超高層建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)與新型防火材料應(yīng)用

劉 思 青

(成都文理學(xué)院建筑學(xué)院，四川 成都 610000)

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超高層建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)與新型防火材料應(yīng)用

劉 思 青

(成都文理學(xué)院建筑學(xué)院，四川 成都 610000)

結(jié)合超高層建筑的火災(zāi)特點(diǎn)，從防火分區(qū)、安全出口、避難層、消防車道等方面，闡述了超高層建筑的防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并介紹了幾種新型的防火材料，旨在降低超高層建筑火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

超高層建筑，防火設(shè)計(jì)，防火材料，火災(zāi)

0 引言

按照國家“十三五”時期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展資源環(huán)境約束性指標(biāo)的要求，到2020年全國耕地保有量必須保持在18.65億畝的規(guī)模，新增建設(shè)用地規(guī)模到2020年必須小于3 256萬畝，再加上城市人口劇烈增加的影響，城市建設(shè)用地日益緊張。

超高層建筑是社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，于我國而言，其對于緩解城市建設(shè)用地緊張，解決城市人口劇烈增加等問題具有很大的作用。同時，超高層建筑還有助于提高城市形象，表達(dá)城市文化，帶動建筑領(lǐng)域改革創(chuàng)新，發(fā)展建筑新理論、新技術(shù)、新材料。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，目前，我國已是超高層建筑在建及建成數(shù)量最多的國家，其主要分布在我國首都經(jīng)濟(jì)圈及東部沿海地區(qū)。根據(jù)2016年的統(tǒng)計(jì)，全球最高建筑前十中，我國已占有7席(如表1所示)。

表1 2016年全球最高建筑排名

雖然超高層建筑具有諸多優(yōu)勢，但其本身所固有的火災(zāi)危險(xiǎn)性卻對防火設(shè)計(jì)提出了更高的挑戰(zhàn)。針對這一問題，本文旨在從超高層建筑防火設(shè)計(jì)、超高層建筑防火材料兩方面入手，力圖為解決超高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性問題提供一些方法及建議。

1 超高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)

1.1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易燃因素多

首先，超高層建筑一般集商場、餐飲、娛樂、酒店、辦公多功能于一體，用電設(shè)備既多又集中，而電力過載及電線老化是導(dǎo)致火災(zāi)的重要原因，加大了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。其次，為滿足其商業(yè)屬性，大多數(shù)超高層建筑追求豪華裝修，而此類裝修材料不僅易燃，在燃燒時還會釋放各種有毒氣體，增強(qiáng)了火災(zāi)的威脅性。最后，為了滿足力學(xué)性能，超高層建筑一般在結(jié)構(gòu)上采用輕質(zhì)量高強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)，但高溫易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形，形成坍塌，增加了火災(zāi)的破壞性[1]。

1.2 火勢猛烈，蔓延速度快

超高層建筑一旦起火，其內(nèi)部的裝修材料立即發(fā)生助燃作用，火勢猛烈，并迅速沿著超高層建筑內(nèi)諸如樓梯間、電梯井、管道井等多種豎向管井蔓延，形成煙囪效應(yīng)，此時，火災(zāi)煙氣的豎向擴(kuò)散速度將達(dá)到3 m/s～4 m/s，幾分鐘以內(nèi)就可以擴(kuò)散至整座建筑，火災(zāi)威脅性大幅增加[2]。

1.3 人員密集，疏散難度大

超高層建筑人員非常集中，通常達(dá)到幾千人的規(guī)模，豎直疏散距離長，通常需要消耗數(shù)小時的時間才能完成全員疏散，且逃生方向與火災(zāi)煙氣蔓延方向相反，在疏散過程中極易發(fā)生由煙熏、火燒造成的死傷，同時火災(zāi)造成的恐慌也極易造成踩踏事故，造成群死群傷的嚴(yán)重后果。

1.4 建筑樓層高，救援難度大

超高層建筑通常有幾十上百層，高達(dá)數(shù)百米，在超高層建筑飛速發(fā)展的同時，消防防火設(shè)備的發(fā)展卻并沒有與之匹配，目前全球最高的消防云梯在130 m左右，而我國主要城市的消防云梯均在50 m左右。一旦待救人員所處的高度高于消防云梯的極限，則只能依靠室內(nèi)消防疏散設(shè)施進(jìn)行自救，同時消防水車的最大供水高度在50 m左右，高于消防水車供水極限的火災(zāi)區(qū)域無法通過室外消防設(shè)施協(xié)助救火，這使得超高層建筑火災(zāi)救援成為世界性難題[3]。

2 超高層建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)

超高層建筑火災(zāi)具有易燃因素多，蔓延速度快、人員集中，救援難度大等特點(diǎn)，其撲滅及救援都屬世界性難題。由于消防設(shè)施的遲緩發(fā)展，消防安全工作的方針還是預(yù)防為主，消防結(jié)合，這更要求建筑設(shè)計(jì)人員在建筑設(shè)計(jì)階段提高消防意識，杜絕消防隱患，本節(jié)基于GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容，提出了超高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)[4]。

2.1 防火分區(qū)設(shè)計(jì)

防火分區(qū)是將建筑區(qū)域分為不同的防火區(qū)域，每個防火區(qū)域間使用防火卷簾或防火門等防火隔離措施進(jìn)行分隔，在發(fā)生火災(zāi)時，防止火災(zāi)從一個區(qū)域向另一個區(qū)域傳播，在一定時間內(nèi)控制火勢蔓延速度。按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的相關(guān)要求，超高層建筑的防火分區(qū)的最大允許建筑面積為1 500 m2，防火分區(qū)間應(yīng)設(shè)置防火墻作為防火隔離設(shè)施。

2.2 安全出口設(shè)置

超高層建筑的防火分區(qū)或每個樓層，安全出口的最少數(shù)量為2，數(shù)量上限由計(jì)算得到。按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的相關(guān)要求，超高層公共建筑的疏散樓梯應(yīng)設(shè)置為防煙樓梯間，超高層建筑每個房間的疏散門的最少數(shù)量為2，數(shù)量上限由計(jì)算得到。疏散門到最近安全出口的直線距離應(yīng)小于30 m，且疏散走道的寬度不小于1.2 m。

2.3 避難層設(shè)置

在建筑高度非常高的情況下，由于火勢蔓延速度快，消防設(shè)施援救垂直距離有限，人員密集等原因，逃生人員常常等不到疏散就出現(xiàn)大量傷亡，避難層應(yīng)運(yùn)而生，避難層可以有效地延遲煙火傳播速度，其采用的防火設(shè)計(jì)可以有效的為避難人員提供求生時間和休息場地。按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，超高層建筑屬于建筑高度大于100 m的公共建筑，必須設(shè)置避難層，第一個避難層到地面的最大垂直距離為50 m，通過避難層的疏散樓梯應(yīng)該在避難層分隔、錯位或斷開。避難層應(yīng)采用防火材料進(jìn)行建設(shè)，設(shè)置消防設(shè)備及消防專線電話。

2.4 消防車道、電梯及直升機(jī)停機(jī)坪設(shè)置

超高層建筑應(yīng)該設(shè)置環(huán)形消防車道，消防車道的凈高度和凈寬度都應(yīng)不小于4 m，轉(zhuǎn)彎半徑符合要求，消防車道上沒有障礙物，與超高層建筑外墻之間的距離不應(yīng)小于5 m，坡度不應(yīng)大于8%。超高層建筑必須設(shè)置消防電梯，每個消防分區(qū)至少應(yīng)有一部消防電梯，可由符合消防要求的貨梯或客梯代替。同時，按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，超高層建筑還應(yīng)設(shè)置直升機(jī)停機(jī)坪。

3 超高層建筑新型防火材料應(yīng)用

易燃因素多是超高層建筑火災(zāi)的重要原因，為避免超高型建筑火災(zāi)的災(zāi)難性后果，除了在建筑設(shè)計(jì)上盡量多考慮消防功能以外，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)時盡量選用新型防火建筑材料，達(dá)到輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、不易燃的目標(biāo)，提高超高層建筑的防火性能。

3.1 防火板新型材料應(yīng)用

防火板的主要功能是包圍超高層建筑的建筑構(gòu)件，依靠自身的耐火性能，對著火區(qū)域進(jìn)行隔離，常用于超高層建筑內(nèi)易燃物多的區(qū)域。由于超高層建筑自身輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，防火板應(yīng)選擇質(zhì)輕、防火性能好、不產(chǎn)生有毒害氣體的材料。超高層建筑防火板應(yīng)采用石膏、硅酸鈣、膨脹蛭石等新型材料，其都具有質(zhì)量輕，耐火性能好，隔絕煙氣效果好的特點(diǎn)。

3.2 防火門新型材料應(yīng)用

防火門是用于防火疏散通道和防火安全出口的防火設(shè)施，其作用在火災(zāi)發(fā)生時，對煙火的傳播進(jìn)行隔絕。超高層建筑應(yīng)采用防火性能較好的鋼制防火門，并在防火門內(nèi)部使用新型防火材料進(jìn)行填充，通常采用的新型材料包括珍珠巖、巖棉、玻璃棉等質(zhì)量輕，耐火性能好的隔絕材料。

3.3 幕墻防火封堵新型材料應(yīng)用

超高層建筑為了整體美觀，常采用玻璃幕墻，玻璃幕墻本身并不易燃，但按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，超高層建筑應(yīng)采用無毒、耐火、防氣體泄漏的新型防火密封膠，對玻璃幕墻與樓板及隔墻處的縫隙進(jìn)行封堵。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料新材料應(yīng)用

為了滿足力學(xué)性能，超高層建筑一般在結(jié)構(gòu)上采用輕質(zhì)量高強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)，但高溫易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形，形成坍塌，防火涂料中添加的阻燃劑能夠顯著提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能，由于膨脹型的防火涂料防火效果比非膨脹型的防火涂料效果好，超高層建筑可采用膨脹型的防火涂料，其一般由難燃樹脂、難燃劑、成碳劑、發(fā)泡劑等組成，具有不燃無毒無煙的特點(diǎn)。

4 結(jié)語

超高層建筑火災(zāi)具有易燃因素多，蔓延速度快、人員集中，救援難度大等特點(diǎn)，其撲滅及救援都屬世界性難題。針對這一問題，本文就超高層建筑防火設(shè)計(jì)、超高層建筑新型防火材料應(yīng)用進(jìn)行了探究，為超高層建筑設(shè)計(jì)及材料選用提供了一些方法及建議。

[1] 高 云.高層建筑火災(zāi)致因因素分析與防火安全對策[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014,19(6):149-153.

[2] 張梅紅.超高層建筑防火設(shè)計(jì)問題探討[J].消防科學(xué)與技術(shù),2010,29(3):217-219.

[3] 李學(xué)美.城市高層建筑火災(zāi)消防及安全逃生策略研究[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2009,19(8):61-66.

[4] GB 50016—2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

Super-high-rise building fire-fighting design points and new fire-fighting material application

Liu Siqing

(CollegeofBuilding,ChengduArts&TechnologyCollege,Chengdu610000,China)

Combining with super-high-rise building fire features, starting from aspects of fire-fighting partition, safe exit, refuge story and fire-special lane, the paper describes super-high-rise building fire-fighting design points, and introduces some new fire-fighting materials, with a view to reduce super-high-rise building fire hazards.

super-high-rise building, fire-fighting design, fire-fighting material, fire

1009-6825(2017)06-0029-02

2016-12-06

劉思青(1988- )，女，助教

TU973.34

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