超高層建筑防火設(shè)計

1、淺談超高層建筑防火設(shè)計按規(guī)定，我國高度超過 100 米的建筑為超高層建筑， 防火設(shè)計按 高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范 50045-95 執(zhí)行。由于導(dǎo)致高層建筑 發(fā)生火災(zāi)的因素較多， 撲救難度大，因此高層建筑應(yīng)立足于自防自救， 采取可靠的防火措施，達(dá)到預(yù)防火災(zāi)的目的。 首先，超高層建筑的火災(zāi)特點為：1、火勢蔓延快高層建筑各專業(yè)豎井林立， 發(fā)生火災(zāi)時， 這些豎井就像高聳的煙 囪，構(gòu)成火勢迅速蔓延的主要途徑。試驗證明，煙氣豎向擴(kuò)散速度為 34, 100m的高層建筑在2535左右，煙氣即順垂直通道從底層擴(kuò) 散到頂層，與此同時，火勢也將蔓延擴(kuò)大。2、人員疏散困難 高層建筑層數(shù)多，人員集中，垂直疏散距離遠(yuǎn)，發(fā)

2、生火災(zāi)時，要 使人員迅速疏散到地面或建筑物內(nèi)避難層及不受火災(zāi)威脅的安全部 位，是十分艱難的。數(shù)千人、甚至數(shù)萬人若從整幢大樓疏散到地面， 少則幾十分鐘，多則幾小時。3、火災(zāi)撲救難度大高層建筑火災(zāi)的撲救由于受到消防設(shè)施條件的限制， 給滅火工作 帶來很大難度。 如果超過消防登高車輛的高度則無法從室外撲救，只能依靠自救，即依靠室內(nèi)的消防疏散設(shè)施。 因此，針對一上特點，高層建筑防火設(shè)計必須強調(diào)幾個問題：（1 ）合理布置高層建筑總體布局和防火分區(qū)總平面布置中的主， 附體關(guān)系， 該建筑與四周建筑的間距及車道 的設(shè)置等等， 均屬與防止蔓延和迅速撲救密切相關(guān)的問題， 也是進(jìn)行 建筑方面設(shè)計方案時須首先考慮的重要

3、因素之一。合理的總平面布 置，不但有利于火災(zāi)撲救， 而且對防止火勢蔓延有極大幫助。設(shè)計時 需不折不扣執(zhí)行。防火分區(qū)是延緩火勢蔓延的重要措施， 包括水平和豎向兩種。 水平防 火分區(qū)是應(yīng)用防火墻， 防火門及防火卷簾等將各樓層在水平方向分隔 為兩個或幾個防火分區(qū)，根據(jù)高規(guī)要求，每一分區(qū)內(nèi)要相應(yīng)裝設(shè) 一些使防火門能自動關(guān)閉的裝置， 并且在建筑施工時， 要做到防火卷 簾安裝時，卷筒與梁，卷筒與墻壁之間不能留有縫隙，能充分發(fā)揮其 防火、阻煙作用。豎向防火分區(qū)主要指對建筑內(nèi)部的垃圾井、 水井（水 管井）、電井（強、弱電）及樓、電梯間實行防火阻隔（水井、電井 要求封堵），最大限度地降低火勢蔓延速度，控制火災(zāi)燃

4、燒面積。（2）確保建筑物耐火能力 高規(guī)規(guī)定，一類高層建筑的耐火等級為一級，二類高層建筑 耐火等級不低于二級， 在高層建筑防火設(shè)計中應(yīng)保證建筑物的耐火等 級，使火災(zāi)發(fā)生時建筑物結(jié)構(gòu)在較短時間內(nèi)不會損壞， 為人員疏散贏 得時間，同時也減少火災(zāi)損失?？煽康哪突饦?gòu)造能減少起火，蔓延及 保護(hù)人和建筑的安全。 設(shè)計中除了應(yīng)首先保證主體結(jié)構(gòu)的耐火能力之 外，還須對天棚，墻面等裝修部位的耐火性能給予充分的考慮。為了追求建筑外觀效果，部分高級公寓和住宅采用了玻璃幕墻， 國內(nèi)外建筑界對此頗有爭議 （日本、 德國等國家明文規(guī)定禁止使用） 。 其中部分原因在于玻璃幕墻不但因抽風(fēng)作用而成為火勢蔓延的途徑， 而且在火災(zāi)發(fā)

5、生后， 常常等不到人員疏散完畢， 幕墻就已達(dá)到耐火極 限而向下掉落，嚴(yán)重影響人群的疏散。（3）加強自然排煙設(shè)計及安全疏散設(shè)施設(shè)置 目前，高層建筑中玻璃幕墻和豎向管道常常成為火勢蔓延的途 徑，造成火勢跳躍防火分區(qū)，擴(kuò)大火災(zāi)損失；其次，大量高層建筑火 災(zāi)證明了煙是高層建筑火災(zāi)中最大的殺手。 因此，防排煙設(shè)計與安全 疏散設(shè)施的設(shè)置是高層建筑防火設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)。國家明確規(guī)定電梯前室及相關(guān)地方增設(shè)防排煙系統(tǒng)， 疏散樓梯增 設(shè)正壓送風(fēng)系統(tǒng)。此外，還要加強自然排煙設(shè)計。自然排煙是一種經(jīng) 濟(jì)、簡單、易操作的排煙方式，宜優(yōu)先采用；但由于樓梯間存在熱壓 差（即煙囪效應(yīng)），煙氣往往充滿樓梯間，使人們無法疏散，

6、因此， 要求樓梯間有一定的開窗面積， 且排煙窗應(yīng)設(shè)在墻面上方， 同時要求 能方便開啟。除了按規(guī)定設(shè)置不同形式的、數(shù)量足夠且分布合理的疏散樓梯 外，必須在防火門及疏散通道前上方及其附近設(shè)置明顯的指示標(biāo)志， 以使人員能順利疏散。 此外，超高層建筑在遵循以上原則基礎(chǔ)上還要著重注意以下幾個方 面：（一）避難層：有資料顯示， 城市安全部門曾經(jīng)做過一個試驗， 讓一名身強力壯 的消防員從第 33 層跑到第 1層，用了 35 分鐘。如果是一名身體素質(zhì) 一般的人員或老人、小孩， 所需時間肯定會更高，并且人在緊張慌亂 的情形下，要在樓梯間內(nèi)長時間行走，絕大多數(shù)的人會體力不支。而 火借風(fēng)勢， 30 秒內(nèi)就可以從第

7、1層到達(dá)第 33層。這樣算來，在超高 層建筑中人們跑到樓外逃生的可能性幾乎為零。 因此， 在高層建筑中 設(shè)置避難區(qū)域是解決這一問題的最有效辦法， 為疏散中的人群提供休 息的場所，為殘疾和受傷人員提供保護(hù)，直到得到消防人員的救助。 這些避難層也可以用作救援隊的疏散指揮點，實現(xiàn)建筑內(nèi)的有序疏 散。因此，我國高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范規(guī)定 ：建筑高度超 過 100 米的公共建筑，應(yīng)設(shè)置避難層（間），并應(yīng)符合下列規(guī)定： 1避難層的設(shè)置，自高層建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之 間，不宜超過 15 層；這是因為登高、舉高消防車，最大作業(yè)高度 在3045m;根據(jù)對消防隊員的實測，登高超過 10層時，心跳和

8、 呼吸明顯加快， 不適應(yīng)撲就的需要， 會給滅火工作帶來不利影響； 因此結(jié)合上述原因，并兼顧節(jié)約投資，首層至第一個避難層及以 上兩個避難層之間，不宜超過 15層;2通向避難層的防煙樓梯間應(yīng)在避難層分隔、 同層錯位或上下斷開， 但人員必須經(jīng)避難層方能上下;3避難層的凈面積宜按每平方米 5人計算; 4避難層可兼作設(shè)備層，但設(shè)備管道宜集中布置，設(shè)備管井及垂直交通設(shè)施應(yīng)用耐火極限不低于1h的墻圍護(hù)起來； 3避難層應(yīng)設(shè)消防電梯出口、設(shè)消防專線電話，并應(yīng)設(shè)有消火栓和 消防卷盤；4封閉式避難層還應(yīng)設(shè)獨立的防煙設(shè)施，并有應(yīng)急廣播和應(yīng)急照明 等；另外，避難層四周應(yīng)采用防火材料并加固結(jié)構(gòu)，（二）屋頂停機坪： 據(jù)了解

9、，高層建筑火災(zāi)發(fā)展速度快，極易形成 “沖天火柱 ”，因 此居高臨下的偵察顯得尤為重要。直升機可以在很短時間飛抵火場， 利用空中優(yōu)勢正確尋找起火部位、 判斷出燃燒物的性質(zhì)， 觀察人員逃 生情況，并把信息及時反饋到火場總指揮部。 這些都能為火場指揮員 做出正確部署滅火力量提供科學(xué)依據(jù)。而在形勢危急的情況下，直升機便將直接充當(dāng)空中消防車的作 用。據(jù)介紹，目前用于滅火的直升機都帶有一個噴射炮的裝置，其可 以將攜帶的滅火材料噴向火海。 除此以外， 還可以利用直升機與地面 泵車聯(lián)合，由地面泵車負(fù)責(zé)供水。這樣便可以克服高度限制，將水源 源不斷地送往空中。直升機的另一重要用途是用于救生。 高層大火時向下的通道

10、很容 易被火勢切斷，人員只能選擇逃往樓頂。 如果樓頂?shù)匦芜m合降落的話， 直升機便能降下來救走被困者； 如其地形難以著陸， 直升機還能通過 拋下軟梯，實施救援。因此，高規(guī)規(guī)定：建筑高度超過100m,且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過 1000m2 的公共建筑，宜設(shè)置屋頂直升機停機坪或供直升機救助的 設(shè)施,并應(yīng)符合下列規(guī)定：1 設(shè)在屋頂平臺上的停機坪, 距設(shè)備機房、電梯機房、水箱間、 共用天線等突出物的距離，不應(yīng)小于 5.00m。2 出口不應(yīng)少于兩個，每個出口寬度不宜小于 0.90m。3 在停機坪的適當(dāng)位置應(yīng)設(shè)置消火栓。4停機坪四周應(yīng)設(shè)置航空障礙燈，并應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。 供一架直升機使用的屋頂停機坪的面積為 50

11、0 多平方米，平面尺 寸為 26X20 米；不包括航空管理局指定的指示燈、飛機信號接收器 等設(shè)備的投入，每個停機坪的建造成本約 400 萬元人民幣。 臺瑞機 場設(shè)備技術(shù) （上海）有限公司為專業(yè)直升機停機坪設(shè)計， 規(guī)劃，安裝。 所建造的直升機停機坪全部采用意大利進(jìn)口鋁合金防震甲板及機坪 導(dǎo)航燈光與無線電自動控制系統(tǒng)， 機坪自動化， 直升機起降時無需專 人管理。 該公司可免費提供高樓屋頂停機坪載重和沖擊系數(shù)， 符合 國際民航組織直升機停機坪規(guī)范（三）玻璃幕墻防火： 玻璃幕墻在外墻裝飾上外表華貴而又不失莊重，并且可以減輕 建筑物的結(jié)構(gòu)荷載， 因此應(yīng)用廣泛。 但其在火災(zāi)情況下的安全性設(shè)計 更需高度重視

12、，鋼材和鋁合金型材的耐火性能都比較差，鋼型材在300C400C高溫下強度下降，600C時失去承載能力，而鋁合金結(jié) 構(gòu)型材的耐火性能更差，受熱條件下極易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，250 C300 C左右既失去承載能力。目前的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中雖然考慮了 玻璃和鋁合金在溫度驟變情況下因變形伸縮不一致而發(fā)生的 “冷橋 ” 現(xiàn)象，玻璃和鋁框中間采用橡膠、聚乙烯泡沫材料相隔，但是能承受 的溫度變化范圍僅在40C+ 50C之間。建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，輻射熱、高溫?zé)煔舛际菇Y(jié)構(gòu)溫度變化范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于+ 50C,結(jié)構(gòu)受熱膨脹 變形過大， 造成玻璃破碎、 脫落。另外隱框玻璃幕墻的玻璃用硅硐膠、 橡膠與鋁合金框膠合，硅硐膠的耐高溫程

13、度也只有200 C，超過了200 C膠的作用即會發(fā)生變化，粘合力降低也會使玻璃脫落?；馂?zāi)過 程中，高溫?zé)煔狻?輻射熱使幕墻結(jié)構(gòu)升溫非?？欤３５炔坏饺藛T在 建筑物內(nèi)疏散完畢，就已達(dá)到結(jié)構(gòu)極限，發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，向下掉落各 種結(jié)構(gòu)碎片。 因此疏散出口上方作玻璃幕墻的公共高層建筑， 一定要 在安全出口上方設(shè)置防護(hù)挑檐。高規(guī)規(guī)定：玻璃幕墻的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：1 . 窗間墻、窗檻墻的填充材料應(yīng)采用不燃燒材料。當(dāng)其外墻面采用 耐火極限不低于 1.00h 的不燃燒體時，其墻內(nèi)填充材料可采用難 燃燒材料；2 .無窗間墻和窗檻墻的玻璃幕墻，應(yīng)在每層樓板外冊設(shè)置耐火極限不低于1.00h,高度不低于0.80m的不燃燒實體裙墻；3 .玻璃幕墻與每層樓板、隔墻處的縫隙，應(yīng)采用不燃燒材料嚴(yán)密填 實。經(jīng)檢查許多樓宇，玻璃幕墻與其它結(jié)構(gòu)部分的空隙沒有進(jìn)行 封堵。目前已經(jīng)封堵的建筑也多是為了防水和隔音進(jìn)行的封堵， 所用材料多為橡膠，泡沫塑料，木夾板等，與規(guī)范要求相差甚遠(yuǎn)。 另外多板建筑實際使用中，為了使空間盡可能寬敞，家具等辦公 用品等多緊靠幕墻布置，這樣一旦發(fā)生火災(zāi)，這些空隙即成為火 災(zāi)蔓延的途徑，造成不應(yīng)有的損失。 根據(jù)經(jīng)驗可使用 “