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1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)速度越來(lái)越快，規(guī)模越來(lái)越大，高層建筑乃至超高層建筑因?yàn)槟軌蜃畲笙薅鹊乩贸鞘械耐恋刭Y源，因而在現(xiàn)代化城市中發(fā)揮著非常重要的作用。必須要在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中高度重視消防安全，通過(guò)科學(xué)的防火構(gòu)造設(shè)計(jì)來(lái)最大限度地降低火災(zāi)隱患，減少火災(zāi)損失。本文將重點(diǎn)探討超高層建筑防火構(gòu)造設(shè)計(jì)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)者有所幫助。

2 超高層建筑火災(zāi)的危害性

超高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，由于其樓層高，人員多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，疏散路線長(zhǎng)，所以其危害性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通建筑。超高層建筑的火災(zāi)危害性，在以下四個(gè)方面體現(xiàn)得尤其明顯。

2.1 火勢(shì)蔓延快

高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，其排氣道、管道井、樓梯間諸如此類(lèi)的豎向井道設(shè)施，如果沒(méi)有做好防火分隔，就會(huì)成為火災(zāi)蔓延的通道，使得火勢(shì)會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)迅速蔓延擴(kuò)大。研究數(shù)據(jù)表明，在火災(zāi)剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，煙氣擴(kuò)散速度在水平向通常只有0.3m/s；然而一旦火勢(shì)逐漸壯大，高溫狀態(tài)下引發(fā)熱對(duì)流時(shí)，水平方向煙氣擴(kuò)散速度會(huì)增加到0.5m/s～0.8m/s。然而如果煙氣沿豎向井蔓延，其垂直擴(kuò)散速度高到3m/s～4m/s。這樣的蔓延速度意味著，一棟100m的超高層建筑，火勢(shì)在沒(méi)有有效阻擋的情況下，半分鐘就可以從地面蔓延至頂層。而且超高層建筑的高度越高，風(fēng)速越快，也會(huì)加速火勢(shì)蔓延。通常情況下建筑物10m位置的風(fēng)速如果為5m/s，則其在30m、60m、90m的風(fēng)速分別為8.7m/s、12.3m/s、15m/s，并且隨著高度繼續(xù)增加，這一數(shù)據(jù)還會(huì)繼續(xù)增加，使得火勢(shì)的控制和撲救難度進(jìn)一步增加。

2.2 人員疏散難度高

超高層建筑的巨大危害性還在于人員疏散非常困難，所以往往導(dǎo)致很大的人員傷亡。一方面，建筑本身高度高，層數(shù)多，人員疏散的線路長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng)；另一方面，高層建筑中的人員總量大，疏散通道相對(duì)有限，導(dǎo)致疏散困難。再加上一旦發(fā)生火災(zāi)，極快的火勢(shì)會(huì)迅速蔓延，濃烈的煙霧不僅會(huì)影響疏散，會(huì)直接危及人員生命。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，煙熏在火災(zāi)中導(dǎo)致死亡的各種原因中占比最高。

2.3 消防滅火難度大

火災(zāi)發(fā)生以后，超高層建筑滅火的困難和障礙非常多。高層建筑結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，層數(shù)高、功能多、人員密集、垂直方向上人員疏散距離遠(yuǎn)，加之火災(zāi)事故發(fā)生時(shí)容易造成恐慌，火災(zāi)所產(chǎn)生的煙氣也會(huì)對(duì)人員視覺(jué)和呼吸系統(tǒng)造成影響，導(dǎo)致人員疏散中很容易出現(xiàn)踩踏事故，提高事故傷亡概率?；饎?shì)過(guò)快的蔓延，同時(shí)伴有強(qiáng)烈的熱輻射和濃烈的煙霧，使得消防隊(duì)員往往無(wú)法有效堵截。建筑高度過(guò)高，而通常的消防滅火設(shè)施高度有限，所以室外滅火難以有效開(kāi)展，室內(nèi)消防給水設(shè)施則是主要撲救設(shè)施，但是一旦火勢(shì)大范圍蔓延，很容易出現(xiàn)室內(nèi)消防用水不足的問(wèn)題。再加上建筑高度過(guò)高，容積率較大，人員疏散時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。加拿大一項(xiàng)關(guān)于人員疏散的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定高層建筑中每一樓層固定容納200人，沿著1.1m寬的樓梯進(jìn)行人員疏散，結(jié)果顯示：11層高的建筑中，全部人員疏散需要的6.5min，50層高的建筑中，全部人員疏散則需要近130min?？梢?jiàn)高層建筑隨著層高的逐漸增加，人員疏散時(shí)長(zhǎng)增加，而且受火勢(shì)迅速蔓延和煙霧的影響，人員疏散難度勢(shì)必大大提升。

2.4 火災(zāi)隱患多

當(dāng)前城市中的高層建筑普遍都有多元化功能，很多都是融合商業(yè)、辦公、住宅、觀光等多種功能，內(nèi)部具有相對(duì)較多的可燃易燃物，再加上高層建筑復(fù)雜的電氣系統(tǒng)，如果管理不善，則很容易會(huì)引發(fā)火災(zāi)事故。所以，高層建筑火災(zāi)防控一直以來(lái)都是社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)耐火性不夠

傳統(tǒng)的建筑施工建設(shè)中普遍使用混凝土材料，但是對(duì)于高層建筑而言，混凝土材料不足以支撐高強(qiáng)度的負(fù)載，所以，通常使用鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)展高層建筑施工。雖然鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)輕，可以承載較高的負(fù)載，但是，在防火性能方面表現(xiàn)出劣勢(shì)。通常情況下，普通的建筑鋼材在600℃的條件下，會(huì)出現(xiàn)變形扭曲的問(wèn)題，自身承載力大大降低，所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)中極易出現(xiàn)坍塌問(wèn)題，進(jìn)而造成更加嚴(yán)重的事故。為了提升鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，一般在開(kāi)展前期建設(shè)和安裝時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)外表面涂抹一層防火涂料，但是這些涂料具有一定的耐火時(shí)限，通常在2h～3h，所以還是很難從根本上解決火災(zāi)隱患

3 超高層建筑防火設(shè)計(jì)的措施

對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)，要想做好防火安全，首先必須要在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮建筑的實(shí)際功能，嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家對(duì)于消防安全的相關(guān)規(guī)定，展開(kāi)全面的防火疏散設(shè)計(jì)。超高層建筑的防火設(shè)計(jì)，要高度重視以下內(nèi)容。（1）要確保高層建筑的總體安全性和暢通運(yùn)行，要確保與相鄰建筑之間的具備足夠的防火間距，通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃廣場(chǎng)、空地、綠化等設(shè)施，從而保證消防通道的暢通性，確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，消防車(chē)能夠方便開(kāi)展消防工作。（2）要針對(duì)超高層建筑的實(shí)際情況，科學(xué)劃分防火分區(qū)。防火分區(qū)的劃分，一方面要基于防火墻做好水平分區(qū)，另一方面要基于耐火樓板來(lái)做好垂直分區(qū)；這樣才能夠保證在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，有效阻止火勢(shì)的大范圍蔓延。此外要必須特別重視管道、線路設(shè)計(jì)中，對(duì)火勢(shì)蔓延的有效防范和阻止。（3）要基于建筑的實(shí)際情況，確保建筑梁、柱、防火門(mén)等基本構(gòu)建的耐火極限符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，這也在很大程度上決定火災(zāi)發(fā)生后結(jié)構(gòu)的支撐能力，以及防火分區(qū)的隔火能力合理設(shè)計(jì)疏散出口和樓梯，并保證建筑內(nèi)的最遠(yuǎn)疏散距離符合消防相關(guān)規(guī)定；另外要保證疏散通道具備良好的防火封閉、排煙措施，為人員疏散盡量提供好的條件。（4）建筑內(nèi)部的裝修，以及家具、隔斷的材料，盡量不要選擇可燃甚至易燃材料，這樣既能夠有效降低火災(zāi)隱患也能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)起到一定的阻燃效果。（5）要保證建筑的消防給水系統(tǒng)的科學(xué)性和有效性，一方面要保證消防用水量和水壓符合消防要求，另一方面要保證建筑內(nèi)部最不利點(diǎn)的水壓以及消防距離。（6）建筑內(nèi)部要建立完善的、可靠的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、智能化滅火系統(tǒng)；并且要推動(dòng)各種系統(tǒng)之間的有力聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的報(bào)警、滅火、排煙、疏散等系統(tǒng)一體化運(yùn)行，以最大程度提高火災(zāi)反應(yīng)時(shí)間，提升火災(zāi)的初期控制能力，加快人員的安全疏散?？偟膩?lái)說(shuō)，超高層建筑務(wù)必要在設(shè)計(jì)階段就嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家消防安全相關(guān)法律法規(guī)，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，同時(shí)要綜合考慮建筑的主體結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、給排水等多系統(tǒng)，從而保障整個(gè)防火疏散系統(tǒng)的科學(xué)性和有效性。

4 超高層建筑防火構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 超高層建筑的特殊防火設(shè)計(jì)要求

按照我國(guó)當(dāng)前的《高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)條款，超高層建筑的防火構(gòu)造設(shè)計(jì)，必須嚴(yán)格遵守普通高層建筑的相關(guān)要求，在此基礎(chǔ)上，還有以下針對(duì)超高層建筑（建筑高度超過(guò)100m）的專(zhuān)門(mén)性要求。（1）超高層建筑的電纜井、管道井，必須以耐火極限不低于樓板的不燃材料實(shí)施每層之間的分割。（2）超高層建筑務(wù)必要具備符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的避難層或避難間。（3）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積在1000m2以上的超高層公共建筑，應(yīng)當(dāng)在屋頂設(shè)置滿(mǎn)足相關(guān)要求的直升機(jī)停機(jī)坪，或者能夠滿(mǎn)足直升機(jī)救援的相關(guān)設(shè)施。（4）超高層建筑要求內(nèi)部的消防最不利點(diǎn)，必須要具備0.15MPa以上的消防栓靜水壓，以保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠消防栓能夠有效實(shí)施滅火；如果高位消防水箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一標(biāo)準(zhǔn)，必須要通過(guò)增壓措施來(lái)達(dá)成這一標(biāo)準(zhǔn)。（5）超高層建筑中處理一些有特殊說(shuō)明的空間，都必須要具備自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

4.2 樓梯設(shè)計(jì)

超高層建筑的樓梯，是發(fā)生火災(zāi)時(shí)的重要通道，所以要求建筑疏散樓梯至少要具備1h的耐火極限。這也決定了疏散樓梯必須要采用不燃燒體，鋼筋混凝土是最常用的能夠保障1h耐火極限的材料。另外，疏散樓梯要盡量避免使用螺旋、扇形樓梯，如果無(wú)法避免，則要確保滿(mǎn)足兩個(gè)要求：上下兩級(jí)平面角度不超過(guò)10°，距離扶手250mm處保證踏步深度在220mm以上。

4.3 防火門(mén)設(shè)計(jì)

防火門(mén)是整個(gè)消防安全系統(tǒng)中最重要的基本結(jié)構(gòu)之一，主要包括門(mén)框、門(mén)扇、控制設(shè)備等主要構(gòu)建，這些構(gòu)建的性能也在很大程度上決定了防火門(mén)的防火能力和隔煙能力。防火門(mén)依據(jù)其耐火能力，有甲乙丙三種級(jí)別，甲級(jí)最高，丙級(jí)最低；依據(jù)燃燒特性，有非燃燒和難燃燒體兩種類(lèi)型，前者的材料為鋼板、石棉板、礦棉等不燃材料構(gòu)成的，而后者則是采用的不燃材料覆蓋內(nèi)部的可燃材料的形式。

4.4 防火墻設(shè)計(jì)

防火墻是為了阻止火災(zāi)發(fā)展和蔓延，同時(shí)減少熱輻射而設(shè)置的具有較高耐火性的墻體，由不燃材料構(gòu)成。對(duì)于超高層建筑，防火墻是劃分防火分區(qū)的關(guān)鍵構(gòu)件。按照相關(guān)要求，建筑防火墻至少要具備3h的耐火極限，對(duì)于一些有特殊要求的建筑，甚至需要4h。防火墻的材料主要以全現(xiàn)澆鋼筋混凝土、框架結(jié)構(gòu)砌體填充墻為主。對(duì)于防火墻的位置、性能、構(gòu)造以及耐火極限等，有以下基本要求。（1）一般情況下，防火墻必須要直接建設(shè)在建筑基礎(chǔ)，或者建筑承重結(jié)構(gòu)上。（2）防火墻橫截面中心線，與天窗端面的距離必須要控制在4m以?xún)?nèi)。（3）防火墻通常不能設(shè)置在建筑的轉(zhuǎn)角位置，如果防火墻與轉(zhuǎn)角位置距離較近，必須要滿(mǎn)足內(nèi)轉(zhuǎn)角兩側(cè)門(mén)窗的邊緣距離必須要超過(guò)4m。（4）一般情況下防火墻上不得開(kāi)設(shè)門(mén)窗，如果基于某種情況無(wú)法避免，則使用的門(mén)窗必須要是固定的，或者當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后能夠自動(dòng)閉合，且要求門(mén)窗必須滿(mǎn)足甲級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)。（5）通常情況下防火墻上不得有管道貫穿，尤其是可燃?xì)怏w、甲乙丙類(lèi)液體務(wù)必要禁止貫穿。如果有其他管道無(wú)法避免從防火墻穿過(guò)，需要對(duì)管道與墻的縫隙處采用防火材料進(jìn)行完全的填充；如果管道為可燃物或難燃物，還需要對(duì)墻面兩側(cè)實(shí)施針對(duì)性的防火措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著城市中超高層建筑數(shù)量的不斷增加，其防火安全問(wèn)題也引起了社會(huì)的高度重視。因?yàn)槠渥陨淼奶攸c(diǎn)，超高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，其危害將不堪設(shè)想。所以務(wù)必要針對(duì)超高層建筑的特點(diǎn)，展開(kāi)科學(xué)的防火構(gòu)造設(shè)計(jì)，才能真正有效的保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全。