鄧力頻
漢壽縣消防救援大隊 湖南常德 415900
在我國市場經(jīng)濟的推動之下,城市化進程逐步加快,超高層建筑也是越來越多。雖然高層建筑、超高層建筑的出現(xiàn)在很大程度上解決了城市土地資源緊張的問題,大大提高了城市空間資源的利用率,但是消防安全問題也日益嚴竣。對于超高層建筑消防安全設計,在很多方面都有著嚴格的要求,與普通建筑相比其防火構(gòu)造設計也更為復雜[1]。
超高層建筑一旦發(fā)生火災,其危害性遠超過普通建筑,這是因為在超高層建筑內(nèi)人員眾多,樓層過高導致疏散線路變長,不便于逃生。在2017 年“6.14”倫敦公寓樓火災事故中最終遇難人數(shù)多達71 人,大火持續(xù)時間超過30h[2]。超高層建筑的火災危害性主要表現(xiàn)在以下幾方面:
在超高層建筑內(nèi)發(fā)生火災后,內(nèi)部的排氣管道、管道井、樓梯間等都會為著火點提供充足的氧氣,加上建筑內(nèi)部存在大量可燃、易燃物品,使火勢得到迅速蔓延,燃燒也更加持久,而且在高處風助火勢,還會造成大火向周圍樓層蔓延,難以控制。有研究顯示,在火災剛剛發(fā)生的時候,在水平方向煙氣的擴散速度僅為0.3m/ s,但隨著火勢逐步加大,周圍溫度快速升高,就會引起空氣對流,水平方向的煙氣擴散速度快速增高,能夠達到0.5~0.8m/ s,而豎向擴散的速度更加恐怖,沿豎向管道能夠達到3~4m/ s。這說明,如果當高度達到100m 的超高層建筑發(fā)生火災后,如果火勢得不到有效控制,在短短的30s 時間內(nèi)就可以從地面迅速蔓延到頂部。隨著樓層高度的增加,火災蔓延的速度也隨之加快。
超高層建筑的另一個重大危害就是人員較多,不便疏散,容易造成更高的人員傷亡。一是樓層過高,導致人員疏散的線路延長,逃生的時間也變長;二是疏散通道有限,逃生人員過多,造成擁擠,導致疏散慢。三是快速蔓延的大火產(chǎn)生大量濃煙,含有大量有毒氣體,再加之濃煙遮擋視線,都增加了逃生的難度。有數(shù)據(jù)顯示,在火災中因煙熏造成的死亡所占比例最高[2]。
當超高層建筑發(fā)生火災后,會給滅火工作造成更多的困難和障礙。一是火勢快速蔓延,同時伴有較為強烈的熱輻射和濃煙,消防人員不能對蔓延的火勢形成有效的攔截。二是消防滅火設備高度受到限制,無法在超高層建筑室外展開滅火救援工作,而使用室內(nèi)水源時又會出現(xiàn)供水不足的問題。四是很多超高層建筑內(nèi)部并沒有安裝消防電梯,消防人員到達現(xiàn)場后并不能快速到達著火層,消防器材也不能快速得到有效的補充,嚴重影響救援工作[3]。
對于超高層建筑而言,其實用性是尤其重要的,所以在進行防火設計的過程中應立足建筑本身的功能性,在避免對功能性造成影響的前提下,依據(jù)我國對超高層建筑的消防安全設計標準,進行合理的防火設計優(yōu)化,從多個角度強化超高層建筑的防火線,確保超高層建筑功能性良好、防火性極佳,進而保障相關人員的生命與財產(chǎn)安全,推動建筑行業(yè)的長遠發(fā)展。
超高層建筑的特點在于樓高較高且建筑間距較近,所以一旦發(fā)生火災,逃生的暢通性尤為關鍵,這就需要加強消防通道的設計,確保消防通道能夠第一時間為人們提供暢通的逃跑路線,同時也為消防工作提供便利。此外,針對樓間距較小的問題,應在建筑設計方面進行優(yōu)化,對相鄰建筑、空地綠化、廣場地點等進行科學規(guī)劃。
對于分區(qū)防火的設計而言,一方面要借助于防火墻來實現(xiàn),另一方面則是要借助于耐火樓板的合理設計,通過耐火樓板進行垂直方向的防火分區(qū),只有確保水平與垂直方向的徹底隔絕,才能避免火勢蔓延。除此之外,在進行管道與線路的設計時,也應充分考慮防火性。
一旦火災發(fā)生,建筑就會產(chǎn)生坍塌的風險,而此時建筑梁、柱、防火門等基礎構(gòu)成的耐火性就直接影響了火災發(fā)生后對建筑本身的損傷,也就決定了火災接下來的走向,所以基礎結(jié)構(gòu)的耐火性考量至關重要。
疏散通道關系著人們的逃生效果,所以防火單元旁應設計疏散出樓和樓梯,確保疏散通道的設計符合消防安全設計標準,同時也要保障疏散通道的排煙性能和防火封閉性能良好,確保為人員逃離提供充足的時間。
一旦發(fā)生火災,易燃的裝修材料就成了火災的助力,進一步加劇了火勢,而選擇防火材料裝修卻可以最大限度的阻隔火災蔓延,為人員逃生和消防救援提供充足的時間,由此可見裝修材料選擇的重要性。
首先,應確保水壓和水量滿足消防用水的需求,避免因火災而出現(xiàn)無法供水的情況;其次,則是要確保消防距離的充足,在進行供水管道的設計時應注意合理性,確保供水管道耐火性良好。
在信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展下,高層建筑也應構(gòu)建起一體化、智能化的聯(lián)動系統(tǒng),確保火災發(fā)生時,第一時間實現(xiàn)火災報警,并打開滅火、排煙、疏散等相關系統(tǒng),在火災發(fā)生的初期實現(xiàn)最優(yōu)的控制,降低經(jīng)濟損失和人員傷亡。
根據(jù)我國現(xiàn)行《建筑設計防火規(guī)范》相關規(guī)定,針對超高層建筑的防火構(gòu)造設計,必須嚴格執(zhí)行普通高層建筑中有關消防設計的基本條款,同時對高度超過100m 的超高層建筑專門做出要求,主要包含以下幾點:
(1)在超高層建筑內(nèi),電纜井、管道井等部位所使用的材料其耐火等級必需達到2h,樓板耐火等級達到1.5h,并且必需與其他部位進行有效的分割。
(2)在超高層建筑內(nèi)必需設置專供發(fā)生火災時人員臨時避難使用的避難層或者避難間。
(3)針對標準層建筑面積達到1000m2以上的超高層公共建筑,應當在樓頂位置設置專門用于救援的直升機停機坪,或者可以供直升機起飛、降落的相關設施,一旦發(fā)生火災便于快速展開救援工作。
(4)在超高層建筑內(nèi)部的消防最不利點應設置靜水壓力達到0.15MPa 以上的消防栓,以備火災發(fā)生時能夠快速有效的開展滅火工作;假如超高層建筑內(nèi)部靜水壓力達不到標準要求,則應該采取增壓措施,確保靜水壓力達到標準要求。
(5)在超高層建筑內(nèi)的一些特殊場所必需安裝自動噴淋裝置,當火災發(fā)生時可以起到很好的滅火效果。
防火門在建筑消防安全系統(tǒng)中是非常重要的一部分,其組成主要有門框、門扇和控制結(jié)構(gòu)等主要部分構(gòu)成,這些結(jié)構(gòu)部分的性能是影響防火門防火、隔煙能力的關鍵。按照防火規(guī)范中的要求,防火門必需具備一定的耐火性能,可以劃分了甲、乙、丙三個等級,其中甲級最高,依次為乙級和丙級。按照燃燒的特性,防火門可以劃分為非燃燒體和難燃燒體兩類,非燃燒體類的材質(zhì)主要是鋼板、石棉板、礦棉等非可燃材料制成,而難燃燒體則是將非燃燒材料覆蓋在可燃燒材料的表面加工而成。
當火災發(fā)生后,超高層建筑內(nèi)部的樓梯間是人們疏散逃生的重要通道,按照防火規(guī)范的要求疏散樓梯的耐火等級必需達到1h 以上。因此,在樓梯間設計時所選用的材料其耐火等級必需達到規(guī)范的標準要求,一般鋼筋混凝土樓板的耐火等級為1h。另外,疏散樓梯的設計應盡量避免采用螺旋、扇形等形式,否則要確保滿足以下要求,上下兩級平面角度不超過10°,距離扶手250mm 處必須保證踏步深度在220mm 以上。
通常在超高層建筑內(nèi)客用電梯會通向每個樓層,從第一層開始會在每個樓層都設置前室,因此無法使用防火門進行密閉處理。為達到每個樓層間密閉的效果,可以在電梯間兩端出口位置安裝重力式自動密閉門,一旦出現(xiàn)某樓層著火,重力式密閉門就會啟動并關閉(普通電梯不可以作為逃生的通道)。因為火勢會由下向上蔓延,此時將著火層以上的各樓層的密閉門全部啟動,著火層以上的各個樓層都會形成密閉空間,將著火樓層隔絕。自動重力式密閉門需要專門設計,可采用斷電后由重力錘使其自動關閉方法。
防火墻是有效阻止火勢蔓延的墻體,并且還可以有效降低熱輻射,防火墻具有較高的耐火性。在超高層建筑中,防火墻的劃分是保障消防安全的關鍵。在規(guī)范中對防火墻的設置有著嚴格的要求,防火墻的耐火等級必需達到3h 以上,而在一些有著特殊功能的建筑中耐火等級還要高。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。在設置防火墻時應參考以下要求:
(1)防火墻應直接建在建筑基礎或承重結(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 以內(nèi)。
(3)防火墻通常不能設置在建筑的轉(zhuǎn)角位置,如果防火墻與轉(zhuǎn)角位置距離較近,必須要滿足內(nèi)轉(zhuǎn)角兩側(cè)門窗的邊緣距離必須要超過4m。
(4)通常防火墻上不可以開設門窗,如果是有著特殊要求必需開設,則必需使用固定式門窗,或者當火災發(fā)生后能夠自動閉合,并且門窗的防火等級達到甲級。
在超高層建筑火災事故中,致人受傷和死亡的重要原因即是吸入了過多的有害氣體,所以超高層建筑進行設計時也應充分考慮火災發(fā)生后煙霧的排放問題?;馂陌l(fā)生后,通常釋放出大量的一氧化碳和二氧化碳等有機化合物,空氣中氧氣含量隨之減少,長時間處在這樣的環(huán)境下會導致窒息并影響逃生,因此在進行超高層建筑設計時,必須配備排煙系統(tǒng),可以在樓梯間中設計加壓送風系統(tǒng),一旦火災發(fā)生在聯(lián)動系統(tǒng)的作用下進行加壓送風,也就大幅減少了有害煙霧對逃生造成的影響。
受到建筑高度的影響,逃生難度隨之增大,所以必須充分考慮無法逃生情況下應急避難區(qū)的設計,在建筑中設計出相對獨立的避難層。具體而言,應每間隔15 層設計一個避免層,并且應確保避難層的面積滿足避難人數(shù)要求,通常可以按每平米4—5 人進行計算,同時疏散通道雖然屬于避難區(qū)的連接通道,但疏散通道不能計入避難層的面積。此外,則是針對避難層位置的設計,應盡可能設計在消防登高面的一側(cè),從而為后續(xù)的救援提供便利。
綜上所述,當前我國建筑高層化發(fā)展趨勢顯著,超高層建筑也是越來越多,而建筑消防安全問題也引起了社會的高度重視。因為其自身的特點,超高層建筑一旦發(fā)生火災,其危害是巨大的。因此在消防設計中應結(jié)合超高層建筑的特點,采取科學的設計方案,提升超高層建筑的消防安全性能,保障居民生命財產(chǎn)安全。