浅谈超高层建筑防火设计

　　随着社会经济的发展，各地相继建设了不少高层建筑，由于导致高层建筑发生火灾的因素较多，扑救难度大，因此高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，达到预防火灾的目的。现行《高层民用建筑设计防火规范》对高层民用建筑防火设施作了严格规定，对建筑高度超过100M的高层建筑，即所谓超高层建筑，在遵守一般高层建筑的通用防火规定外，增加了合理的防火技术要求。建筑高度超过250M的民用建筑采取的特殊防火要求，要提交国家消防主管部门组织专题研究论证。超高层建筑发生火灾，扑救难度更大，成灾后果严重。在超高层建筑防火设计过程中，随时会出现一些新的问题。所以正确运用规范，采用先进的防火技术，保证超高层建筑的防火安全至关重要。现就这些问题提出一些看法，以供商榷。

    一、建筑设施方面的安全措施

    通过建筑分类定性，可以对其耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散、消防设施等方面提出不同要求，达到既保障高层建筑的消防安全，又能节约资金的目的。根据建筑使用性质，火灾危险性、疏散和扑救难度，超高层建筑属一类高层建筑，其主体部分、地下室的耐火等级为一级，裙房的耐火等级应不低于二级。

    高规规定：旅馆、办公楼、综合楼等通用超高层公共建筑，应设避难层。避难层是高层建筑中专供火灾时人员临时避难用的楼层。避难层可以采用全敞开式、半敞开式、封闭式三种类型。全敞开式避难层为不设围护结构的全敞开空间，一般设在建筑物的顶层或屋顶上。半敞开式避难层四周设有高度不低于1．2m的防护墙，上部设有可开启的封闭窗，采用自然排烟方式，可防止烟气的侵害。封闭式避难层为设有耐火的围护结构，室内具备应急照明、独立的空调和防排烟系统，门窗为防火门窗。设置的避难层应满足下列要求：

    1、避难层的设置数量和两个避难层之间的高度，应满足人员疏散时间的要求，充分考虑建筑面积、使用功能、人数、人流速度及火灾蔓延情况，自建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层；2、通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员必须经避难层方能上下；3、考虑人体体型特点，在不致过分拥挤的情况下，人均避难层使用面积指标0．2m；4、避难层可兼作设备层，但设备、管道宜集中布置；5、避难层设消防电梯出口和消防专用电话，其它客货梯不得在避难层处设出口。

    另外，可以在一定高度的楼层上设置供火灾时人员临时避难用的房间即避难间。

    超高层建筑宜设屋顶直升飞机停机坪。发生火灾时，将在楼顶部躲避火灾的人员用直升飞机疏散到安全地区，具体设置的技术要求有：

    1、标准层建筑面积超过1000m；2、停机坪与设备机房、电梯机房、水箱间、共用天线等突出物的距离不应小于5m；3、出口不少于2个，每个出口宽度不小于0．9m，以保障同时有两股人流出入；4、停机坪四周围设置航空障碍灯。

    高层建筑的各种竖向管井都是火灾蔓延的途径。为了防止火灾蔓延扩大，要求电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等单独设置，不应混设。同时，为了防止火灾时管井被烧毁，扩大灾情，所有管道都采用耐火极限不低于1．00h的不燃烧材料制作，井壁的检查门用丙级防火门。各种竖向管道井和电缆井是拔烟火的通道，若防火处理不当，将不仅会助长火势，而且成为火与烟气蔓延的途径，造成扑救困难，严重危及人身财产安全。超高层建筑的电缆井、管道井在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔，填堵密实，不得存有孔洞。垃圾道内经常堆积破布、木质碎料、纸屑等可燃杂物，遇有烟头或人为焚烧垃圾等极易引起火灾。因此，垃圾道设在楼梯间内是不安全的，宜设在靠外墙的安全部位，排气口直接开向室外，设置垃圾道前室，前室的门应采用丙级防火门，垃圾斗采用不燃材料制作，并能自行关闭。建筑内采用的其它类似于垃圾道的功能且运送存有可燃物品的竖井，其设置的防火要求可按垃圾道的处理方法。

    二、消火栓系统和自动喷水灭火系统的设置

    消火栓系统作为高层民用建筑最基本的灭火设备，由于经济、技术条件的原因，从节省投资的角度看，其功能无可替代。超高层建筑采用室外消火栓用水量30l／s（住宅楼为20l／s）。考虑到高层建筑以自防自救为主，室内消防用水量比室外的要大些，室内消火栓用水量为40l／s（住宅楼为30l／s），即消火栓用水量70l／s（住宅楼为50l／s），是规范规定的建筑物消防用水的上限值。一般情况下，超高层建筑具备两种及两种以上使用功能。因此，其火灾延续时间为3．00h（住宅楼为2．00h），考虑到市政给水状况，由此可确定是否设置室外消防水池及其容量。

    室内消火栓的设置范围：1、高层建筑的主体及裙房内；2、消防电梯前室或与防烟楼梯间的合用前室内，方便消防队员尽快利用消火栓向火灾发起进攻和开辟通道；3、避难层内设置用于人员自救保护；4、屋顶或直升飞机停机坪处，用于检查消火栓压力和防止火灾蔓延至顶层及保护人员的作用。5、室内消火栓箱内应设消防卷盘，用于非消防专业人员扑救初起火灾。

    室内消火栓设置的技术要求：1、消火栓充实水柱需经水力计算，且不小于13m，以避免浓烟高热对灭火工作的影响，又能保证消防队员正常使用；2、消火栓间距在高层内不大于30m，在裙房内不大于50m，保证两股充实水柱同时到达同层内任何部位；3、采用分区给水系统，有串联供水和并联供水两种方式，当消火栓栓口处的出水压力大于0．5Mpa时，应设减压装置。如超高层建筑消防供水系统不分工，则部分消火栓栓口处静水压力过大，当超过0．8MPa，在扑救火灾过程中开启水枪会产生水锤作用，容易使给水系统的设备遭到破坏，而栓口出水压力超过0．5Mpa，使水枪产生的反作用力，一个人很难稳定地操作水枪灭火。为此，采取减压措施，具体可设置减压孔板或减压阀等措施；4、屋顶水箱。为了保证初起火灾时消防用水量和消防水压的要求，超高层建筑屋顶水箱设置高度应满足最不利点消火栓静水压力0．15Mpa。不能满足时，应设气压水罐或稳压泵等增压设施。如是并联给水方式，其分区消防水箱的容量应与高位消防水箱的容量相同，发生火灾时，消防水泵供给的消防用水应进入高位水箱，而串联给水方式中是允许的；5、水泵接合器。在消防车供水压力范围内的各个分区均需分别设置水泵接合器。也就是说，根据现有或将有的消防车供水能力，确定各个分区是否应设水泵接合器。例如，某地主要以解放牌消防车为主要灭火车辆，由于其供水能力在50m左右，则50m以上部分可以不设水泵接合器；6、消防管网采取防超压措施。常用的方法是采用流量一扬程曲线平缓的消防水泵，设置安全阀、泄水阀门等，避免超高压造成给水系统的破坏。

    自动喷水灭火系统的设置，除了面积小于5m＾2的卫生间、厕所和不宜用水扑救的部位外，其他部位均需设置（与火灾自动报警系统的要求相同）。针对超高层建筑的火灾危险性、疏散和扑救等综合因素。这样设置是必要的。

    三、防排烟、电气方面的特殊要求

    高层建筑中，因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的70％左右，烟气是火灾中的隐形杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为0．3、0．8m／s，垂直方向扩散速度为3．4m／s，当烟气无阻拦时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所，消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气，保证人员安全疏散和扑救。因此，超高层建筑在上述部位设置机械加压送风系统，能够达到疏散和扑救通道上无烟的目的，从投资方面又低于机械排烟系统，是可行的。其裙房的楼梯间内可统筹考虑布置。其风压值应为防烟楼梯间50Pa，前室、合用前室、封闭避难层25Pa，既能方便疏散安全门的开启，又能保证安全地带的压力，对烟气起到排斥作用。同时，超高层建筑封闭避难层内设置机械加压送风设施，除满足避难层内一定的正压值，防止烟气入侵，也为躲避在避难层里的人们提供呼吸用的新鲜空气。

    超高层建筑按一级负荷供电，应急照明灯和疏散指示标志采用专用供电回路或采用蓄电池作备用电源，连续供电时间不少于30min，其照度为0．5LX，除正常设置的部位外，屋顶停机坪四周应设应急照明。避难层应设应急照明，其供电时间不应小于1．00h，照度不应低于1．00LX，以消除人们在避难时的恐惧心理，为营救提供室内照明条件。