超高層建筑防火設計中的問題及應對

王劼

浙江省建筑設計研究院 浙江 杭州 310000

引言

超高層建筑不同于普通建筑種類，其高度較普通建筑要高，這就使得其在進行建筑設計過程中如果缺乏有效的設計和優化，使用過程中就會存在較大的隱患。其中，火災隱患一直以來是超高層建筑研究的重點和難點。由于結構過高，建筑面積較大，防火難度也隨之提升。一些超高層建筑在進行設計過程中忽略了防火方面的問題，使得一旦發生火災就會造成較大的損失。因此，從建筑設計方面入手，積極提升超高層建筑防火設計的效果，可以有效解決超高層建筑的防火、疏散、報警、自動滅火等方面的設計，從而降低超高層建筑的火災危險性，確保建筑使用者的生命財產安全。本文將就這一方面的內容進行分析研究。

1 超高層建筑發生火災的特點研究

1.1 造成火災的原因較為復雜

超高層建筑由于其本身建筑特點較為鮮明，例如建筑造型復雜，建筑高度較高等建筑特殊性，使得超高層建筑在設計過程中面臨許多規范突破問題。而在實際使用過程中，同一棟建筑中可能有多家單位，消防管理規范性難以控制，從而造成火災的隱患增多，火災發生原因復雜性的提升。因此，在近些年開展超高層建筑設計過程中對于防火的設計重視程度相對提高，特別時針對250m以上的超高層制定了特殊的消防設計規范，從各個專業對消防設計進行了加強。但是，從實際情況來看，當前超高層建筑防火問題依然較為嚴峻。

1.2 火災蔓延速度較快

在對以往超高層建筑發生的火災事故進行分析過程中可以明顯發現，與普通高層建筑相比較，超高層建筑本身具有的各種特點使得其在防火、疏散、撲救多方面存在的難度較高，產生的損失和人員傷亡也相對較大。因為建筑物向高度方向延伸，設計中需要大量的豎井提高給電梯、設備使用，這些豎井如果沒有進行良好的防火封堵，一旦發生火災會為火勢蔓延提供通道；而火災發生后，也容易從建筑外墻向上層蔓延；這是超高層建筑火災蔓延快速的主要原因。我國建筑行業在近些年的發展過程中，針對高層建筑火災發生以后火勢蔓延速度較快的問題相對提出了各種有效的方法和措施。這些措施包括選擇嚴格進行防火分隔措施、針對外墻窗檻墻間距進行加強、提高建筑主體結構的耐火極限要求等多個方面的內容。這些高層建筑防火措施的提出在一定程度上有效抑制了火災蔓延的速度，提高了超高層建筑的火災安全性。但是，由于涉及建筑成本升高和各項技術問題，已經提出的措施在落實方面依然存在一定的問題。

1.3 發生火災時人群疏散困難

不同于普通高層建筑，超高層建筑在發生火災以后人群疏散的難度相對較大，人們到達安全區域所花費的時間也相對較多。造成這一情況發生的主要原因主要有3個方面：首先，超高層建筑的樓層高度較高，與地面之間的垂直距離也相對較大，因此在疏散人群過程中，從較高樓層到達地面需要花費較多時間，造成疏散困難。在發生火災以后，大部分人都會產生一定的恐慌心理，強烈的求生欲望會使得一些人做出錯誤的應對，例如在逃生過程中秩序較差，會發生擁擠和踩踏情況，這就使得疏散工作在開展過程中出現更大的困難。除此之外，超高層建筑理論上人員向下疏散至避難層作為安全區域疏散完成，需要保證避難區的在火災時的絕對安全，從而減少人員的垂直疏散距離。在火災發生以后，對于普通高層的建筑，消防部門可以使用云梯等方式對受困人員進行解救。但是對于超高層建筑而言，建筑高度超過了普通云梯的有效高度，消防人員無法通過常規救援手段營救被困人員。基于以上因素，超高層建筑在實際開展防火設計過程中，人員疏散問題始終是設計工作研究的重點問題[1]。

2 超高層建筑消防設計措施研究

2.1 超高層建筑防火設計

超高層建筑設計時，首先需要對總平面上的消防車道及消防救援場地進行落位，足夠的登高場地尺寸和與建筑的間距以及環通的消防車道，才能保證火災發生時有足夠的場地提供給消防登高車展開撲救工作，這也是總平面布置的重點。其次，建筑平面設計時需要注意防火分區的設置，特別是注意超高層建筑與其裙房的防火分區分隔，良好的防火分區設置可以有效控制火災的范圍，阻止火勢的快速蔓延，在有效的時間內控制火災影響范圍，降低火災造成的損失，同時有助于非起火區域人員的疏散，消防救援也更有針對性。而針對不同建筑構建對建筑結構的重要性，有不同的耐火極限要求，以確保火災發生的一定時間內，建筑物的主體結構的結構完整性，確保在人員疏散和消防人員救援時建筑物的穩定。此外，建筑設計中還需注重特殊位置的防火構造，例如現今的超高層建筑，往往設計有外玻璃幕墻，一般采用夾膠方式避免玻璃破碎，這也給消防從外側救援造成了很大的難度，超高層建筑需要在登高場地一側設置消防救援口，救援口處的玻璃幕墻則不能進行夾膠處理，以保證消防人員在救援時能快速進入建筑內部。通過合理的建筑防火設計降低超高層建筑的火災危險性和火災蔓延速度，并提供便利的消防救援條件。

2.2 超高層建筑疏散設計

建筑疏散困難是超高層建筑疏散的主要難點，針對超高層建筑豎向疏散距離長，避難層的設置是與普通建筑最大的不同。避難層將超高層建筑分隔為不超過50m的多個建筑段，在火災時，每段內的人員可通過疏散樓梯向下疏散至最近的避難層即可視為疏散完成，這也是解決超高層疏散難的最佳辦法。這樣的設計就要確保避難層的絕對安全，以及足夠的避難區域供避難層上一段的全體人員避難。除此以外，超高層建筑還需設計足夠速度的消防電梯，提供消防人員在火災時迅速到達火災樓層，對火災區域進行撲救；超高層建筑的屋面也需根據當地消防部門規劃，設計相應的直升機平臺或救援平臺，提供超高層建筑從頂層救援及疏散的可能性，彌補了登高車救援高度的不足，提高消防救援的效率。在配合疏散的設計中，疏散指示和應急照明也是設計的重點，保證火災斷電并可能存在煙霧的情況下，有清晰的指示引導人員疏散，并提供足夠的照明亮度和時間，能極大的提供疏散效率，保證人員安全。

良好的疏散設計能極大地提高火災發生時人員疏散的速度和安全性，為挽救生命提供寶貴的時間。

2.3 對超高層建筑消防報警和自動滅火系統設計

現代建筑為減少火災的危害，均需要設置火災自動報警系統和自動滅火系統，在火災發生的初期，通過自動感應探測器或人員報警設施對萌芽階段的火勢進行報警，并通過自動噴水滅火系統對初期的火勢進行自動撲滅。超高層建筑因為高度較高、撲救困難更需要依賴自動報警系統和自動滅火系統對火災進行自動撲救，以便將火災的危害減小到最低。這樣的系統就需要在建筑設計中對自動報警系統和自動滅火系統進行設計，并將兩個系統與防排煙系統、廣播、疏散指示、應急照明等系統進行聯動，形成一套完整的建筑消防系統，并連接到建筑的消防控制室中，為超高層建筑的消防疏散提供保證。

2.4 超高層建筑防排煙設計

火災過程中，火災形成的煙氣比火焰擴散的更快，煙氣會影響人員的視線和呼吸，嚴重的能使人窒息，所以火災過程中的煙氣往往比火焰對人員的危害更大。針對火災的煙氣，在超高層設計中往往需要特殊的防煙和排煙設計。類似與防火分區，防煙分區是將空間進行劃分通過墻體和擋煙垂壁等物理隔斷控制煙氣的蔓延，將火災產生的煙氣控制在一定的區域內，并通過排煙設施將煙氣排除建筑外，保證人員通行高度沒有煙氣影響。防煙設計主要針對樓梯間及其前室、避難區域等安全區域，通常采用正壓送風方式，保證這些區域的空氣壓力大于與其相連空間的空氣壓力，從而將煙氣隔絕在這些安全區域以外，在火災過程中提供安全的疏散區域。完整的防排煙設施可以通過消防聯動，在火災過程中將煙氣有效的排出建筑，提高人員疏散的效率，降低火災對人員的傷害。

2.5 制定完善的防火安全管理制度

超高層建筑除了需要嚴格的建筑防火設計，還要完善的安全管理制度和執行力。日常火災的發生，多是對原有建筑設計的不正確使用造成，例如違章改造、消防管理不善、消防設施失靈等引起的，需要各方面提高安全意識和加強管理[2]。

3 針對250m以上超高層建筑消防設計的加強技術要求

為保障建筑高度大于250m民用建筑的消防安全設防水平，提高其抗御火災能力，公安部消防局在2018年下發了《建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》，并要求250m以上的超高層項目設計需按程序進行專家評審，對建筑高度大于250m的建設工程采取更加嚴格的防火措施，以保證切實增強超高層建筑火災時的自防自救能力。主要的加強措施如下。

3.1 消防登高場地加強技術要求

超高層建筑發生火災時，出動的消防車一般為大型消防車，對消防登高場地要求進行了加強，最小長度由建筑周長的1/4提高到1/3，要求至少布置在兩個方向上，每個方向上每個方向上均應連續布置，并提高了消防登高場地最小尺寸要求，加強后便于消防救援時消防車的救援操作。

3.2 疏散樓梯及消防電梯加強技術要求

為保證火災發生時，疏散樓梯的通達，避免局部火勢影響疏散樓梯的使用，加強要求250m以上超高層核心筒內設置3部樓梯，當任意一部樓梯無法使用時，另兩部樓梯的疏散寬度仍能滿足疏散要求。并且要求每個防火分區需增加一部人員輔助疏散電梯，用做樓梯以外的電梯輔助疏散。

3.3 環形走道設置

在250m以上的超高層的核心筒內通常包含疏散樓梯、電梯井、通風井、電纜井、衛生間、設備間等功能，為加強核心筒防火分隔，對于防止火災在建筑內部豎向蔓延，保證人員疏散安全和外部救援安全具有重要作用。所以要求圍繞核心筒必須設置環形走道，避免盡端式走道，以保證任意位置可向兩個方向疏散。為保證環形走道和核心筒的安全性，要求該環形走道上的門窗需采用乙級防火窗，核心筒內樓梯間、設備用房的門為甲級防火門。

3.4 防火構造加強措施

為保證250m以上超高層的防火分隔可靠性。首先，因為防火卷簾在實際使用過程中，存在防煙效果差、可靠性低等問題。因此對于超高層建筑，要求防火墻、防火隔墻不應采用防火卷簾替代，以提高防火分隔的有效性和可靠性。其次，為防止火焰延外幕墻向上蔓延，要求建筑外墻上下層開口需設置1.5m的不燃性實體墻，且在樓板上高度不小于0.6m，該要求結合國內外超高層實際項目經驗，采取加強措施。

3.5 避難空間加強措施

避難層為超高層建筑重要樓層，在大于250m超高層建筑設計中，對避難區人員密度要求進行了加強，按不小于0.25m2/人計算，較防火規范嚴格。并要求避難區對應位置的外墻處不應設置幕墻，便于對避難區展開救援，同時，防止火勢和煙氣通過幕墻內的空腔進入避難區，提高避難層的防火安全性[3]。

4 結束語

超高層建筑本身具有一定的特殊性，因此在實際開展防火設計工作過程中要從其建筑特點出發，以當前存在的問題為導向，積極采取各種有效的設計措施和方法，使得超高層防火設計得到針對性加強。同時，在后續的發展過程中要增強超高層建筑防火設計的重要性認識，強化消防安全的宣傳，使得超高層建筑的實際使用者能夠嚴格依照消防安全規定進行使用，從而降低火災的發生概率，確保人們生命財產安全。