某城市之门综合体建筑防火设计探讨

2022-08-29朱坤郑锦贵州省黔东南州消防救援支队

消防界(电子版) 2022年15期

■ 朱坤郑锦贵州省黔东南州消防救援支队

一、工程概况

已建的贵州省凯里市某城市之门综合体位于贵州省凯里市迎宾大道与永银桂大道的交叉处，建成后已成为凯里市的地标建筑。该项目占地面积约1.411539万m2，总建筑面积约25.0275624 万m2，分独立的西座、东座建筑。其中，西座建筑为-2+4+24 层，地上1 至4 层为建筑高度16.3m 的商业裙楼，裙楼上南、北段布置建筑高24 层99m 的酒店和建筑高18 层76.4m 的SOHO 办公楼，地下1、2 层为车库及设备用房；东座建筑为-4+5+24 层，地上1 至5 层为建筑高度27.6m的商业裙楼，裙楼上南、北段布置建筑高24 层99m的办公楼和建筑高18 层81.8m 的SOHO 办公楼，地下1、2 层为商场，地下3、4 层为车库及设备用房。某城市之门综合体外观图如图1所示。

该项目分2 个大底盘（裙房）进行设计，且每个底盘上仅有2 栋塔楼，改变了传统的一个底盘上设置3栋以上或更多塔楼的模式。其设计灵感源自展翅飞翔的蝴蝶，属于一类高层公共建筑，耐火等级设计为一级。

二、防火设计策略与难点

（一）消防安全策略

大型综合体建筑的火灾载荷相对较大，再加上使用过程中消防安全上的不利条件，其火灾危险性相对较高。近年来，全国各地对超大城市综合体从立项、选址、审批等环节，就提出加强消防安全工作的建议和措施，充分考虑建筑防火、消防设施以及灭火救援等消防安全综合因素，有关部门在规划建设初期就开始着手合理确定超大城市综合体的布局、体量、功能，配套建设市政消火栓、消防车道等基础设施。有些地方还根据本地城市综合体建设和发展实际，推动出台更加严格的地方消防安全管理规定和技术标准，有针对性地提高建筑消防安全设防等级。联系到笔者所在城市的某城市之门综合体建筑项目的防火设计，笔者认为应从火灾控制、防火分隔、消防设施、人员疏散和智慧消防五个方面进行统筹考虑。某城市之门综合体项目工程地处贵州省凯里市的新城区，且为所在城市的地标式建筑，对其消防安全策略进行探讨是十分必要的。

（二）火源控制策略

大型综合体建筑的火灾控制应以“预防为主，防消结合”为主要目的。同时，本项目处于我国的南方地区，其建筑外墙保温材料燃烧性能均能达到A 级以上，在建筑外墙发生大面积火灾的可能性微乎其微，故建筑控制内部起火源成了其火灾预防的主要工作。经过分析，本项目与其他大型城市综合体建筑一样，其内部起火源主要有以下几种：

（1）电气设备及电器产品使用多、电气线路布置复杂，漏电、短路、电火花、过负荷、接触电阻过大等情况都有可能成为引发火灾的危险源。

（2）商场、店铺装修及维修，使用电、气焊等工具操作不规范或施工用的防水材料、油漆等管理不到位可能引发火灾。

（3）瓶装燃气或管道燃气使用不慎也可能引发火灾甚至发生爆炸。

因此，对此类大型城市综合体建筑的起火源控制应做到以下几点：

（1）电气线路均要求采用低烟无卤阻火与耐火电缆、电线，设置电气火灾监控系统或智慧用电监测系统，并避免建筑使用年限增加后由于电气线路老化等原因引起火灾的发生。同时，以常态化的管理模式，不断规范电气设备及电气产品的使用。

（2）对投入使用后店铺的装修应统一管理，且要求一律采用燃烧性能达到B1级以上材料装修。

（3）对营业场所使用的瓶装燃气或管道燃气进行严格管理，并安装可燃气体探测报警装置。同时，厨房应设置灶台自动灭火装置及灶台用火离人报警装置。

（三）防火设计难点

近年来，我国城市综合体的设计理念不断推陈出新，其使用功能包括办公、酒店、购物、休闲娱乐等，在功能上可谓是包罗万象。某城市之门综合体项目用地南高北低、西高东低，无窗槛墙的部分玻璃幕墙和东座的商业面积较大等设计，也给其消防安全提出了新的挑战。存在的主要消防设计难点具体如下：

（1）西座、东座建筑大底盘2 座塔楼无法设置整体性的环形消防车道，即只能分2 个标高的大底盘外围设置能环绕整个建筑的消防车道及登高操作场地。

（2）该项目部分建筑外墙立面均设置为玻璃幕墙。其中，部分需要连通多个楼层的幕墙在各个楼层处未设置窗槛墙，需要采取专门的防火分隔措施。

（3）东座商业裙楼人员疏散。东座的商业裙楼地上5 层使用性质均为商业，地下1、2 层的使用性质也为商业，7 个楼层之间又通过1 个大型中庭连通。原设计中，商场人流均是从地上1 层处疏散，未考虑利用该建筑两个标高的特性来设计其人员的分流疏散。

（4）塔楼屋顶为坡屋面。基于整个城市之门综合体建筑项目规划造型及视觉美观的需要，各栋塔楼的屋顶均需要设计为坡屋面，即东座2 栋塔楼的屋面东高西低地向西整体倾斜，西座2 栋塔楼的屋面西高东低地向东整体倾斜，四栋塔楼的屋面之间整体呈现一个大“V”字形。由于倾斜坡度达到30°，故各栋塔楼的屋面均为无法上人屋面。加之原设计中，屋顶部分均布置有建筑面积由下至上逐步递增的各个使用功能楼层及布局，未考虑各栋塔楼的2 部疏散楼梯在屋顶的互联、互通。

三、防火设计优化

（一）消防安全目标

建筑物的消防安全目标可能包括人员生命安全、财产安全、建筑结构安全、建筑使用或商业运行的连续性和环境保护等。根据建筑物使用功能和结构形式、建筑高度等，不同建筑的消防安全目标可能有所不同，其性能目标也有所差异。如，凯里某城市之门综合体建筑玻璃幕墙的防火隔断措施应能将建筑火灾控制在设定的防火空间内，杜绝经竖直方向蔓延至其他区域。又如，其东座商场的安全疏散设施应确保在发生火灾时，建筑内的人员在规定时间内能够通过分流疏散的方式快速疏散至安全地点。

（二）设计调整方案及采取的措施

1.消防车道及登高操作场地设置

该项目西座建筑大底盘的建筑高度为16.3m，但东座建筑大底盘的高度为27.6m，需要定性为一类高层公共建筑，均依据《建筑设计防火规范》（2014年版）和《贵州省坡地民用建筑设计防火规范》的要求进行其消防车道及登高操作场地的设计。鉴于该项目东、西2 座大底盘无法设置整体性的环形消防车道的实际，在分2 个标高的基础上，对消防车道及登高操作场地进行优化设计。调整后的该项目消防车道及登高操作场地的标高：西座的南侧为723.4m、北侧为715m，东座的南侧为720m、北侧为709.5m，消防车道与4 座高层塔楼的消防车登高操作场地实现充分的有机布置。同时，2 座大底盘周边均有环形的市政道路，消防车道在南、北两侧的标高点均有2 个以上出入口与市政道路互联互通。其中，因东座建筑大底盘商业部分属于一类高层公共建筑，在该大地盘的东侧，以709.5m 标高为基准点，沿整个建筑长边专门布置了一块宽度18m 的消防车登高操作作业场地。另外，在西座建筑南端塔楼位于其南侧长边的消防车登高操作场地设计时，特意将该场地向该塔楼西侧延伸了23m。在整个项目的5 块消防车登高操作作业场地中，为方便消防登高车的操作，各个登高场地距建筑外墙的距离均不低于5m，宽度不低于6m、坡度不大于2%的消防车道均能直达各个登高场地的中心部位。该综合体各栋建筑已结合当地灭火救援能力、消防装备与实际需要，在各个楼层均设置有灭火救援窗，所有灭火救援窗均能直通建筑内的公共区域或走道。

2.玻璃幕墙防火分隔

本项目2 座建筑及4 栋塔楼的南、北侧的8 个立面处建筑外墙上、下层开口之间未设置高度不小于0.8m 的实体墙，均设置连通多个楼层、耐火完整性不低于1.00h 的防火玻璃幕墙。幕墙与每层楼板、同层防火墙连接的缝隙，采用的防火封堵措施均为：1.5mm 厚镀锌钢板+200mm 厚防火岩棉（燃烧性能为A 级）+1.5mm 厚镀锌钢板，用4mm 厚钢插芯固定，填充完毕后，与幕墙接触的上下边或左右边均加注防火密封胶封堵、密实。另外，整个项目外墙的上、下层开口之间已设置高度不小于1.2m 实体墙，为建筑造型的需要尤其是防止发生火灾时火势向上蔓延扩大，其楼板与外立面交接处的外侧均设置有类似横放的正截面为正三角形的挑出体，均由钢筋混凝土、铝扣板等不燃性建筑材料构造，其正截面竖向高度为1.6m，进深为1.35m。相比楼层间设置的单纯高度不小于1.2m 的实体墙，该挑出体构造在阻止火势沿墙体竖向发展方面，无疑要更胜一筹。该挑出体构造如图2所示。

3.商业裙楼人员分流疏散

该项目的人员疏散按照《建筑设计防火规范》进行设计，其疏散宽度应100% 满足规范要求，疏散距离不能超过30（1+25%）m。当个别防火分区疏散宽度无法100% 满足规范要求时，允许向相邻防火分区借用，但建筑整体疏散宽度必须100%满足规范要求。具体策略为：

第一，该项目除西座建筑裙房商业部分的第2 层中部设置有一个跨第3 层，能容纳532 人的宴会厅外，其余的东座、西座建筑裙房商业部分均为商铺式布局，但其疏散主通道净宽均大于5m，满足规范要求。

第二，每个防火分区至少有两个直通室外的安全出口，与相邻防火分区的连通口已设置甲级防火门分隔。每个防火分区室内最远点距疏散楼梯出口或相邻防火分区防火墙上防火门的疏散距离小于37.5m。

第三，基于西座裙楼地上2 层与东座裙楼地上3层的楼地面标高一样的现状，专门设计一座人行天桥。该人行天桥设计为蝴蝶翼型结构，桥面宽度5m，最大长度72m，路面高度8.5m，最大高度12m，是连接“城市之门”的空中走廊，如图3所示。该桥设计在西座裙楼2 层、东座裙楼3 层处，分别增加2 处安全出口，让西座裙楼2 层至4 层与东座裙楼3 层至5 层人员通过天桥实现分流和就近疏散，有利于提高人员疏散的安全度。

4.特殊场所设置

该城市综合体各栋建筑及大底盘的部分拟计划设置的歌舞娱乐场所、电影院与其他区域应有完整的防火分隔并应设有独立的安全出口和疏散楼梯。餐饮场所食品加工区的明火部位应靠外墙设置，并应与其他部位进行防火分隔。同时，部分计划设置开放式厨房的餐饮场所，已规定其厨具必须采用电加热措施，严禁采用燃气。商业营业厅每层的附属库房已采用耐火极限不低于3.00h 的防火隔墙和甲级防火门与其他部位进行分隔。

5.屋顶区域功能布置调整

为了满足火灾等紧急情况下人员能通过屋顶疏散等消防安全要求，各栋塔楼的屋顶区域原先设计的各个使用功能楼层及布局均进行了大幅调整，即把从斜屋面坡底处下方楼层的楼地面开始至斜屋面坡顶处下方的区域整体设置为一个高大空间，均不再设置其他小面积楼层或功能空间。调整后，各栋塔楼的2 部疏散楼梯在本栋屋顶高大空间内完全实现互通，人员的安全疏散等级亦得到提升。

（三）加强型的消防设施

1.消防水源

西座、东座建筑的室外和室内消火栓用水量均设计为40L/s，火灾延续时间为3h；湿式自动喷水灭火系统用水量设计为30L/s，火灾延续时间为1h；消防水炮系统，工作压力0.25MPa，射水流量5L/s。故在西座建筑的地下室设置一座容量为540m3的消防水池，同时供东座建筑的消防用水。西座、东座建筑水消防系统初期10min 消防水量由本栋建筑最高塔楼屋顶的50m3的消防水箱供给，最大限度地保证紧急情况下消防用水需求。除在消防水泵房和屋顶高位消防水箱处设置有水位就地显示装置外，在消防控制室还设置有消防水池、高位消防水箱水位实时显示、报警装置。

2.防排烟系统设计

该项目地下室及大底盘商业裙房、4 栋塔楼不能满足自然排烟的各层走道及房间、东座建筑大底盘商业部分的2 个中庭等，均设置机械排烟系统，系统排烟量最大量按房间、走道面积的120m3/m2计算。东座建筑大底盘商业裙房和4 栋塔楼各防烟楼梯间及前室分别设置机械加压送风系统。裙楼风井在各塔楼的地上六层顶板分段，形成上下两段加压送风系统，下段送风机设置在裙楼屋顶的风机房内，上段风机放置各塔楼屋面。另外，4 栋塔楼和东座建筑大底盘商业裙房的消防电梯机房内均分别设置有机械排烟系统，排烟量按照10 次/h 计算。同时，在该综合体建筑设置机械排烟设施的部位，已同步在对应楼层的建筑外墙上设置一定数量用于排除火灾烟热的固定窗，以最大限度地减少火灾发生时烟气对被困人员及救援人员的危害。在楼层层高较高的部位设置的自然排烟窗，还需在离地面1.5m 范围内设置有便于人员手动应急开启的装置。

3.智慧消防设施

整个综合体的电气线路均设计多回路电气火灾智能监控器等智慧用电设备。同时，西座、东座各自的消防水池及高位消防水箱均安装了水位在线监测仪，消火栓管网和自动喷水灭火系统管网的主要节点处均设置了水压在线监测仪。消防水泵、防排烟风机等主要消防设备的启、停及故障也同步设计有在线监测终端，所有监测数据通过物联网技术同步上传至基于电脑端、手机端与云端等的某智慧防火监测平台。