超高層建筑消防安全現(xiàn)狀及防火對策

/超高層建筑消防平安現(xiàn)狀及防火對策發(fā)布日期：

2013-08-16

發(fā)布：

2013年8期書目

本期共收錄文章20篇影響煤層氣保存的地質(zhì)條件探討如何有效提高護(hù)理專業(yè)英語教學(xué)的效率社區(qū)黨員教化培訓(xùn)中存在的問題及對策古詩詞中量詞翻譯的缺失及其補(bǔ)救對策“喬家大院”英譯名探析報(bào)紙醫(yī)藥廣告監(jiān)管探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)探討大功率場效應(yīng)管MRF6VP2600…光柵尺傳感器的應(yīng)用和維護(hù)淺談地勘隊(duì)伍檔案資源信息化建設(shè)和探…在Java中實(shí)現(xiàn)背包問題企業(yè)自動辦公網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)的方法影響我國企業(yè)管理睬計(jì)應(yīng)用的因素及應(yīng)…加工中心刀庫程序的探討兒童個(gè)人事務(wù)自主觀的個(gè)體差異分析打造國際品質(zhì)選擇國際品牌競爭摘要：本文從珠三角地區(qū)特殊是廣州的超高層建筑快速發(fā)展趨勢動身，分析近年來發(fā)生的超高層建筑重大火災(zāi)和其中存在的技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，分析超高層火災(zāi)的特點(diǎn)及存在的技術(shù)難題，針對其火災(zāi)特點(diǎn)從防火分區(qū)設(shè)計(jì)、疏散通道避難場所、主體結(jié)構(gòu)、控?zé)熢O(shè)計(jì)、消防應(yīng)急設(shè)施配備、超高層火災(zāi)的撲救策略和人員疏散等角度，論述了超高層建筑的防滅火對策，對近些年新出現(xiàn)的超高層消防逃命避難技術(shù)進(jìn)行了探討?；诔邔踊馂?zāi)較難撲救的狀況，城市規(guī)劃者和建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的消防技術(shù)水平，適度發(fā)展超高層建筑。

關(guān)鍵詞：消防；超高層建筑；防火對策

1引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市人口的持續(xù)增長，城市土地資源日趨驚惶，城市構(gòu)造逐步向高空延長，使得我國城市高層建筑不斷地增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前中國正在建設(shè)的摩天大樓總數(shù)超過200座，相當(dāng)于美國同類摩天大樓的總數(shù)，而總部位于美國芝加哥的國際知名建筑探討機(jī)構(gòu)2011年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，整個(gè)后9.11時(shí)代，在中國建筑的摩天大樓的數(shù)量占全球數(shù)量的一半還多。以廣州為例，全市大約有7000多棟高層建筑，超高層建筑（指高度超過40層或高度超過100m的高層建筑）就有360棟，其中標(biāo)記性建筑有廣州塔（600m）、廣州國際金融中心（高438m）、中信廣場（高391m）、珠江大廈（高309.7m）。

超高層建筑作為一個(gè)城市的地標(biāo)，代表了社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。高聳入云的摩天大樓部分雖然部分解決了特大城市群中用地驚惶的困難，卻同時(shí)給城市公共平安和可持續(xù)發(fā)展帶來了諸如火災(zāi)等災(zāi)難防控、建筑結(jié)構(gòu)及平安設(shè)計(jì)等隱患和難題。如何打造平安、綠色和可持續(xù)運(yùn)營發(fā)展的超高層建筑，是全部業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的話題。

超高層建筑人員和財(cái)寶集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，重大的人員傷亡，并引發(fā)社會震撼效應(yīng)。由于近年來重大火災(zāi)事故、恐怖攻擊以及自然災(zāi)難事故呈增長趨勢，超高層建筑的火災(zāi)平安引起了人們的關(guān)注，中心電視臺新臺址北配樓電視文化中心（TVCC）及廣州珠江新城富力盈泰大廈等超高層建筑火災(zāi)的發(fā)生給城市公共平安管理帶來了猛烈的警示。

2超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)及消防難題

超高層建筑由于其特殊的構(gòu)造和功能要求，致使其內(nèi)部火災(zāi)荷載大，火勢擴(kuò)散快速，人員疏散困難，救援難度大，形成重大火災(zāi)的隱患大。

2.1火災(zāi)荷載大

火災(zāi)荷載是衡量室內(nèi)可燃物數(shù)量的參數(shù)，其來源主要包括大量運(yùn)用的裝飾裝修材料、電氣設(shè)備和日常辦公生活用品，其中不乏各種高分子材料?；馂?zāi)荷載大，一方面會增加火災(zāi)時(shí)最高溫度，另一方面也簡潔產(chǎn)生大量濃煙和有毒有害氣體?；馂?zāi)荷載越大，建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)后參和燃燒的可燃物就越多，燃燒釋放出來的熱量就越高，發(fā)生轟燃的時(shí)間就越短，對建筑物和人員的威逼也就越大。超高層建筑往往內(nèi)部裝修較為豪華，內(nèi)部設(shè)施齊全，電、網(wǎng)絡(luò)線路密如蛛網(wǎng)，而這些均是易燃物。2009年2月9日，央視新址火災(zāi)，就是因?yàn)榕錁莾?nèi)堆放了大量的裝飾材料，均為易燃物，頂層著火后，幾分鐘就引燃了整座大樓，產(chǎn)生大量的毒氣，導(dǎo)致一名消防指揮員犧牲。

2.2火災(zāi)擴(kuò)散快速

由于超高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其內(nèi)部勢必形成各種犬牙交織的連通空間，橫向如吊頂、空調(diào)風(fēng)管、排煙管道等，縱向如中庭、樓梯井、電梯井、各類管道電纜井、通風(fēng)井等。各種管道和豎井在火災(zāi)中極易成為火災(zāi)擴(kuò)散的途徑。尤其須要留意的是豎井，假如超高層建筑內(nèi)的豎井防火分隔存在問題，火災(zāi)中這些豎井就如同一座座“煙囪”，高度越高“煙囪”效應(yīng)越明顯?！盁焽琛毙?yīng)具有很大的抽力，使煙火以3～5m/s-1的速度迅猛向上擴(kuò)散，僅需1min就可將煙火擴(kuò)散至200m的高度，頃刻間使摩天大樓成為一片火海，建筑的高度越高“煙囪效應(yīng)”就越明顯，有時(shí)煙霧擴(kuò)散的速度可達(dá)8m/s。煙霧還會造成建筑物內(nèi)能見度降低，影響人員逃命。近些年來，新型可燃建筑裝飾材料的廣泛運(yùn)用，更是變更了火勢擴(kuò)散的模式。例如，央視“2.9”火災(zāi)、“3.2”烏魯木齊國貿(mào)大廈火災(zāi)、“11.15”上海高層火災(zāi)都是由于引燃樓體外層保溫泡沫板、擠塑板等墻外可燃材料引起的。高層建筑外墻普遍運(yùn)用的鈦鋅板，在高溫的作用下易溶化，會形成高溫的流體，自上向下流淌，使火情擴(kuò)散到下層。通過可燃材料，火災(zāi)呈現(xiàn)出自下向上、自上向下、內(nèi)外擴(kuò)散的立體式火情，使火情快速波及整個(gè)建筑。

2.3人員疏散困難

2.3.1平安疏散手段有限

超高層建筑平常垂直交通主要依靠電梯，由于一般電梯沒有防火、防煙、防水等措施，火災(zāi)時(shí)不能運(yùn)用，而消防電梯主要是為消防員撲救火災(zāi)設(shè)置的，一般人員疏散利用率不高。所以目前發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓梯是人員進(jìn)行自救逃命、實(shí)現(xiàn)平安疏散的重要通道，而要想從摩天大樓中通過樓梯疏散絕非一件簡潔的事情。

消防登高車是在建筑外部實(shí)施被動救援的主要登高設(shè)備，但是我國登高車輛數(shù)量有限，高度有限目前，就廣東省范圍內(nèi)，僅在廣州市、深圳市可牽強(qiáng)實(shí)現(xiàn)對接近100m超高層建筑實(shí)施登高外部救援，對于其他城市而言，救援高度僅能保障三五十米的高度。另外，外部登高救援受環(huán)境影響大，實(shí)施難度大，效率低，難以成為主要疏散手段。

2.3.2疏散距離遠(yuǎn)、時(shí)間長

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，一般的超高層建筑可能容納數(shù)萬人。剛建成的上海環(huán)球金融中心，可容納4萬人，如同城市中的“垂直街道”。由于樓層多，疏散距離長，疏散通道有限，數(shù)萬人要從緊急區(qū)域撤離出來，須要很長時(shí)間，且高度越高，人員越多，疏散時(shí)間就越長。上海金茂大廈曾做過試驗(yàn)，身強(qiáng)力壯的消防隊(duì)員從頂樓向下跑，結(jié)果最快跑出大廈的隊(duì)員用時(shí)35min，正常狀況下，人流密度為1-5人/m2時(shí)，水平行進(jìn)速度為0.60-1.35m/s，在樓梯上垂直行進(jìn)速度為1.5-3.6m/s，明顯慢于煙霧垂直方向擴(kuò)散速度3-4m/s，更比不上比超高層建筑中可能出現(xiàn)8m/s的煙霧垂直方向擴(kuò)散速度。2.3.3疏散人流擁擠

超高層建筑用途多為寫字樓、酒店、商廈等用途，容納的人員較多，人員密度大，在疏散時(shí)，人的求生本能及恐驚心理猛烈暴露，往往一窩蜂地會向經(jīng)常運(yùn)用的出口聚集，行動慌亂，易發(fā)生踩踏事務(wù)，極易發(fā)生擁擠堵塞，降低疏散效率，而且在慌亂中，難免發(fā)生踩踏、摔傷等慘劇，嚴(yán)峻影響疏散平安。

2.4火災(zāi)救援難度大

一難在進(jìn)攻難，在超高層建筑的主體建筑四周往往設(shè)有裙房，外部滅火進(jìn)攻受到限制，且超高層建筑大面積玻璃幕墻受高溫或火焰作用，易碎裂形成“玻璃刀”，時(shí)刻威逼超高層建筑四周參和救災(zāi)的消防車、器材裝備和救助人員。；二難在登高難消防隊(duì)員負(fù)重登高，人流相對撞，影響登高速度和滅火救援；三難在排煙難，受消防登高設(shè)備和玻璃幕墻限制，以及風(fēng)向風(fēng)力的影響，難以實(shí)施破拆玻璃窗進(jìn)行自然排煙；四難在供水難，假如大樓停電，消防泵失效或故障，向上供水就極其困難。

3超高層建筑的防火對策

超高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)確定了對其實(shí)施外部施救的困難，因此，超高層建筑消防工作的關(guān)鍵之處在于防火，要以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防和人員自救為基點(diǎn)和最終目標(biāo)，立足自防自救，接受牢靠的防火措施，做到平安運(yùn)用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

3.1合理規(guī)劃平面布局

一是合理選擇位置。依據(jù)火災(zāi)時(shí)輻射熱對相鄰建筑的影響，易燃易爆場所火災(zāi)時(shí)對高層建筑的影響，以及消防滅火救援和節(jié)約用地等綜合因素，超高層建筑和接近建筑必需保持必要的防火間距。二是合理規(guī)劃消防車道和消防撲救面。由于超高層建筑體量大，高度高，必需設(shè)置環(huán)形消防車道，主體建筑應(yīng)滿足消防車撲救的須要，盡管目前登高消防車舉高實(shí)力有限，但在其有限操作范圍內(nèi)還是要為消防部門滅火救助供應(yīng)有效外圍途徑。三是合理布置燃油、燃?xì)忮仩t、油性變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、燃油燃?xì)庖约叭藛T密集場所等用房的位置。接受限制和分隔方法把可燃物限制在局部范圍內(nèi)。依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，主要考慮因素如表2所示。

3.2提高建筑構(gòu)件的耐火等級

超高層建筑不論接受哪種結(jié)構(gòu)體系，其耐火等級不應(yīng)低于一級的要求，從消防角度看，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)是最志向的，但由于鋼結(jié)構(gòu)施工便利、施工速度快等特點(diǎn)，目前不少超高層建筑接受鋼結(jié)構(gòu)。因此，對超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑防火處理尤為重要，對梁、柱、樓板、屋頂承重構(gòu)件等應(yīng)滿足一級耐火等級的要求。我國《高層民用建筑防火規(guī)范》對高層建筑建筑各個(gè)部位的耐火性能及耐火極限作了明確規(guī)定。超高層建筑的耐火等級均為一級，并規(guī)定墻柱耐火極限和燃燒性能為3h，梁板分別為2h和1.5h。另外，耐火構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)按結(jié)構(gòu)方案選取材料和做法，確保構(gòu)造厚度愛惜層厚度高層建筑主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，其中鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但其耐火實(shí)力差，從多數(shù)火災(zāi)案例和科學(xué)試驗(yàn)所證明，無防火愛惜的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)的作用下，15min左右就會燒損或破壞，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑必需實(shí)行愛惜措施，如用耐火材料包覆，或者噴涂防火涂料；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，特殊是墻柱及現(xiàn)澆整體式梁板具有很好的耐火實(shí)力，但預(yù)應(yīng)力構(gòu)件因其鋼筋在高溫下變形快，耐火極限相對較差應(yīng)加厚抹灰或以防火涂料愛惜。

3.3處理好水平和垂直方向的防火分隔

一是合理劃分防火分區(qū)。利用防火墻或防火卷簾等防火分隔物將建筑水平面劃分為若干水平防火分區(qū)，通過樓板等構(gòu)件將上、下樓層劃分為若干垂直防火分區(qū)，即使發(fā)生火災(zāi)，也不至于擴(kuò)散到其它區(qū)域，把火災(zāi)限制在較小的范圍。二是對管井防火分隔的處理。電梯井、電纜井、管道井、排煙道、排氣道、垃圾道等豎向管道井應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，井壁除開設(shè)門洞外，不應(yīng)開設(shè)其它洞口，其井壁應(yīng)為耐火極限不低于1.0h的不燃燒體；電纜井、管道井應(yīng)每層在樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體材料或防火封堵材料作防火分隔。三是豎向連通各層的中庭應(yīng)進(jìn)行防火處理。房間和中庭回廊相通的門、窗，應(yīng)設(shè)自行關(guān)閉的乙級防火門、窗；中庭相通的過廳、通道等，應(yīng)設(shè)乙級防火門或耐火極限大于3.0h的防火卷簾分隔；中庭每層回廊應(yīng)設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。四是玻璃幕墻和樓板縫隙處應(yīng)進(jìn)行防火處理。應(yīng)設(shè)置必要的窗檻墻、窗間墻，其高度不應(yīng)低于0.8m，窗檻墻、窗間墻的填充材料應(yīng)接受不燃材料。五是處理好穿越各樓梯的風(fēng)管分隔。垂直風(fēng)管應(yīng)設(shè)在管井內(nèi)，通風(fēng)、空氣調(diào)整系統(tǒng)的風(fēng)管道穿越防火分區(qū)處，穿越通風(fēng)、空氣調(diào)整機(jī)房穿越重要的或火災(zāi)緊急性大的房間隔墻和樓板處以及垂直風(fēng)管和每層水平風(fēng)管交接處應(yīng)設(shè)防火閥進(jìn)行有效分隔，防止煙火通過風(fēng)管擴(kuò)散。依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，主要考慮因素如表3所示。

3.4科學(xué)合理設(shè)置平安疏散設(shè)施

對于高層建筑來說，一旦發(fā)生火災(zāi)，要將建筑內(nèi)的人員完全疏散到室外是補(bǔ)救第一要務(wù)，同時(shí)也是特殊困難的，所以，超高層建筑的平安疏散設(shè)施設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理、便利牢靠是建筑設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，確定著人員平安疏散的效率和成敗，確定著生命的存亡。

針對超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)上應(yīng)體現(xiàn)“以人為本”的原則，從嚴(yán)要求，將疏散樓梯、電梯布置在建筑平面中心，圍繞疏散樓梯設(shè)置環(huán)形走道或雙向走道，優(yōu)化平安疏散距離，為人員疏散到平安地方創(chuàng)建條件。一是合理設(shè)置防煙樓梯。防煙樓梯應(yīng)滿足防火防煙要求，其防煙設(shè)施和排煙設(shè)施應(yīng)滿足規(guī)范要求，確保逃命通道的平安。二是合理設(shè)置避難層或避難間。避難層或避難間是保障超高層建筑內(nèi)人員發(fā)生火災(zāi)時(shí)平安脫險(xiǎn)的一項(xiàng)有效措施，一般避難層的設(shè)置，自首層至第一個(gè)避難層或兩個(gè)避難層之間，不宜超過15層。三是設(shè)置完善的疏散引導(dǎo)系統(tǒng)。目前，發(fā)光疏散指示標(biāo)記主要有兩種：一種是電致發(fā)光型疏散指示標(biāo)記；另一種是光致發(fā)光型疏散指示標(biāo)記。超高層建筑疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)以電致發(fā)光型疏散指示標(biāo)記為主，輔以光致發(fā)光型疏散指示標(biāo)記。四是設(shè)置屋頂直升飛機(jī)停機(jī)坪。停機(jī)坪的作用主要是搶救屋頂上的逃命人員和運(yùn)輸滅火器材。依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，主要考慮因素如表4所示。

特殊要提到的是消防電梯是消防員為快速到達(dá)起火樓層、綻開滅火行動和救援設(shè)置的專用電梯，嚴(yán)格意義上說消防電梯不屬于人員疏散的垂直交通工具。但考慮到超高層建筑的特殊性以及國外利用消防電梯實(shí)施救援的成功案例，消防部門應(yīng)當(dāng)依據(jù)須要合理利用消防電梯疏散樓內(nèi)人員，提高疏散效率。

3.5嚴(yán)格限制易燃材料裝修，削減火災(zāi)荷載

從限制火災(zāi)三要素動身，必需限制超高層建筑內(nèi)裝修材料的運(yùn)用，嚴(yán)格限制可燃易燃材料的裝修，最大限度的削減可燃物。建筑工程中要運(yùn)用防火材料、防火構(gòu)件、防火配件，裝修工程中接受不燃、難燃性建筑材料，易燃易爆場所強(qiáng)化通風(fēng)，設(shè)置防爆電氣，運(yùn)用不發(fā)火地面等。

3.6配備適應(yīng)超高層建筑火災(zāi)的消防設(shè)施及供水設(shè)施

一是配備自動報(bào)警系統(tǒng)，包括探測器、區(qū)域報(bào)警器、集中報(bào)警器和人工報(bào)警電話、按鈕等。依據(jù)防火分區(qū)的劃分，合理配置自動噴淋滅火系統(tǒng)，避開出現(xiàn)噴淋盲區(qū)。近年新出現(xiàn)的細(xì)水霧噴淋技術(shù)，和傳統(tǒng)的水噴淋相比有用水量小，不會發(fā)生可燃液體飛濺，對設(shè)備設(shè)施損壞程度小，設(shè)計(jì)實(shí)施成本低等優(yōu)點(diǎn)，是今后水噴淋技術(shù)的發(fā)展方向。二是依據(jù)性能化消防設(shè)計(jì)的原則，選擇了常高壓和臨時(shí)高壓相結(jié)合、串聯(lián)式重力供水的新型混合消防給水系統(tǒng)，將火災(zāi)持續(xù)時(shí)間內(nèi)的全部消防用水置于屋頂?shù)母呶幌浪?。對絕大多數(shù)樓層而言，相當(dāng)于常高壓給水系統(tǒng)，因此無需系統(tǒng)設(shè)置水泵，大大縮減了消防加壓設(shè)備數(shù)量和泵房占地面積。另外，系統(tǒng)不受消防供電的影響，平常水量和水壓均能滿足消防的要求，保證了消防用水的平安性和牢靠性。在超高層建筑內(nèi)部配置適用于高層供水的管路和泵系統(tǒng)，為協(xié)作消防車等外部供水設(shè)施供應(yīng)接口。三是要設(shè)置牢靠的防煙排煙設(shè)施。超高層建筑由于高度高，接受自然防煙和自然排煙效果不佳，應(yīng)接受機(jī)械防煙和排煙系統(tǒng)，對疏散樓梯間、前室、合用前室以及封閉的避難層（間）接受機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙設(shè)施，對走道、無窗房間或設(shè)置固定窗的房間應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，真正提超群高層建筑防煙樓梯間、前室、走道和避難場所的平安性。

4結(jié)束語

從目前我國超高層建筑發(fā)展的速度看，現(xiàn)有的消防科技水平和消防裝備還不足以應(yīng)對超高層建筑的大