既有山地建筑改造消防设计难点及解决思路

李青

摘要：以浏阳市某景区山顶宾馆改造利用项目为例，针对所在城市地形特点影响下的既有山地建筑的消防设计难点问题，逐条分析并提出解决问题的对策。提供住建消防审查部门与消防设计单位、施工图审查机构有效协同的工作方法，以不低于原标准且不降低建筑原有防火性能为底线，充分利用山地建筑特点，因地制宜、科学合理地解决山地建筑改造中消防设计难点，经济高效地提升建筑防火安全性能。

关键词：既有建筑；山地建筑；消防设计；消防审查

既有建筑改造利用就是在保护原有建筑的基础上，通过技术手段和创意设计，对既有建筑进行改造利用，可以提升建筑的品质和功能，也可以盘活闲置资产，既有建筑改造利用是一种绿色、可持续的发展方式。通过对既有建筑进行改造，可以有效利用现有资源，减少新建建筑带来的资源消耗和环境负担。但是大量既有建筑因使用期间维护不当或在建造时期国家标准还未完善，存在消防安全隐患多、改造执行现行标准难等问题[1-5]。笔者所在的县级市因三面环山，部分既有建筑建造于山地、坡地，其消防设计更是困难较大。本文以浏阳市某景区山顶闲置多年的宾馆改造项目为例，分析该项目中存在的消防设计难点并提出解决思路和办法。

1 工程实例

1.1  改造背景

浏阳市某景区宾馆于2012年建造，项目建设时进行了设计、报建和施工，在主体工程建设完成后因种种客观原因，建设方将其闲置10年，于2022年重新启动建设。该工程是一个未改变使用性质的整体改造工程，闲置期间我国各类标准多次修订，旅馆建筑相关的消防技术要求也发生了较大变化。原消防设计中防火分区、人员疏散、消火栓系统、自动喷水灭火系统、防烟排烟系统、火灾自动报警系统、应急照明系统等设置均难以满足现行标准规范，改造难度极大。且其地处海拔500多米的山顶，外部城市消防站救援力量到达时间长，总平面布置中消防車道布置受高差处理限制，设计难度大。项目鸟瞰图见图1。

1.2  改造现状

原建筑设计时间为2012年，该建筑建造在台地上，西侧室外设计地坪高于其他三个方向室外设计地坪，建筑层数以西侧室外地坪计算地上为5层，地坪以下为3层，但地坪以下3层南、北两个方向大部分裸露在建筑相对应的室外地坪之上，东向建筑完全在室外设计地坪之上，如图1、图2所示。原设计图纸将西侧地坪以下命名为负1层、负2层、负3层。建筑占地面积2867.40m2，总建筑面积18699.79m2。各层功能见表1。

2 改造难点和重点

2.1  规范适用性问题

该项目原建筑设计时间为2012年1月，改造时间为2022年7月，10年期间消防设计领域各专业规范、标准发生了重大变化。2022年4月1日实施的GB55022—2021《既有建筑维护与改造通用规范》指出“对于既有建筑改造项目（指不改变现有使用功能）当条件不具备、执行现行规范确有困难时，应不低于原建造时的标准”。但在具体实施过程中，如何把握或明确其是否属于“条件不具备、执行现行规范确有困难”的情形对于消防设计和审查部门来说都是一个难题。目前，大部分改造项目都是按照我国最新的国家标准、规范进行设计、审查和施工，这无疑是“最保险”的做法。然而，这也导致部分项目不顾空间、结构等客观条件限制而过度改造或者付出代价过大。如为了满足新的疏散宽度标准，某些项目改造过程要不顾结构形式的制约，拆除承重墙再进行结构加固来拓宽疏散走道。这类问题极大地制约了既有建筑的改造利用，也给消防审查验收工作带来了极大压力。

2.2  建筑定性为多/高层问题

GB50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》中对于坡屋面建筑的高度的计算规定为“建筑室外设计地面至其檐口与屋脊的平均高度”；对于台阶式地坪，满足一定条件的可分别计算建筑高度，否则应按建筑最大者确定该建筑的建筑高度。

浏阳市某景区宾馆为山地建筑，从高处室外地坪计算建筑高度为23.8m，从低处室外地坪计算则建筑高度为35.2m。经查看原设计图纸及已完工主体，该建筑所有设计均按多层公共建筑进行。且从负3层到5层平面，每层建筑面积接近3000m2，均只划分为一个防火分区。现状场地剖面见图2。

2.3  环形消防车道

建筑外部仅有一条上山道路从西侧绕行，经过建筑北面1/3长度后折行向北。建筑西侧地坪标高545.5m，山上道路在北面折行处标高543.5m，东侧地坪528.5m，东西两侧60m距离内高差高达15m。因此，因地势起伏大，场地内原始高差高达17m，无法设置环形消防车道。现状场地见图3。

2.4  消防水池容量

该项目建筑体积大于50000m3，室外消火栓设计流量取值40L/s，室内消火栓设计取值20L/s，自动喷水灭火系统设计取值30L/s，自动跟踪射流灭火系统设计取值20L/s。该项目室内外消防用水量之和经计算为540m3。按GB50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》规定，当室外消防用水量大于20L/s且仅有一路市政水源的情况下应建设消防水池，消防水池容量应满足室内外用水量之和。现有消防水池容量仅252m3，项目地处海拔545m的山顶，钢筋混凝土地下消防水池建设于接近边坡顶部处，很难扩容。

2.5  机械排烟系统

该建筑东西长度70m，南北长度50m，进深大，较多区域不能满足自然排烟，GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》提出防排烟系统需设置专用风机房。本建筑为人员密集场所且位于山地，外部消防救援力量难以在短时间内到达，消防排烟系统的可靠稳定运行极为重要。按照GB51251—2017要求，需要配套增设相应的排烟、补风等设备用房，机房与其他部位的分隔均有耐火极限要求，砌筑墙体施工不方便，对建筑布局会产生不利影响。

3 解决思路及应对措施

3.1  充分评估新旧规范适用问题

多次现场踏勘充分评估新旧规范对于改造设计的实际影响，见表2。

项目拟启动前期即向当地住建部门申请技术协助，消防审查人员多次现场踏勘后，对照新老规范充分预估规范要求更改对于项目改造的实际影响，认为主动消防设施设备按新标准实施难度不大，消防安全水平可以得到大幅度提升，而被动消防设施如按新标准增设消防电梯和防烟楼梯需改变多处平面布置，需进行结构破拆和局部加固，困难很大而效果并不理想。经与省内多家审图机构建筑专业审图专家提前讨论达成共识，按建办科〔2021〕31号文住房和城乡建设部办公厅《关于做好建设工程消防设计审查验收工作的通知》中的有关指导原则“既有建筑改造不改变使用功能、不增加建筑面积的，宜执行国家现行技术标准，不得低于原建筑物建成时的消防安全水平”，本项目平面布置及主体工程仍执行建成时消防设计标准，避免大拆大建；室内外消火栓系统、自动灭火系统、防排烟系统、应急照明和疏散指示系统等消防设施设备严格按现行国家标准设计施工，多方位提升该建筑的消防安全水平。

3.2  确定建筑高度计算

该建筑正负零标高定于西侧主入口处，且仅有此处室外地坪与唯一一条上山道路相通，南侧、北侧和东侧虽建筑立面高于相对应的室外地坪，但室外地坪无法停靠消防车，外部救援力量很难在南北东三个方向部署，因此“消防扑救面”应为西侧立面和北侧局部立面，消防扑救面高度为23.8m。从这个方向考虑，将西侧地坪以下三层视为“地下室”，防火分区、防排烟设计和其他消防设施设备均严格按地下室的要求进行设计，并与正负零及以上部位严格进行防火分隔。因此，结合现场实际，该建筑可视为地上5层、地下3层的多层公共建筑。且其“地下3层”大部分区域拥有直接对外疏散条件和自然通风采光和自然排烟条件，消防安全水平高于同类型建筑。

3.3  消防车道弥补完善

本项目占地面积为2867.40m2，建筑性质定为多层公共建筑，GB50016—2006《建筑设计防火规范》和2018版均未对占地面积小于3000m2的多层公共建筑周边消防车道的设置做出具体要求，GB55037—2022《建筑防火通用规范》明确“工业与民用建筑周围、工厂厂区内、仓库库区内、城市轨道交通的车辆基地内、其他地下工程的地面出入口附近，均应设置可通行消防车并与外部公路或街道连通的道路”。

如前所述，建筑外部现有消防车道受高差和场地局限，很难覆盖建筑长边，经综合评估和测量，现有消防车道可覆盖建筑西面和北面局部，总长度77m，大于建筑一条长边的长度，且在与其对应的建筑立面每层均设置不少于2个消防救援窗口，间距不大于20m，建筑地上每层划分为一个防火分区，这样能保证地上楼层每个防火分区、每层都有消防救援力量可以快速进入的条件；在北面道路折行处增设12m×12m消防回车场，方便消防救援时消防车辆的及时调度，以尽可能提供消防车接近并展开消防救援的场地条件。同时，在坡度过大的部位建设室外台阶和步道，紧急情况下可步行到达建筑四向救援，弥补消防车道局部不足。同时，考虑到该建筑所处的特殊地理位置，外部消防救援力量到达时间长，在消防设计中将重点放在“防火”和“及时扑灭初期火灾”，提高消防自救能力。改造后消防车道见图4。

3.4  优化消防系统用水设计

该项目建筑原有地下消防水池容量为252m3，按现行规范GB50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》计算，室内外消防用水量为540m3，其中室外消防用水量288m3，室内消防用水量252m3。原有消防水池水量刚好可以满足室内消防用水的需求，而项目附近有一个建成多年、水量稳定的人工水库，周边有可通行消防车的交通条件，可沿水库边缘按规范要求的间距和设计参数建设取水点和取水泵满足室外消防用水要求。此方案充分利用天然水源，将室内外消防用水系统分开，原有消防水池仅供室内消防系统使用，无需对原有消防水池擴容或另行新建消防水池，投入少，建设周期也大大缩短。项目与水库位置关系见图5。

3.5  重新设计防排烟系统

根据上述建筑的重新定性以及GB51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》中防排烟系统中需设置专用风机房要求，重新设计排烟系统。在满足规范要求的前提下，尽可能减少排烟管道较多地穿越走道、房间，可增设排烟竖井，水平分区、竖向集中排烟，风机房在屋顶集中设置，大大减少了与其他部位的防火分隔区域，且不对其他楼层建筑布局产生影响。风机房利用轻质材料建设，结构荷载减小，经复核主体结构安全。同时，合理划分公共部位的防烟分区，增加走道部位的防烟分区，减少排烟管道在各层的水平走向长度，最大限度控制其对公共区域空间净高的影响。

4 工作亮点和成效

4.1  改变各单位各自为战的传统工作方法

建设工程消防设计的一般流程是由建设单位提出建设想法，设计单位进行图纸设计，规划、住建等相关部门组织各阶段设计评审，施工图审查机构进行施工图审查、住建部门进行消防设计审查。但是既有建筑，尤其像山地既有建筑这种复杂环境中的项目，单靠一方的力量很难深入掌握实际情况，如果只求满足规范要求，难免变成无限增加投入却很难获益的局面。该项目中当地住建消防审查部门发挥了在地优势，通过实地踏勘、专家库技术咨询作用，并与建设方、设计方及施工图审查机构全过程沟通，共同为项目顺利推进提供有力保障，使得消防设计立足实际，针对性地做出可行性方案，确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

我国南方多山区，山地既有建筑改造项目普遍会遇到建筑定性、建筑高度计算、外部救援场地、消防水源、电源不足等问题，以及如何把握新老规范遵循原则的问题。该项目的改造实例为此提供了一些解决思路。

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，对建筑防火分隔、疏散路径、消火栓网络、自动喷淋系统、防烟排烟设施、火灾自动报警以及电气火灾监控等关键消防设施进行全面升级和精细化调整。极大地增强了建筑的消防安全防护能力和自救能力。

4.4  盘活社会闲置资产，节约投资

消防用水充分利用自然条件、机械防排烟系统设备机房采用新型材料不破坏结构、消防车道合理设置避免场地进行庞大的竖向处理工程等，在消防设计过程中的不断优化，不仅节省了投资，还避免了对场地和结构破坏带来的结构安全不利影响。

5 结束语

通过对既有山地建筑的消防设计进行研究，得出以下结论：第一，全面掌握既有建筑现场实际情况，从消防安全、结构安全、改造代价、获益程度等多方面综合评估，合理确定新老规范适用性问题，确保项目消防安全得到有力提升又兼顾改造成本，续写既有建筑的生机与活力。第二，根据山地建筑场地高差合理计算建筑高度，受地形地貌限制消防车道无法覆盖的楼层合理划分防火分区，降低火灾扩大和蔓延的风险。第三，尽量扩大消防车可到达、可停靠、可救援的覆盖范围，并根据消防救援的工作方法，创建步行可达其他外部区域的条件，提升外部救援安全度。第四，充分利用自然条件，依托外部天然水源、人工水库等作为消防用水水源，避免因建设消防水池增加的山体或地下室开挖，既保护了生态环境，又能做到山地建筑与自然的和谐共生。

参考文献

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