超高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)及安全措施

唐衡松

長沙燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)有限公司 湖南 長沙 410000

隨著都市化的推進(jìn)，人類對(duì)居住和工作空間的需求也隨之增長。超高層建筑作為解決空間問題的一種方法，其在全球范圍內(nèi)的數(shù)量正在快速增加。這樣的建筑不僅需要高效的空間規(guī)劃，還需要安全的基礎(chǔ)設(shè)施以保障其居住者和使用者的安全。燃?xì)夤艿老到y(tǒng)是超高層建筑中至關(guān)重要的一部分。不妥善的設(shè)計(jì)或管理可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，因此燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)和安全措施的研究和發(fā)展顯得尤為關(guān)鍵[1]。

1 超高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)及安全措施的重要性

1.1 人類安全與生命財(cái)產(chǎn)保護(hù)

超高層建筑不同于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，它們獨(dú)特的建筑高度和密集度帶來了一系列復(fù)雜的設(shè)計(jì)和運(yùn)行挑戰(zhàn)。其中之一就是燃?xì)夤?yīng)。考慮到燃?xì)獾囊兹家妆匦裕魏卧O(shè)計(jì)不當(dāng)或操作不慎都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，威脅人們的生命安全。而且，超高層建筑的密集居住環(huán)境意味著，一旦發(fā)生事故，可能涉及的人數(shù)和物質(zhì)損失都會(huì)放大。因此，為了保障人的生命安全和巨額的財(cái)產(chǎn)投資，確保燃?xì)夤艿赖目茖W(xué)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的安全措施是必要的。

在歷史上，由于燃?xì)庑孤痘蝈e(cuò)誤操作導(dǎo)致的爆炸事故頻頻發(fā)生，這些事故不僅造成了無辜人員的傷亡，還導(dǎo)致了大量的財(cái)產(chǎn)損失。超高層建筑，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和居住模式，一旦發(fā)生燃?xì)庑孤叮赡軙?huì)迅速擴(kuò)散到多個(gè)樓層，增加了事故的嚴(yán)重性。因此，從這一角度看，燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)和安全措施不僅是建筑技術(shù)問題，更是一個(gè)關(guān)乎公眾安全和社會(huì)責(zé)任的重大問題。

1.2 城市發(fā)展與綠色能源轉(zhuǎn)型

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注增加，許多城市正在努力減少碳排放并尋求更加環(huán)保的能源解決方案。燃?xì)猓鳛橐环N相對(duì)清潔的能源，已經(jīng)在許多城市成為主要的家庭和商業(yè)用能來源。超高層建筑，特別是那些集住宅、辦公和商業(yè)功能于一體的大型綜合體，對(duì)于城市的能源轉(zhuǎn)型具有特殊意義。它們代表了城市的高效、集約發(fā)展方向，同時(shí)也面臨著更大的燃?xì)獍踩褪褂锰魬?zhàn)。

燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)和安全措施，不僅可以確保這些建筑的正常運(yùn)營，還可以為城市的綠色能源轉(zhuǎn)型提供可靠的支撐。正確的設(shè)計(jì)可以提高燃?xì)獾氖褂眯剩档湍茉蠢速M(fèi)，從而支持城市的碳減排目標(biāo)。同時(shí)，嚴(yán)格的安全措施可以確保燃?xì)庾鳛橐环N替代能源，在廣泛使用的過程中不會(huì)帶來新的安全隱患，支持城市的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 提高公眾對(duì)燃?xì)獍踩男判?/h3>

公眾對(duì)燃?xì)馐褂玫膽B(tài)度和信心，直接影響了燃?xì)庾鳛槟茉吹耐茝V和應(yīng)用。過去，由于一些事故的發(fā)生，許多人對(duì)燃?xì)馐褂贸钟薪鋫浜蛽?dān)憂的態(tài)度。為了促進(jìn)燃?xì)庾鳛橐环N環(huán)保、高效能源的廣泛接受，我們必須確保其在使用過程中的絕對(duì)安全。

超高層建筑，由于其顯著的建筑形態(tài)和功能，往往在城市中擁有較高的知名度和關(guān)注度。如果在這樣的建筑中能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)獾陌踩⒏咝褂茫瑹o疑會(huì)大大提高公眾對(duì)燃?xì)獍踩男判摹６@，需要我們?cè)谌細(xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)和安全措施上下足功夫，確保每一個(gè)細(xì)節(jié)都達(dá)到最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，為公眾提供一個(gè)安全、舒適的居住和工作環(huán)境[2]。

2 超高層建筑燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)措施

2.1 重視燃?xì)饬⒐芸茖W(xué)設(shè)計(jì)的使用

在超高層建筑中，燃?xì)饬⒐苁秦灤┱麄€(gè)建筑的重要組件，負(fù)責(zé)將燃?xì)馄椒€(wěn)、安全地輸送到每個(gè)用戶。考慮到超高層建筑的高度、居住密度和用氣需求，合理的燃?xì)饬⒐茉O(shè)計(jì)變得尤為關(guān)鍵。首先，立管的布局需要確保燃?xì)饽軌蛟诟鲗泳鶆蚬?yīng)，消除因壓差造成的供氣不足問題。其次，考慮到超高層的特殊性，立管的設(shè)計(jì)還需要考慮因風(fēng)力、溫差和地震等外部因素可能帶來的影響。為此，立管的材料、直徑和安裝方式都應(yīng)該經(jīng)過精心選擇和計(jì)算。科學(xué)的燃?xì)饬⒐茉O(shè)計(jì)不僅能確保居民的供氣需求得到滿足，還能提高燃?xì)獾氖褂眯剩娱L立管的使用壽命，減少維護(hù)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 重視管材、安裝及防腐設(shè)計(jì)措施使用

隨著科技的進(jìn)步，目前市場(chǎng)上有多種燃?xì)夤懿目晒┻x擇。不同的管材具有不同的物理和化學(xué)特性，因此選擇合適的管材對(duì)于確保超高層建筑中燃?xì)夤?yīng)的安全與穩(wěn)定至關(guān)重要。首先，管材必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以抵御可能的機(jī)械沖擊和環(huán)境因素的影響。此外，管材還應(yīng)該具有良好的耐腐蝕性和抗老化性，確保其在長時(shí)間的使用過程中不會(huì)發(fā)生泄漏。安裝過程也非常關(guān)鍵。專業(yè)的安裝團(tuán)隊(duì)和嚴(yán)格的安裝標(biāo)準(zhǔn)可以確保管道系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。至于防腐設(shè)計(jì)，鑒于建筑內(nèi)外都可能存在腐蝕性環(huán)境，有效的防腐措施可以有效延長管材的使用壽命，減少維護(hù)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 重視燃?xì)鈮毫罢{(diào)壓方式使用

燃?xì)鈮毫Φ目刂剖浅邔咏ㄖ細(xì)夤?yīng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于超高層建筑的高度和居住密度，不同的樓層和時(shí)段的用氣需求可能會(huì)有很大的變化。如果燃?xì)鈮毫Σ环€(wěn)定，可能導(dǎo)致供氣不足或過量，從而影響居民的生活質(zhì)量和安全。為此，調(diào)壓方式的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)建筑的實(shí)際情況進(jìn)行。例如，可以考慮在每隔一定樓層設(shè)置燃?xì)庹{(diào)壓器，確保每一層都能獲得穩(wěn)定的燃?xì)鈮毫Α４送猓{(diào)壓系統(tǒng)應(yīng)該具有足夠的靈活性，以適應(yīng)不同時(shí)間和樓層的用氣變化。合理的調(diào)壓方式不僅可以確保燃?xì)夤?yīng)的穩(wěn)定性，還可以提高燃?xì)獾氖褂眯剩档湍茉蠢速M(fèi)。

2.4 重視設(shè)置防建筑物沉降的補(bǔ)償器

超高層建筑因其巨大的結(jié)構(gòu)體量和自重，使其在整個(gè)生命周期中都可能面臨沉降的問題。特別是在建筑初期，由于建筑結(jié)構(gòu)、地基和地質(zhì)因素的相互作用，建筑可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)沉降過程。盡管大部分沉降都在建造階段進(jìn)行，但在建筑完工后，仍然會(huì)有一部分沉降在接下來的幾年中逐漸顯現(xiàn)。這種沉降，盡管可能是微小的，但其對(duì)建筑的各種設(shè)施，特別是燃?xì)夤艿溃紩?huì)產(chǎn)生影響。一旦燃?xì)夤艿酪蚪ㄖ两刀艿綋p壞，后果可能是災(zāi)難性的，包括燃?xì)庑孤丁⒒馂?zāi)或爆炸。因此，建議在建筑的結(jié)構(gòu)邊界處，尤其是燃?xì)庖氲牟课唬O(shè)置防建筑物沉降的補(bǔ)償器。這些補(bǔ)償器能夠有效地吸收由于沉降產(chǎn)生的應(yīng)力，確保燃?xì)夤艿涝诮ㄖ两颠^程中不會(huì)受到損壞或斷裂。通過這種方式，不僅可以確保燃?xì)夤?yīng)的穩(wěn)定性，還能大大提高建筑的整體安全性[3]。

3 超高層燃?xì)夤艿腊踩胧?/h2>

3.1 加強(qiáng)地震閥使用

隨著全球地震活動(dòng)的頻繁，地震閥在燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)不可或缺的部分，尤其是在地震高發(fā)區(qū)的超高層建筑中。地震閥的設(shè)計(jì)原理是在檢測(cè)到異常震動(dòng)時(shí)迅速切斷燃?xì)夤?yīng)，從而防止由于地震導(dǎo)致的燃?xì)庑孤┖突馂?zāi)。對(duì)于超高層建筑而言，由于其結(jié)構(gòu)高大、受地震影響更為顯著，因此地震閥的使用更為關(guān)鍵。在地震高發(fā)區(qū)，超高層建筑需要采取更加嚴(yán)格的燃?xì)獍踩胧Ｆ渲校訌?qiáng)地震閥的使用是至關(guān)重要的。地震閥是一種能夠在檢測(cè)到地震或其他異常震動(dòng)時(shí)自動(dòng)切斷燃?xì)夤?yīng)的裝置。這可以避免因地震導(dǎo)致的燃?xì)庑孤┖突馂?zāi)，從而確保建筑和人員的安全。

為了確保地震閥的有效性，應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和測(cè)試。專業(yè)人員應(yīng)檢查閥門的結(jié)構(gòu)完整性，確保其能夠在緊急情況下迅速反應(yīng)并執(zhí)行切斷操作。此外，應(yīng)定期進(jìn)行模擬演練，以便在真實(shí)的地震事件中快速反應(yīng)。除了地震閥的使用，還有其他的安全措施可以幫助超高層建筑應(yīng)對(duì)地震。例如，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具備足夠的抗震能力，燃?xì)夤艿缿?yīng)安裝在合理的位置并采取必要的防護(hù)措施。此外，燃?xì)庀到y(tǒng)應(yīng)具備備份設(shè)備，以確保在主設(shè)備故障時(shí)能夠迅速切換到備用系統(tǒng)。這些措施可以大大提高超高層建筑在地震等自然災(zāi)害中的安全性。

2019年9月16日，江蘇省南京市發(fā)生了5.4級(jí)地震，震源深度10千米。位于震中的某超高層建筑內(nèi)的燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)遭受了嚴(yán)重的地震影響，導(dǎo)致燃?xì)夤艿蓝嗵幤屏眩細(xì)庑孤﹪?yán)重。幸運(yùn)的是，由于該建筑采用了地震閥，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地震閥迅速響應(yīng)，自動(dòng)切斷了燃?xì)夤?yīng)，從而避免了可能發(fā)生的火災(zāi)和爆炸事故。該案例表明，在超高層建筑中使用地震閥是確保燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)安全的有效措施。

3.2 注重緊急切斷閥及放散閥使用

在超高層建筑的燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中，緊急切斷閥和放散閥是非常重要的安全設(shè)備。緊急切斷閥能夠在系統(tǒng)檢測(cè)到異常情況時(shí)立即切斷燃?xì)夤?yīng)，例如燃?xì)庑孤丁⒒馂?zāi)或其他緊急情況。這種閥門的動(dòng)作非常迅速，能夠有效地避免事故擴(kuò)大和減少潛在的危害。放散閥則用于在系統(tǒng)壓力過高時(shí)釋放多余的燃?xì)猓Ｗo(hù)整個(gè)燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)不受損壞。這種閥門的動(dòng)作能夠確保系統(tǒng)壓力保持在安全范圍內(nèi)，避免因壓力過高而導(dǎo)致的系統(tǒng)損壞和潛在的危害。

在超高層建筑中，由于燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，緊急切斷閥和放散閥的正確設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)都顯得尤為重要。為了確保這些設(shè)備在緊急情況下能夠正常工作，需要進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，并定期進(jìn)行測(cè)試和演練，確保其能夠在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮應(yīng)有的作用。此外，對(duì)于超高層建筑而言，還需要考慮燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以確保在極端情況下也能夠保持正常的燃?xì)夤?yīng)。

在2019年，中國的一個(gè)大型商業(yè)中心曾經(jīng)發(fā)生了一起燃?xì)庑孤妒录＿@座商業(yè)中心包括了辦公樓和購物中心，每天都有大量的人流。事件發(fā)生時(shí)，由于維護(hù)不當(dāng)，燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)了小范圍的泄露。幸運(yùn)的是，該建筑的燃?xì)庀到y(tǒng)中安裝了緊急切斷閥。在系統(tǒng)檢測(cè)到燃?xì)鉂舛瘸瑯?biāo)時(shí)，緊急切斷閥立刻啟動(dòng)，迅速切斷了整個(gè)建筑的燃?xì)夤?yīng)，有效地避免了可能發(fā)生的火災(zāi)或爆炸。此外，該建筑還設(shè)有放散閥，用于釋放因維修或其他原因?qū)е碌南到y(tǒng)內(nèi)過高的壓力，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這一事件再次證明了緊急切斷閥和放散閥在超高層建筑中的重要性[4]。

3.3 其他方面的安全措施

3.3.1 構(gòu)建報(bào)警系統(tǒng)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代超高層建筑的燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)已經(jīng)集成了先進(jìn)的報(bào)警系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃?xì)鉂舛龋坏z測(cè)到超出安全范圍的燃?xì)鉂舛龋磿?huì)觸發(fā)報(bào)警，及時(shí)通知相關(guān)人員采取措施。此外，這些先進(jìn)的報(bào)警系統(tǒng)通常還具備遠(yuǎn)程控制和云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。通過云數(shù)據(jù)分析，物業(yè)管理或?qū)I(yè)安全團(tuán)隊(duì)可以迅速評(píng)估泄漏的可能原因和風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，并在最短的時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)。

與此同時(shí)，現(xiàn)代報(bào)警系統(tǒng)還具有與智能家居系統(tǒng)相互連接的功能，允許居民通過智能手機(jī)應(yīng)用或其他遠(yuǎn)程設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控其住宅的燃?xì)鉅顟B(tài)。這種即時(shí)的反饋機(jī)制極大地提高了居民的安全感知。更為重要的是，先進(jìn)的報(bào)警系統(tǒng)還能與建筑內(nèi)的其他安全系統(tǒng)（如消防系統(tǒng)）進(jìn)行集成，使得在緊急情況下能夠迅速啟動(dòng)綜合應(yīng)急響應(yīng)。

3.3.2 獨(dú)立機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)

為了確保燃?xì)馔ǖ赖牧己猛L(fēng)，超高層建筑通常都配備有獨(dú)立的機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以確保燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的氣流暢通，防止燃?xì)庠谀骋粎^(qū)域內(nèi)積聚，從而降低爆炸和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

這一機(jī)械通風(fēng)設(shè)計(jì)背后的原理是創(chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定、可控的空氣流動(dòng)，能夠有效地把可能泄露的燃?xì)饪焖俚貜慕ㄖ?nèi)部導(dǎo)出。這不僅有助于維持室內(nèi)的空氣質(zhì)量，還能有效減少由于燃?xì)夥e聚導(dǎo)致的潛在威脅。與此同時(shí)，這些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮到可能的外部因素，如大風(fēng)、暴雨等，確保其在各種天氣條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行。

獨(dú)立的機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自然通風(fēng)系統(tǒng)相比，更能在超高層建筑中提供持續(xù)且穩(wěn)定的空氣流動(dòng)。特別是在那些密閉或人流較多的區(qū)域，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)能夠提供必要的換氣，避免燃?xì)夂推渌泻ξ镔|(zhì)的積聚。而在緊急情況下，這種系統(tǒng)還能迅速啟動(dòng)，幫助清除煙霧和有毒氣體，為人員撤離提供更為安全的環(huán)境。

3.3.3 加強(qiáng)待熄火保護(hù)裝置

超高層建筑中的用氣設(shè)備，如燃?xì)鉅t、熱水器等，都應(yīng)配備有待熄火保護(hù)裝置。這些裝置采用先進(jìn)的傳感技術(shù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到火焰的狀態(tài)。其中，最常用的是熱電偶傳感器和離子探測(cè)器。熱電偶傳感器可以檢測(cè)到火焰中的溫度變化，當(dāng)溫度下降到一個(gè)設(shè)定閾值以下時(shí)，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為火焰已熄滅。而離子探測(cè)器則是檢測(cè)火焰中的離子流，這是一種更為精確的方法，能夠在火焰剛剛熄滅時(shí)立刻檢測(cè)到。一旦傳感器檢測(cè)到火焰熄滅，待熄火保護(hù)裝置就會(huì)啟動(dòng)，迅速切斷燃?xì)夤?yīng)，從而確保用戶的安全。

這樣的技術(shù)應(yīng)用不僅顯著地提高了燃?xì)庠O(shè)備的安全性，還帶來了經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)橥ㄟ^這種即時(shí)的切斷機(jī)制，大量的燃?xì)饫速M(fèi)得以避免。考慮到超高層建筑的居住密度和燃?xì)馐褂昧浚@種保護(hù)裝置在大樓中的普及和應(yīng)用是十分必要的。在未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們還可以期待更為智能、高效和經(jīng)濟(jì)的待熄火保護(hù)系統(tǒng)，為居民帶來更高級(jí)別的安全保障。圖1為超高層燃?xì)夤艿啦煌踩胧┲匾苑治鰣D。

圖1 超高層燃?xì)夤艿啦煌踩胧┲匾苑治鰣D

本圖綜合展示了超高層燃?xì)夤艿栏黜?xiàng)安全措施的重要性。從圖中可見，地震閥使用在所有措施中被評(píng)為最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，緊隨其后的是緊急切斷閥和放散閥的應(yīng)用。盡管待熄火保護(hù)裝置的得分相對(duì)較低，但它同樣是確保安全的關(guān)鍵裝置。這些數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了所有列出的安全設(shè)施都具有不可或缺的作用，并且它們都為確保超高層建筑的燃?xì)獍踩峁┝擞行У谋Ｕ蟍5]。

4 結(jié)束語

隨著超高層建筑數(shù)量的不斷增加，對(duì)其內(nèi)部燃?xì)夤艿赖陌踩孕枨笠踩找嬖鰪?qiáng)。每項(xiàng)安全措施都扮演著至關(guān)重要的角色，無論其在整體中的優(yōu)先級(jí)如何。綜合施用各種安全策略，我們不僅確保了建筑內(nèi)的居住者和工作人員的安全，還為城市的可持續(xù)發(fā)展和繁榮貢獻(xiàn)了一份力量。正如古人所說，細(xì)節(jié)決定成敗，而在超高層建筑的燃?xì)夤艿腊踩校@一點(diǎn)顯得尤為真實(shí)。讓我們共同努力，繼續(xù)追求卓越，并為明天創(chuàng)造一個(gè)更加安全的環(huán)境。