超高層城市綜合體建筑消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

摘要：超高層建筑由于高度較高，大部分消防設(shè)備無法完全滿足高層消防滅火需求。作為綜合體使用的超高層建筑，不僅內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，由于建筑電力以及用火荷載更高，因此在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，滅火難度更大。進(jìn)行超高層城市綜合體建筑消防設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮此類建筑消防風(fēng)險(xiǎn)的特殊性，根據(jù)不同區(qū)域的不同使用需求進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。以某綜合商場、辦公區(qū)以及商務(wù)公寓的綜合體為例，本文對該建筑的消防設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

關(guān)鍵詞：綜合體；超高層建筑；消防設(shè)計(jì)

引言

超高層的商業(yè)綜合體大都位于規(guī)模相對較大的城市中心區(qū)域或副中心區(qū)域，這類建筑不僅經(jīng)常與寫字樓等結(jié)合，同時(shí)附近建筑的密度普遍較高，一旦這類建筑出現(xiàn)嚴(yán)重的火災(zāi)，不僅建筑本身可能出現(xiàn)嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡，還對周圍建筑可能造成嚴(yán)重影響。為保證超高層城市綜合體的消防安全，必須根據(jù)消防安全需求加強(qiáng)消防設(shè)計(jì)，保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，并確保消防設(shè)施的作用得到充分發(fā)揮。

一、工程概況

案例工程為商場、辦公樓、辦公公寓綜合樓在內(nèi)的綜合建筑，其中商場包括餐飲區(qū)。該建筑總面積31181515m2，占地110388m2，包括辦公樓（50層），該樓為塔樓結(jié)構(gòu)（下文所述“辦公塔樓”指該樓），總高度21835m，建筑面積9870458m2；辦公公寓綜合樓（34層），總高度15845m，建筑面積742517m2；商業(yè)樓（5層），總高度303m，建筑面積5777372m2，東西向長度927m，南北向長度835m；地下室（4層），建筑面積8108515m2。

該建筑的總長度248m，寬度174m，三面為道路、一面為河涌，其中甲級寫字樓位于項(xiàng)目東北角，辦公樓位于項(xiàng)目南側(cè)，商業(yè)樓在中部連接兩棟超高層建筑。辦公樓出入口分別設(shè)置在北側(cè)、東側(cè)，辦公公寓綜合樓出入口在南側(cè)，東側(cè)為垃圾運(yùn)輸以及貨物裝卸口，地下車庫的出入口分別位于西南、西北以及東北角[1]。

建筑1層到3層為商場，其中1層至2層銷售肉菜產(chǎn)品，郵政所、變電房以及商場的衛(wèi)生間位于該區(qū)域；3層為兒童活動空間與附帶MAX影廳的電影院，電影院面積為436m2。4層為建筑的餐飲分區(qū)，包括大型、小型宴會廳、小型餐飲店以及相關(guān)配套設(shè)施等。5層為對外出租的展覽廳，能夠根據(jù)出租的需求將展覽廳間隔為不同大小的展廳，該層同時(shí)包括展廳配套的其他相關(guān)設(shè)施[2]。6層為商業(yè)體與辦公公寓綜合樓之間的架空層以及綠化層，該層設(shè)計(jì)為園林景觀空間，主要供休閑使用，不設(shè)置實(shí)際的功能分區(qū)。34層的辦公公寓綜合樓由兩個核心筒組成，由于該樓位于項(xiàng)目的南側(cè)，因此在布局方面需要盡量與商業(yè)體保持一致，1層設(shè)置對外門廳，2層至5層僅設(shè)置疏散樓梯以及電梯管井；7層至34層為辦公樓層。辦公樓平面結(jié)構(gòu)為點(diǎn)式單塔結(jié)構(gòu)，核心筒居中設(shè)計(jì)。地下1層為商業(yè)區(qū)，直接與地鐵相連，地下2層至4層為停車場以及設(shè)備房，局部區(qū)域?yàn)榧孀鲬?zhàn)時(shí)人防地下室。

二、防火設(shè)計(jì)

案例建筑符合大規(guī)模超高層城市綜合體的主要特征。從高度來看，綜合體的最大高度較高；從水平布局來看，該建筑的水平長度較長，火災(zāi)可能在建筑內(nèi)部蔓延；從內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來看，該建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，消防設(shè)計(jì)的難度相對較高[3]。根據(jù)綜合體的實(shí)際情況，進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮各層疏散寬度之間的關(guān)系、首層疏散出口設(shè)計(jì)、中庭防火分區(qū)設(shè)計(jì)、高層平面布置等多方面問題。案例建筑均屬于一類高層建筑，包括商場、辦公樓、辦公公寓綜合樓以及地下建筑均需要按照一類防火標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

（一）總平面設(shè)計(jì)

在建筑5m到10m區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)寬度為4m的環(huán)形消防車通道，其中主出入口對應(yīng)的廣場區(qū)域消防車通道為隱形通道，通道外觀與廣場保持一致，承載力等方面按照消防車通道的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目當(dāng)中，辦公塔樓以及辦公公寓綜合樓之間的最短距離需要達(dá)到13m以上。三棟主體建筑均需要沿一個長邊或周邊長度的1/4且不小于一個長邊長度的底邊布置消防車登高操作場地。鑒于建筑總高度超過了50m，因此場地長度和寬度要求分別為20m和10m，每層建筑需要配置用于消防救援的窗口，窗口高度不低于1m且間距不應(yīng)超過20m。消防通道與建筑之間的綠化區(qū)域不宜種植高度較高的植物，以保證消防登高的撲救面能夠達(dá)到13m的標(biāo)準(zhǔn)。

（二）商業(yè)樓設(shè)計(jì)

案例商業(yè)樓共5層，由于單層高度較高，因此需要按照高層建筑的消防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。商業(yè)樓的消防設(shè)計(jì)為走道、樓梯以及疏散門的凈寬指標(biāo)W≥100人/m；1層到3層為商業(yè)層，每個消防防火分區(qū)的建筑面積不超過4000m2；電影院采用耐火極限不低于2h的防火隔墻和1h的不燃性樓板與其他部位分隔，單獨(dú)劃分為1個防火分區(qū)且設(shè)置一部獨(dú)立疏散樓梯；兒童活動區(qū)設(shè)置2部獨(dú)立疏散樓梯[4]。疏散門、安全出口、疏散走道以及樓梯的總凈寬度按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，1層到2層每百人疏散寬度不低于065m；3層以及地下1層到2層不低于075m；地下3層到4層不低于1m。1層對外疏散通道按照最高標(biāo)準(zhǔn)每百人不低于1m進(jìn)行規(guī)劃。4層餐飲分區(qū)采用了大宴會廳的形式，其中廚房區(qū)域靠外墻設(shè)置，使用20h防火隔墻與其他區(qū)域隔離，隔墻門洞為乙級防火門，餐飲區(qū)每個防火分區(qū)的面積不超過3000m2。餐飲分區(qū)的疏散寬度按照11倍座位數(shù)并綜合餐飲分區(qū)服務(wù)員數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。在5層會展區(qū)，每個防火分區(qū)的面積需要控制在3000m2以內(nèi)。按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)計(jì)要求，會展區(qū)疏散人數(shù)需要根據(jù)建筑面積和人員密度計(jì)算，其中人員密度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為075人/m2。商業(yè)樓共計(jì)設(shè)置17座防煙樓梯，東西墻外部設(shè)置8座，采用開放式室外樓梯結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在保證通風(fēng)防煙效果的同時(shí)，能夠降低建造成本。在商業(yè)樓內(nèi)，每個防火分區(qū)需要設(shè)置單獨(dú)的疏散通道以及單獨(dú)的樓梯前室，以滿足雙向疏散需求。每個防火分區(qū)的防火門均需要采用甲級防火門。每個防火分區(qū)的樓梯以及走廊寬度需按照14m的最小寬度以及前室凈寬中較小的數(shù)值計(jì)算[5]。

（三）辦公公寓綜合樓

辦公公寓綜合樓共計(jì)34層，其中2層至5層僅保留核心筒疏散樓梯及電梯管井，與商業(yè)區(qū)域完全分隔，供商業(yè)綜合體使用。從7層開始作為辦公區(qū)使用，該辦公7層以上為標(biāo)準(zhǔn)辦公樓。7層以下的設(shè)計(jì)按照商業(yè)樓要求設(shè)計(jì)，7層以上按照下述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[6]。商業(yè)體以上的標(biāo)準(zhǔn)辦公樓層為內(nèi)走廊，辦公區(qū)域沿走廊南北兩側(cè)布置，標(biāo)準(zhǔn)層每層建筑面積2625m2，其中辦公區(qū)面積1690m2。該樓南北兩個核心筒對稱設(shè)計(jì)，每層設(shè)置1個防火分區(qū)，設(shè)置2座防煙樓梯，每個防火分區(qū)的樓梯以及走廊寬度需要按照14m的最小寬度以及前室凈寬中較小的數(shù)值計(jì)算。辦公區(qū)域疏散寬度（單位：m）的計(jì)算公式為：

Wb=R/W）

公式當(dāng)中，R為辦公人數(shù)，計(jì)算方法為R=辦公區(qū)域面積/6（單位：人）。

辦公公寓綜合樓中7層和21層為避難層，經(jīng)過避難層的消防樓梯需要進(jìn)行分隔處理，避難層僅能通過避免樓梯進(jìn)入，樓梯的面積需要滿足5人/m2的凈面積標(biāo)準(zhǔn)。板樓兩個核心筒分別設(shè)置1臺貨梯，貨梯兼作消防電梯使用，消防電梯的升降速度為3m/s，按照該速度升降電梯能夠在1min內(nèi)抵達(dá)頂樓。

（四）辦公塔樓

辦公塔樓總計(jì)50層，從水平布局來看，該樓的長度、寬度均較小，需要按照獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。辦公塔樓除首層外，其他標(biāo)準(zhǔn)層的中央部分均為該樓的核心筒，辦公區(qū)域沿著基于核心筒的走廊靈活布置。辦公塔樓每層的建筑面積為2219m2，其中對應(yīng)辦公區(qū)域的面積為1300m2，每個標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置一個防火分區(qū)。2座防煙樓梯均設(shè)置在防火分區(qū)合用的前室，防火分區(qū)計(jì)算疏散區(qū)域面積時(shí)按照14m的最小寬度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。該設(shè)計(jì)模式較為緊湊，空間的利用效率更高[7]。

辦公區(qū)域疏散寬度（單位：m）的計(jì)算公式為：

Wb=R/W

公式中，R為辦公人數(shù)，計(jì)算方法為R=辦公區(qū)域面積/6（單位：人）。作為超高層建筑，辦公塔樓的7層、21層以及36層按照設(shè)計(jì)均為避難層，經(jīng)過避難層的消防樓梯需要進(jìn)行分隔處理，通過樓梯才能通過避難層，樓梯的面積需要滿足5人/m2的凈面積標(biāo)準(zhǔn)。辦公塔樓設(shè)置2臺貨梯，貨梯兼作消防電梯使用，消防電梯的升降速度為4m/s，按照該速度升降電梯能夠在1min內(nèi)抵達(dá)頂樓。

（五）首層設(shè)計(jì)

建筑物的首層作為疏散層使用。首層設(shè)計(jì)與以上各層的主要差異除首層包含多個用于輸送的出入口外，相對獨(dú)立的商鋪均設(shè)立了單獨(dú)的對外出口。另外，通往2層以上的樓梯同樣需要利用首層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一疏散[8]。首層疏散的主要困難在于疏散樓梯向外的通道設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。商業(yè)體的進(jìn)深較深，寬度較大，使得建筑中部分區(qū)域處于中央部分，這部分空間在商業(yè)體中大都作為辦公區(qū)域使用，大部分情況下辦公區(qū)域人員密度均高于外側(cè)商場區(qū)域。為保證辦公區(qū)域人員的快速輸送，設(shè)計(jì)時(shí)辦公區(qū)域設(shè)置了非靠外墻的防煙樓梯，辦公區(qū)域工作人員能夠由防煙樓梯疏散。考慮到首層防煙樓梯的出口同樣位于樓層中心位置，為防止火勢蔓延較快對首層的疏散造成影響，首層需要設(shè)置亞安全區(qū)，即首層擴(kuò)大防煙樓梯間前室，通過使用防火墻將內(nèi)部防煙樓梯出口與首層出口直接相連，讓通過內(nèi)部防煙樓梯輸送的人員同樣能夠保證安全。

（六）中庭空間設(shè)計(jì)

中庭是貫穿商業(yè)樓的內(nèi)部挑空空間，中庭與室外連通但同時(shí)處于半隔離的狀態(tài)。在當(dāng)前的商業(yè)體設(shè)計(jì)中，中庭已經(jīng)成為使用較為普遍的結(jié)構(gòu)。案例建筑中庭的面積為324m×135m，高度為303m，周圍通道的高度為48m，中庭與商業(yè)樓連接區(qū)域，每層每側(cè)設(shè)置一對扶梯。在商業(yè)樓中，中庭空間采用了耐火極限超過30h特級防火卷簾門，出現(xiàn)火災(zāi)后通過消防卷簾門中庭可以完全封閉，避免火災(zāi)通過中庭快速擴(kuò)散。

（七）地下空間設(shè)計(jì)

建筑地下空間共計(jì)4層，其中1層為商業(yè)層并與地鐵對接，2層到4層主要功能為地下車庫以及設(shè)備室。根據(jù)消防設(shè)計(jì)要求，地下空間防火分區(qū)的面積不超過1000m2。整個地下空間均使用自動滅火系統(tǒng)滿足滅火需求，車道通行區(qū)域，防火分區(qū)采用了耐火極限超過30h特級防火卷簾門，地下空間的疏散密度不超過06人/m2。

結(jié)語

超高層城市商業(yè)綜合體是城市發(fā)展過程中逐步形成的產(chǎn)物。隨著建筑內(nèi)部空間的擴(kuò)展，建筑消防防火的難度不斷提高，較大的內(nèi)部空間以及復(fù)雜的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得原有的消防設(shè)計(jì)逐步無法滿足此類建筑的消防需求。為滿足超高層建筑消防安全需求，在積極優(yōu)化消防技術(shù)、升級消防設(shè)備的同時(shí)，在消防設(shè)計(jì)中需要根據(jù)大型建筑內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)，通過靈活設(shè)置亞安全區(qū)以及臨時(shí)性安全通道等措施，使建筑的消防安全得到滿足。

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作者簡介：

黃明（1992— ），男，漢族，江西撫州人，本科，一級注冊消防工程師，研究方向：建筑防火、消防設(shè)施。