李冠堯

廣州一建建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510000

超高層建筑的高度普遍都在100m以上，由于其高度相對較高，超高層建筑的火災(zāi)問題作為人們一直困擾的問題，如何做好超高層建筑的防火設(shè)計也是建筑人員持續(xù)思考的問題。一旦沒有對超高層建筑進(jìn)行有效的防火設(shè)計，那么在極大程度上會使建筑的安全性產(chǎn)生影響，如果發(fā)生火災(zāi)的情況，也會對住戶產(chǎn)生人身、財產(chǎn)威脅。所以，建筑人員為了保障超高層建筑的安全性，應(yīng)當(dāng)明確防火設(shè)計的目標(biāo)、完善防火設(shè)計方案并且針對建筑的具體情況選擇合適的技術(shù)，盡可能的減少火災(zāi)的發(fā)生，并且避免其出現(xiàn)嚴(yán)重的危害，這不但可以保護(hù)住戶的安全，還可以維護(hù)社會秩序的穩(wěn)定，促進(jìn)建筑行業(yè)乃至社會的發(fā)展。

1 超高層建筑概述

1.1 概念

超高層建筑作為建筑工程中較為重要的組成部分，其最主要的特征就是其高度較高，按照我國相關(guān)部門的標(biāo)準(zhǔn)而言，如果一座建筑的層數(shù)在40層以上且高度在100m以上，那么則可以將其稱為超高層建筑。超高層建筑作為我國現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展中而產(chǎn)生的重要成果，其往往與各個國家的建筑行業(yè)發(fā)展水平以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在著較為密切的關(guān)聯(lián)，超高層建筑也存在著較為實(shí)用的價值，有助于節(jié)約國家的土地資源，緩解城市的人口壓力。而超高層建筑作為一項(xiàng)較高的工程類型，其在建設(shè)的過程中往往也會存在一系列的問題，如供水、供電、人流量、維護(hù)等多個方面，而其中最為主要的就是安全問題，特別是火災(zāi)安全問題。超高層建筑的高度往往在100m以上，而其在建設(shè)的過程中能夠很難避免的會使用到可燃的建筑材料，而一旦超高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情況，不但會使消防和救援存在一定困難，還會使超高層建筑的穩(wěn)定性受到影響，可能會加重火災(zāi)事故危害的嚴(yán)重性[1]。

1.2 特點(diǎn)

1.2.1 交通的垂直性

由于超高層建筑的高度較高，層數(shù)較多，在超高層建筑內(nèi)部，需要借助電梯進(jìn)行人員的輸送，而電梯往往對于承重重量和人數(shù)具有較為嚴(yán)格的要求和限制，其運(yùn)輸?shù)娜藛T具有一定的局限性。而在我國今年的社會新聞中，因電梯而引發(fā)的安全事故數(shù)量也較多，所以，建設(shè)人員在對超高層建筑進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)積極探索更加安全的垂直運(yùn)輸方式。

1.2.2 建筑材料的復(fù)雜性

由于超高層建筑的施工難度相對較大，為了保證超高層建筑的安全性和穩(wěn)定性，往往需要使用大量的建筑材料，且在不同的空間的不同功能上，其所使用的建筑材料類型也會有所不同，而建筑材料使用的復(fù)雜性也是導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的重要因素。除此之外，超高層建筑內(nèi)涉及到的電氣設(shè)備、線路等較多，因電氣設(shè)備的使用不當(dāng)，而引發(fā)火災(zāi)事故，也是超高層建筑中較為常見的現(xiàn)象。

2 超高層建筑的防火特點(diǎn)

2.1 火災(zāi)荷載大

由于超高層建筑往往都具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且因?yàn)橛猛据^為廣泛，如住宅、旅館、商場、辦公室等，導(dǎo)致其內(nèi)部裝修盡可能存在較為豪華的現(xiàn)象，其內(nèi)部的電氣設(shè)備以及基礎(chǔ)設(shè)施也較為全面，電路之間都保持著較為密切的距離，其中也存在著較多的可燃物、易燃物。一旦在超高層建筑中發(fā)生火災(zāi)，那么其則會產(chǎn)生較大的火災(zāi)荷載，導(dǎo)致其瞬間蔓延至整個大樓，甚至在一些可燃物被點(diǎn)燃后，極易出現(xiàn)一些有毒氣體，無論是對于超高層建筑內(nèi)的居民或是前往救援的消防人員來說，毒氣都會對其身體健康造成威脅[2]。

2.2 煙囪效應(yīng)強(qiáng)

由于超高層建筑具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其在內(nèi)部空間內(nèi)往往會形成較為交錯的空間，并且空間之間也會建立一定連接，而其中橫向的空間主要包含吊頂、空調(diào)風(fēng)管、排煙管道等，縱向的空間主要包含中庭、電梯井、通風(fēng)管道等。一旦在超高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，那么建筑內(nèi)連通的管道就成為了火災(zāi)蔓延的重要渠道，如果沒有采用豎井對其進(jìn)行防火分隔設(shè)計，那么在一分鐘之內(nèi)，就會使火災(zāi)蔓延至整個大樓，導(dǎo)致整個建筑被點(diǎn)燃，不僅沒有充足的時間對超高層建筑物內(nèi)的人進(jìn)行營救，也會對消防人員的高效營救創(chuàng)造一定困難。

2.3 疏散困難

由于超高層建筑的層數(shù)較多，其中房間的數(shù)量也相對較多，且超高層建筑物中房間的用途較為廣泛，導(dǎo)致其成為了人員較為密集的場所，由于超高層火災(zāi)蔓延的速度較快，樓梯作為人員疏散的重要渠道，由于人存在求生的本能，往往會在發(fā)生危險的時候產(chǎn)生較為恐懼、緊張、慌張的心理狀態(tài)，其難以聽從消防人員的疏散安排，樓梯間內(nèi)也會產(chǎn)生大量的人員匯集，導(dǎo)致在人員疏散的過程中，發(fā)生踩踏、摔傷等事故，不僅會影響人員疏散的效率，甚至還會使居民產(chǎn)生不必要的損傷。除此之外，由于超高層層數(shù)較高，人員下樓所需要的時間較長，這無疑也增加了人員疏散的難度[3]。

2.4 救火困難

大多數(shù)超高層建筑的占地面積相對較小，并且建筑周圍的建筑數(shù)量也較少，一旦發(fā)生火災(zāi)時，消防人員難以從外部進(jìn)行滅火，導(dǎo)致其救火存在較大的困難。除此之外，在消防人員進(jìn)入到超高層建筑內(nèi)進(jìn)行救火時，需要攜帶救火設(shè)備上樓，在此過程中極易與逃生的居民相撞，消防人員到達(dá)著火點(diǎn)需要較長的時間，救火不及時，著火點(diǎn)的火勢也會出現(xiàn)蔓延，加大了救火的難度。而且，在多數(shù)超高層建筑中，其特殊的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其難以將建筑內(nèi)的煙霧排出，導(dǎo)致消防人員對在建筑內(nèi)部空間內(nèi)，難以對前方的火災(zāi)情況進(jìn)行細(xì)致的觀察，也使救火存在一定困難。在超高層建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)時，極易導(dǎo)致其內(nèi)部供電中斷，消防設(shè)備沒有了電力的支持，則導(dǎo)致救火工作難以順利開展。

3 超高層建筑防火設(shè)計的策略

3.1 防火分隔設(shè)計

在對超高層建筑進(jìn)行防火設(shè)計時，想要提升超高層建筑的防火性能，就需要使用防火設(shè)備對建筑物進(jìn)行分隔，使分隔出的空間都能夠被防火材料所包圍，一旦在超高層建筑物內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)情況，防火分隔設(shè)計可以避免火勢的快速蔓延，防止火情擴(kuò)大。而在進(jìn)行防火分隔設(shè)計時，其具體的設(shè)計方法可以根據(jù)超高層建筑物的用途、類型、特征等進(jìn)行確定，對于不同類型的超高層建筑物進(jìn)行不同的防火分隔設(shè)計，以保證防火分隔設(shè)計可以對超高層建筑物火災(zāi)的蔓延產(chǎn)生抑制的效果，進(jìn)而為消防人員提供更多的營救時間，盡可能降低火災(zāi)造成的損失，保護(hù)住戶的人身安全。根據(jù)《建筑高度大于250m民用建筑防火設(shè)計加強(qiáng)性技術(shù)要求（試行）》中第九條的規(guī)定，建筑外墻上、下層開口之間應(yīng)設(shè)置高度不小于1.5m的不燃性實(shí)體墻，且在樓板上的高度不應(yīng)小于0.6m，即樓板邊沿的上、下均需設(shè)置實(shí)體墻。此時應(yīng)采用超高層外墻箱型鋼管梁防火分隔設(shè)計。

超高層外墻箱型鋼管梁防火分隔設(shè)計和施工技術(shù)主要被應(yīng)用于各類型的超高層建筑的外墻防火分隔中，其主要是采用箱型鋼管混凝土梁與建筑同層樓板板面上的實(shí)體墻進(jìn)行組合，并形成建筑外墻上、下層開口之間高度不小于1.5m的不燃性實(shí)體墻，且鋼管梁與水平鋼結(jié)構(gòu)一起吊裝，無需另外設(shè)置操作平臺，梁內(nèi)混凝土與樓板混凝土同時澆筑，無需搭設(shè)支撐模板。從具體上來說，箱型鋼管梁防火分隔主要包括：懸挑鋼梁、箱型邊梁、加勁板、栓釘和高強(qiáng)螺栓等5個部件，懸挑鋼梁焊接在原結(jié)構(gòu)主鋼梁上，箱型邊梁通過高強(qiáng)螺栓連接于懸挑鋼梁端部，懸挑鋼梁端部設(shè)置加勁板，箱型鋼梁梁面設(shè)置栓釘，如圖1[4]。

圖1 箱型鋼管梁剖面圖

箱型鋼管梁防火分隔施工流程主要分為以下幾個步驟：首先，將鋼結(jié)構(gòu)深化圖上報至設(shè)計院進(jìn)行審核，待其同意后可開始施工；其次，構(gòu)件工廠需要按照圖紙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工，并在工廠內(nèi)將加勁板焊接在懸挑鋼梁上，與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一同運(yùn)輸至施工現(xiàn)場；再次，施工人員需要將懸挑鋼梁與原結(jié)構(gòu)主梁進(jìn)行焊接，并將其吊裝在塔樓外圍結(jié)構(gòu)上，再采取分段的方式將箱型邊梁吊裝在懸挑鋼梁上，借助高強(qiáng)螺絲將其進(jìn)行連接和固定，并對該樓層剩余的鋼梁進(jìn)行安裝，鋪設(shè)鋼筋桁架樓承板，施工栓釘，對該樓層的鋼筋進(jìn)行扎綁；然后，施工人員需要對上述施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，在對其驗(yàn)收合格之后，對該樓層樓板進(jìn)行混凝土的澆筑，并對箱型鋼梁內(nèi)的混凝土進(jìn)行同步澆筑；最后，在整體施工完成之后，在箱型鋼梁內(nèi)灌注的混凝土與樓板上方的實(shí)體墻則會一同構(gòu)成超高層建筑樓層之間的防火分隔。

3.2 科學(xué)選擇建筑材料

建筑材料作為影響超高層建筑防火性能的重要因素，在對超高層建筑進(jìn)行施工設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)重視消防防火設(shè)計，提升超高層建筑物的防火性能，設(shè)計人員需要科學(xué)的選擇建筑材料，并且盡可能避免使用可燃、易燃的建筑材料。與全鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的耐高溫性能，因此，在超高層施工設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，一旦在超高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，建筑物則會長期處于高溫的環(huán)境當(dāng)中，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)耐高溫性較強(qiáng)且具有較強(qiáng)的抗倒塌能力與抗沖擊能力，使得超高層建筑物可以持續(xù)較長的時間，不僅可以使火災(zāi)的損害程度有所減弱，也可以為消防人員創(chuàng)造程度的營救時間，完成人員的疏散，進(jìn)而更好的進(jìn)行滅火[5]。

3.3 設(shè)計防火避難層

在現(xiàn)代超高層建筑防護(hù)體系中，防火避難層的設(shè)計也是其中較為重要的一部分，也是超高層防火設(shè)計中較為關(guān)鍵的內(nèi)容，一旦在超高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，防火避難層可以保護(hù)建筑物內(nèi)人員的安全。所以，建筑設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)重視對防火避難層的設(shè)計，且在對其進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)注意以下要點(diǎn)：其一，第一個避難層地面的高度與滅火救援場地地面的高度之間的差距應(yīng)當(dāng)在50m以內(nèi)，并且每層避難層之間的距離也應(yīng)當(dāng)在50m以內(nèi)，這樣可以使消防救援的需求得到滿足。并且，通向避難層的疏散樓梯應(yīng)當(dāng)在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開；其次，在對開窗自然排煙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)采用FDS軟件進(jìn)行模擬，確保其排出的煙霧與熱輻射不會進(jìn)入到相鄰或是相近的建筑物內(nèi)，并且需要對正壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保消防救援機(jī)械設(shè)備的最高救援點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在50m左右。如果超高層建筑物發(fā)生火災(zāi)，不僅可以對其內(nèi)部的濃煙和熱氣進(jìn)行排出，降低建筑物內(nèi)的溫度，還可以避免隔壁樓受到火災(zāi)的影響，避免火災(zāi)出現(xiàn)蔓延的情況；其三，在對避難層兼作設(shè)備層進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)對其所需的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行集中處理，保證管道區(qū)域中的具有較高的耐火等級，有助于分隔設(shè)計等工作的順利開展[6]。

3.4 設(shè)計防火疏散通道

在超高層建筑物當(dāng)中，部分建設(shè)方或是施工方為了對降低自身的經(jīng)濟(jì)支出，提升自身的經(jīng)濟(jì)效益，往往會出現(xiàn)安全指示標(biāo)志缺失的問題，雖然在正常生活中不會產(chǎn)生影響，而一旦發(fā)生火災(zāi)情況，那么則會影響建筑物內(nèi)住戶順利逃生。所以，在對超高層建筑物的疏散通道進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)保證疏散指示標(biāo)志設(shè)計的明顯性、及時性和合理性，需要保證每個安全疏散標(biāo)志間距的合理，普遍應(yīng)當(dāng)小于20m，如果距離太遠(yuǎn)則會使住戶難以尋找，如果距離太近則會容易產(chǎn)生錯誤引導(dǎo)。所以，為了保證人們正確的找到疏散通道，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)將疏散指示標(biāo)志設(shè)置在拐角處、出口處等為主，或是通過安裝疏散指示燈的方式，指引住戶找到疏散通道，幫助其順利逃生[7]。

3.5 設(shè)計消防電梯

消防電梯作為火災(zāi)發(fā)生時超高層建筑物內(nèi)住戶逃生的重要途徑，也是消防人員前往建筑物內(nèi)救火的重要渠道，在對超高層建筑進(jìn)行防火設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)重視對消防電梯的設(shè)計。設(shè)計人員在對超高層建筑消防電梯進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑物內(nèi)住戶的人數(shù)進(jìn)行消防電梯數(shù)量的確定和安裝，還需要在消防電梯的門上安裝擋水裝置，避免火災(zāi)的高溫和煙霧進(jìn)入消防電梯內(nèi)。除此之外，消防電梯安裝的位置應(yīng)當(dāng)盡可能的貼近外墻，并且其達(dá)到室外的通道長度應(yīng)當(dāng)小于30m。如果在發(fā)生火災(zāi)時，消防電梯應(yīng)當(dāng)對自身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行感應(yīng)，一旦發(fā)現(xiàn)電梯內(nèi)有人，那么消防電梯則會直接下降至一樓，幫助電梯內(nèi)的人員進(jìn)行逃生[8]。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于超高層建筑物存在一定的特殊性，其消防安全問題應(yīng)當(dāng)受到關(guān)注。所以，設(shè)計人員在對超高層建筑進(jìn)行防火設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)通過防火分隔設(shè)計、科學(xué)選擇建筑材料、設(shè)計防火避難層、設(shè)計防火疏散通道、設(shè)計消防電梯等方式，對其進(jìn)行優(yōu)化，在火災(zāi)發(fā)生時，盡可能保護(hù)超高層建筑物內(nèi)的人員安全。