的准确率进行有效提高。在大数据时代，只有通过计算机精密的测算，对数据的合理整合，才能在事故发生前进行有效预防，只有做好预防工作才是减少损失的最好方法。

3.5 明确消防理念

为了更好地配合超高层建筑的消防工作，需要在避难层的消防设计中明确消防相关理念，采用消防工程学（性能化）的方法指导超高层建筑消防设计。（1）避免火灾发生。（2）及时且迅速地对火灾进行探测，争取第一时间发现火灾。（3）利用报警系统及时进行火灾警报的发布，确保建筑内的人员安全。（4）分步骤有序组织建筑内的人员撤离到安全的区域，撤离从最先受到火灾影响的人开始。（5）为消防人员提供必要的安全救援环境，并准备控制和扑灭火灾的设备设施。对于避难层而言，其消防理念的设计着重体现在对避难层中人员的疏散策略设计。

疏散策略的设计是超高层建筑消防设计中不可或缺的一环，一般设置两种疏散设计方案：（1）分阶段疏散。此类疏散方案指的是在必要时确保受火灾直接影响区域内的人员疏散，不对全部区域进行疏散工作。在极端火灾中需要依据应急预案对整个区域进行有序疏散。分阶段疏散需要注意楼层的平面布局，了解其中各个区域之间的功能性联系。实行分阶段疏散的建筑应当将防火分区划分明确，同时烟气控制分区也需要准确划分。分阶段疏散必须确保消防设施的联动，例如，报警系统、排烟系统、广播系统等功能性系统之间的联动。（2）模拟疏散。此类设计是利用疏散模拟软件STEPS 模拟分析设定疏散场景的人员疏散，结合火灾模拟场景评估烟气控制措施的有效性并分析人员疏散的安全性，消防人员从此模型中观察人员疏散时具体走动的情况，并对疏散途中可能会造成瓶颈的具体位置进行确认。STEPS 需要对人员的种类、体积和行走速度等因素进行综合考虑。通过以上的因素分析能够测算出多种类型火灾发生时避难层内的疏散情况。此类模拟软件将超高层建筑中避难层的具体情况以三维立体的模型形式呈现出来，使用者能够控制视线角度的角度，对模型进行移动来方便更仔细地观察模拟结果。除此之外，还可以隐藏部分区域，着重观察某一重点区域，能够做好针对性消防准备工作。

4.结论

总而言之，对超高层建筑而言，消防设计至关重要，其作为人流吞吐量大且稳定的场所，合理的避难层消防设计是对人民群众生命安全的保障，在设计避难层消防防护时，需要注意完善给水系统、强化消防设备、建设安全条件、落实智慧消防以及明确消防理念的设计，利用先进的消防监管技术帮助避难层发挥其应有功效。