浅谈超高层建筑防火设计

关键词：超高层建筑；避难层；防火设计 

　　1、超高层建筑火灾发生的诱因及火灾特点 

　　超高层建筑起火的原因主要有以下几种：（1）电气引起火灾：在超高层建筑内，用电设施设备非常多，引发电气火灾的可能性很大。电气火灾成因多见电气设备产品故障引起火灾；电气线路接触不良或超负荷过载发热引燃电线包覆材料起火；电线漏电、短路产生电火花引燃可燃等等。（2）明火管理不善引起火灾：超高层建筑，往往高有餐厅、餐馆、饭店、食堂等等，随之就必然出现厨房用火，甚至出现卡式炉、火锅、煤气烧烤、酒精加热等明火，对这些明火管理不善、使用不当，很有可能引发火灾。（3）机械设备故障引起火灾，在超高层建筑内设有多种机械设备，如送风机、排风机、冷风机、电动机等等。这些设备如果质量有问题或对其缺气维护保养，也有可能运行不顺，摩擦发热，引起火灾事故。（4）违章作业引起火灾：超高层建筑投用后，也难免会有室内装修，设备维修，地毯清洁等施工作业，在这些施工作业中，有时会动用气割、电焊，有时会用电动砂轮磨面，有时会使用易燃液剂。违章作业或管理上稍有疏忽，就会发生火灾事故。 

　　超高层建筑火灾的特点主要有以下几点：（1）火势蔓延快：超高层建筑内各功能的管井多，一旦发生火灾，火势可以通过竖井迅速蔓延，另外建筑越高，风速也会加快火势的蔓延速度。（2）人员集中，疏散困难：超高层建筑由于功能众多，层数多，容纳人员远比一般的建筑多，而且火灾发生时要使整栋楼人员迅速疏散到地面或者不受火灾危房的安全地方是很困难的，而且超高层建筑的高度少则一百多米，多则三四百米，疏散时间上需要较长时间。（3）火灾扑救难度大：根据我国现有的消防救援战备远远无法满足现有的建筑发展的速度，目前消防登高车最大的救援高度约为100米，消防车供水的有效射程不大于150米，因此超高150米的楼层无法通过消防车实施人员进行营救。 

　　2、工程实例 

　　南宁龙光世纪位于南宁市凤岭东盟商务区中柬路，1#塔楼主体建筑地上八十层，高347.75米，2#塔楼主体建筑地上五十层，高171.4米，共用地下五层，总建筑面积389346平方米，其中地下建筑面积86723平方米。防火设计为一类超高层综合建筑，耐火等级一级，抗震设防烈度六度。使用性质为：地下三层至五层汽车库、设备用房；地下一、二层为商业、办公用房、设备用房、大堂、锅炉房；裙房一至四层为、大堂上空、商业、设备用房、餐饮；1#塔楼3～61层为办公，24、80夹层为设备用房，63～75层为酒店客房，76层为游泳池、健身、水疗，77～79层为餐饮，80层为观光廊。其中5层、24层、43层、62层布置避难层（区域）及部分设备用房。1#塔楼标准层建筑面积为2470平方米，设有三部疏散楼梯及两部消防电梯。屋顶设有直升机停机坪。由于该工程功能众多复杂，设计难度很大，特别是超高层的设计。下面就该项目超高层建筑方面防火设计进行分析。 

　　3、超高层建筑防火设计 

　　3.1总平面布置 

　　总平面布置是建筑设计中的第一要素，超高层建筑防火设计中总平面的布置则是首先需要考虑的重要因素之一。合理的总平面布置，不但有利于火灾扑救，而且对人员疏散及消防救援有极大帮助。《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称“高规”）规定：高层建筑的周围，应设环形消防车道。当设环形车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道。高层建筑的底边至少有一个长边或周边长度的1/4且不小于一个长边长度，不应布置高度大于5.00m、进深大于4.00m的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口。消防车道距高层建筑外墙宜大于5.00m。消防车道与高层建筑之间，不应设置妨碍登高消防车操作的树木、架空管线等。 

　　该项目四周设置环形消防车道，消防车道距离外墙5～10米，车道宽度为6米，其中1#塔楼消防登高面分段设计，位于西边与北边转角处，并设置消防登高操作场地，以利于大型消防车进行火灾扑救。消防登高范围内设有直通室外的楼梯间出口。1#塔楼核心筒楼梯间门至室外不超高15米。 

　　“高规”对于登高车操作场地没有作出规定，但其在高层建筑火灾扑救中起到很关键的作用，南宁市消防局根据结合实际情况，针对高层建筑消防扑救场地设计作出了具体规定。龙光世纪在总平面布置中不但严格按照“高规”中关于总平面的相关规定进行设计，而且还根据南宁市消防局的相关规定进行了调整设计。 

　　3.2避难层设计 

　　“高规”规定：建筑高度超过100米的公共建筑，应设避难层（间）。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，避难层的净面积宜按每平米5人计算；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。 　　本工程1#塔楼结合各功能分区，在5层、24层、43层及62层共设置了4个避难层，避难区的间隔为18超出“高规”要求的15 层间隔要求。本工程核心筒共设置了3部疏散楼梯，能更快的进行人员疏散，并在屋面设置了专供消防使用的直升机停机坪；同时在5层避难层设有通往裙楼屋面的连通口，将裙楼屋顶作为第 1 个避难层，裙房屋顶平台面积大，屋面楼板具有一定的耐火极限，在火灾情况下，可作为避难安全区域，对于安全疏散及施救都有一定的作用。结合国内目前一些超过300m超高层的设计案例，如：同在南方区域的深圳京基100（441.8m）、广州西塔（437.5m）、深圳平安大厦（660m）等均按每隔18～22层设置避难层，参照同区域及均为300米以上同类建筑设置1#塔楼的避难层的位置。因此经消防部门的论证会议，通过了本工程的避难层设置方案。 

　　3.3标准层防火疏散设计 

　　办公标准层防火分区的划分尽量按每层为1个分区，但本项目每层办公面积的超出成为防火分区设计重点和难点，具体分析如下：《高规》规定，高度超过50m或重要办公楼（一类高层），每个防火分区最大面积为2000平米（设置自动灭火系统），本项目办公层每层建筑面积约为2470平方米，扣除结构部分及核心筒内封闭不用的穿越井道等，面积约为2000平方米左右，按规范需将办公层每层划分为两个防火分区，核心筒内均匀设置3部疏散楼梯，并在走道中间设置特级防火卷帘，这样既不影响办公空间的灵活布置，又满足了防火分区及疏散要求。办公平面呈环形布置，保证人员双向疏散及疏散距离的要求。办公层的最大建筑面积为2500平方米，按每人建筑面积10平方米计算，办公层的最多人数为250人，所需的疏散宽度为2.5m，本工程设计了3部疏散楼梯，且均匀分布于办公层，总疏散宽度为3.6m，大于疏散要求的宽度。对于办公楼超过每层2000平方米的要求，通过以上设计措施及论证，有扩大标准层面积的可行性和有利措施。 

　　3.4屋顶停机坪设计 

　　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、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；2、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；3、在停机坪的适当位置消火栓；4、停机坪四周围设置航空障碍灯。本项目的屋顶停机坪采用钢桁架结构，顶板为直径为24米的航空铝合金甲板，屋顶设置两部疏散楼梯与停机坪连接。屋顶立面造型独特，女儿墙的设计上顺应立面连续的花瓣造型起落，屋顶四角突起的构架对飞机坪的设置有影响，屋顶停机坪的设计既要考虑停机坪的疏散要求，又要考虑立面造型及屋顶擦窗机的设计互不影响是本项目的又一重点及难点之一。 

　　4、结束语 

　　结合工程的实际情况合理布置超高层建筑的总体布局，优化布置了超高层避难层的分布楼层，保证了安全疏散的要求，在标准层的疏散楼梯设计上结合核心筒均匀布置，使核心筒各功能区域平面布置实现最优化，以及在超高层建筑屋面合理设置停机坪，这些都是超高层建筑防火设计的有效措施，遵循“预防为主，防消结合”的消防方针，尽量提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。