超高層建筑防火設(shè)計說明

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 GB50045-95執(zhí)行。由于導致高層建 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，煙氣豎向擴散速度為 34m/s, 100m的高層建筑在2535m/s左右，煙氣即順垂直通道從 底層擴散到頂層，與此同時，火勢也將蔓延擴大。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，發(fā)生

2、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， 也是進行 建筑方面設(shè)計方案時須首先考慮的重要因素之一。合

3、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)燃燒面積。（2）確保建

4、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作用而成為火勢蔓延的途徑， 而且在火災(zāi)發(fā)生后，常常等不到人員疏散完畢，幕墻就

5、已達到耐火極 限而向下掉落，嚴重影響人群的疏散。（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)正壓送風系統(tǒng)。止匕外，還要加強自然排煙設(shè)計。自然排煙是一種經(jīng) 濟、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，因此， 要求樓梯間有一定的開窗面積，且排煙窗

6、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 火借風勢，30秒內(nèi)就可以從第1層到達第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

7、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，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 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

8、，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)，（2） 屋頂停機坪：據(jù)了解，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

9、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依據(jù)。而在形勢危急的情況下，直升機便將直接充當空中消防車的作 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，由地面泵車負責供水。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

10、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且標準層建筑面積超 過1000m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 500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

11、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口鋁合金防震甲板及機坪導 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ICAO國際民航組織直升機停機坪規(guī)范（3） 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，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

12、能更差，受熱條件下極易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，250 C300c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、高溫煙氣都使結(jié)構(gòu)溫度變化范圍遠遠大于+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 碉膠、橡膠與鋁合金框膠合，硅碉膠的耐高溫程度也只有200C,超過了 200c膠的作用即會發(fā)生變化，粘合力降低也會使玻璃脫落?；?災(zāi)過程中，高溫煙氣、輻射熱使幕墻結(jié)構(gòu)升溫非常快，常常等不到

13、人 員在建筑物內(nèi)疏散完畢，就已達到結(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)部分的空隙沒有進行 封堵。目前已經(jīng)封堵的建筑也多是為了防水和隔音進行的封堵， 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。 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“防火氈包 法”，就是用