高層建筑防火設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討

王延尚 仇劍峰

（1、青島市公安消防支隊(duì)，山東 青島 2660712、青島興和市政工程材料有限公司，山東 青島 266432）

1 保證建筑主體結(jié)構(gòu)有足夠的耐火穩(wěn)定性

目前國(guó)內(nèi)外高樓多依賴鋼結(jié)構(gòu),雖然它的整體性和穩(wěn)定性都很好,但耐火性能很差。鋼材的抗拉和承重等性能均會(huì)因溫度的升高而急劇下降,通常在攝氏450～650度就會(huì)失去承載能力,發(fā)生變形,鋼柱、鋼梁彎曲,不能繼續(xù)使用。一般情況下,不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有15分鐘。因此,建筑界和消防界在解決這個(gè)問題方面仍任重道遠(yuǎn)。

1.1 耐火等級(jí)和材料選擇。中國(guó)按建筑常用結(jié)構(gòu)類型的耐火能力劃分為四個(gè)耐火等級(jí) (高層建筑必須為一或二級(jí))。建筑的耐火能力取決于構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能,在不同耐火等級(jí)中對(duì)二者分別作了規(guī)定。構(gòu)件的耐火極限主要是指構(gòu)件從受火的作用起,到被破壞(如失去支承能力等)為止的這段時(shí)間(按小時(shí)計(jì))。構(gòu)件的材料依燃燒性能的不同有燃燒體(如木材等)、難燃燒體(如瀝青混凝土、刨花板)和非燃燒體(如磚、石、金屬等)之分。

1.2 建筑物應(yīng)根據(jù)其耐火等級(jí)來選定構(gòu)件材料和構(gòu)造方式。如一級(jí)耐火等級(jí)的承重墻、柱須為耐火極限3小時(shí)的非燃燒體(如用磚或混凝土作成180毫米厚的墻或300×300毫米的柱),梁須為耐火極限2小時(shí)的非燃燒體,其鋼筋保護(hù)層須厚30毫米以上。設(shè)計(jì)時(shí)須保證主體結(jié)構(gòu)的耐火穩(wěn)定性,以贏得足夠的疏散時(shí)間,并使建筑物在火災(zāi)過后易于修復(fù)。隔墻和吊頂?shù)葢?yīng)具有必要的耐火性能,內(nèi)部裝修和家具陳設(shè)應(yīng)力求使用不燃或難燃材料,如采用經(jīng)過防火處理的吊頂材料和地毯、窗簾等,以減少火災(zāi)發(fā)生和控制火勢(shì)蔓延。

2 做好防火分隔與安全通道設(shè)計(jì)

高層建筑中,因有毒煙氣窒息死亡的人員占死亡人數(shù)的70%左右,煙氣是火災(zāi)中的隱形殺手。所以,要充分考慮在建筑內(nèi)設(shè)置防排煙系統(tǒng)的重要性。煙氣的水平流動(dòng)速度為0.3、0.8m/s,垂直方向擴(kuò)散速度為3.4m/s,當(dāng)煙氣無阻攔時(shí),只需1min左右就可以擴(kuò)散到幾十層高的大樓。煙氣的流動(dòng)速度大大超過了人的疏散速度。樓梯間、電梯井及各種豎向管井是高層建筑火災(zāi)垂直方向蔓延的重要途徑,易形成“煙囪效應(yīng)”。而樓梯間及其前室或合用前室是火災(zāi)時(shí)人員臨時(shí)避難、疏散的場(chǎng)所,消防電梯間及其前室是消防隊(duì)員進(jìn)入高層建筑滅火的主要通道。為了阻止煙氣進(jìn)入這些部位或排出這些部位的煙氣,保證人員安全疏散和撲救。因此,超高層建筑在上述部位設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng),能夠達(dá)到疏散和撲救通道上無煙的目的,從投資方面又低于機(jī)械排煙系統(tǒng),是可行的。

2.1 防火間距:為防止火勢(shì)通過輻射熱等方式蔓延,建筑物之間應(yīng)保持一定間距。一、二級(jí)耐火等級(jí)民用建筑物之間的防火間距不得小于6米,它們同三、四級(jí)耐火等級(jí)民用建筑物的防火距離分別為7米和9米。高層建筑因火災(zāi)時(shí)疏散困難,云梯車需要較大工作半徑,所以高層主體同一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑物的防火距離不得小于13米,同三、四級(jí)耐火等級(jí)建筑物的防火距離不得小于15和18米。廠房?jī)?nèi)易燃物較多,防火間距應(yīng)加大,如一、二級(jí)耐火等級(jí)廠房之間或它們和民用建筑物之間的防火距離不得小于10米,三、四級(jí)耐火等級(jí)廠房和其他建筑物的防火距離不得小于12和14米。生產(chǎn)或貯存易燃易爆物品的廠房或庫房,應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物。

2.2 防火分區(qū):建筑中為阻止煙火蔓延必須進(jìn)行防火分區(qū),即采用防火墻等把建筑劃為若干區(qū)域。一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑長(zhǎng)度超過150米要設(shè)防火墻,分區(qū)的最大允許面積為2500米;三、四級(jí)耐火等級(jí)建筑的上述指標(biāo)分別為100米、1200米和60米、600米。一、二級(jí)防火等級(jí)的高層建筑防火分區(qū)面積限制在1000米或1500米內(nèi),地下室則控制在500米內(nèi)。防火墻應(yīng)為耐火極限4小時(shí)的非燃燒體,上面如有洞口應(yīng)裝設(shè)甲級(jí)防火門窗,各種管道均不宜穿過防火墻。不能設(shè)防火墻的可設(shè)防火卷簾,用水幕保護(hù)。

2.3 安全疏散通道出口:為減少火災(zāi)傷亡,建筑設(shè)計(jì)要考慮安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于兩個(gè),影劇院、體育館等觀眾密集的場(chǎng)所,要經(jīng)過計(jì)算設(shè)置更多的出口。樓層的安全出口為樓梯,開敞的樓梯間易導(dǎo)致煙火蔓延,妨礙疏散,封閉的樓梯間能阻擋煙氣,利于疏散。防煙樓梯間因設(shè)有前室,更有利于疏散。高層建筑須設(shè)封閉的或防煙的樓梯間,樓梯間應(yīng)布置成有兩個(gè)疏散方向。超高層建筑應(yīng)增設(shè)暫時(shí)安全區(qū)或避難層,還可設(shè)屋頂直升飛機(jī)場(chǎng),從空中疏散。疏散通路上應(yīng)設(shè)緊急照明、疏散方向指示燈和安全出口燈。

3 強(qiáng)化報(bào)警系統(tǒng)和滅火裝置

設(shè)置自動(dòng)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置。前者的探測(cè)器有感溫、感煙和感光等多種類型;后者主要為自動(dòng)噴水設(shè)備,不宜用水滅火的部位可采用二氧化碳、干粉或鹵化烷等自動(dòng)滅火設(shè)備。設(shè)有自動(dòng)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置的建筑應(yīng)設(shè)消防控制中心,對(duì)報(bào)警、疏散、滅火、排煙及防火門窗、消防電梯、緊急照明等進(jìn)行控制和指揮?？紤]到高層建筑以自防自救為主,室內(nèi)消防用水量比室外的要大些,室內(nèi)消火栓用水量為40l/s(住宅樓為30l/s),即消火栓用水量70l/s(住宅樓為50l/s),是規(guī)范規(guī)定的建筑物消防用水的上限值。一般情況下,超高層建筑具備兩種及兩種以上使用功能。因此,其火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3.00h(住宅樓為2.00h),考慮到市政給水狀況,由此可確定是否設(shè)置室外消防水池及其容量。

3.1 室內(nèi)消火栓的設(shè)置范圍:(1)高層建筑的主體及裙房?jī)?nèi);(2)消防電梯前室或與防煙樓梯間的合用前室內(nèi),方便消防隊(duì)員盡快利用消火栓向火災(zāi)發(fā)起進(jìn)攻和開辟通道;(3)避難層內(nèi)設(shè)置用于人員自救保護(hù);(4)屋頂或直升飛機(jī)停機(jī)坪處,用于檢查消火栓壓力和防止火災(zāi)蔓延至頂層及保護(hù)人員的作用;(5)室內(nèi)消火栓箱內(nèi)應(yīng)設(shè)消防卷盤,用于非消防專業(yè)人員撲救初起火災(zāi)。

3.2 室內(nèi)消火栓設(shè)置的技術(shù)要求:(1)消火栓充實(shí)水柱需經(jīng)水力計(jì)算,且不小于13m,以避免濃煙高熱對(duì)滅火工作的影響,又能保證消防隊(duì)員正常使用;(2)消火栓間距在高層內(nèi)不大于30m,在裙房?jī)?nèi)不大于50m,保證兩股充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)同層內(nèi)任何部位;(3)采用分區(qū)給水系統(tǒng),有串聯(lián)供水和并聯(lián)供水兩種方式,當(dāng)消火栓栓口處的出水壓力大于0.5Mpa時(shí),應(yīng)設(shè)減壓裝置;(4)屋頂水箱。為了保證初起火災(zāi)時(shí)消防用水量和消防水壓的要求,超高層建筑屋頂水箱設(shè)置高度應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力0.15Mpa。不能滿足時(shí),應(yīng)設(shè)氣壓水罐或穩(wěn)壓泵等增壓設(shè)施。如是并聯(lián)給水方式,其分區(qū)消防水箱的容量應(yīng)與高位消防水箱的容量相同,發(fā)生火災(zāi)時(shí),消防水泵供給的消防用水應(yīng)進(jìn)入高位水箱,而串聯(lián)給水方式中是允許的;(5)水泵接合器。在消防車供水壓力范圍內(nèi)的各個(gè)分區(qū)均需分別設(shè)置水泵接合器。也就是說,根據(jù)現(xiàn)有或?qū)⒂械南儡嚬┧芰?確定各個(gè)分區(qū)是否應(yīng)設(shè)水泵接合器;(6)消防管網(wǎng)采取防超壓措施。常用的方法是采用流量-揚(yáng)程曲線平緩的消防水泵,設(shè)置安全閥、泄水閥門等,避免超高壓造成給水系統(tǒng)的破壞。

[1]GB 50045-1995.高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，2005.