浅析超高层建筑防火设计问题及措施

浅析超高层建筑防火设计问题及措施

刘俊

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摘要：我国建筑工程设计中防火与疏散设计是重中之重，随着中国城市化进程水平的迅速增加，城市建筑密度越来越大，建筑高度越来越高，功能越来越复杂，这都给建筑防火设计提出了更高的要求，完备的防火设计能提高建筑的使用寿命，保障人民的生命财产安全。基于此，本文从超高层建筑设计中的防火问题入手，对超高层建筑消防设计进行简单分析。

关键词：超高层建筑；防火设计；

引言

超高层建筑存在火势发展迅速，火灾蔓延快，人员疏散困难，一旦发生火灾扑救难度极大等问题。相关设计人员唯有结合实际情况，从源头出发，在遵守相关规范的基础上，不断探索研究，对现有问题进行积极的优化改进，才能更好地促进超高层建筑消防设计的不断进步，进而降低火灾风险[1]。

1、超高层建筑的定义

1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义。并规定40层以上高度100米以上的建筑为超高层建筑。在我国现行的《建筑设计防火规范》中对高层建筑防火要求做了严格规定，而对超过100m的建筑除了遵守一般高层建筑通用的防火规定外而外提出了更高的防火规定，而对于超过250m的建筑，除了采取特殊防火要求外，更需要提交国家消防主管部门组织专题研究论证。

2、超高层建筑存在的火灾风险

2022年9月16日下午，位于湖南长沙芙蓉区建筑高度218米的中国电信大厦发生火灾，数十层楼体燃烧剧烈，火灾造成数以亿计的经济损失。2021年9月10日，住建部印发就《关于加强超高层建筑规划建设管理的通知(征求意见稿)》公开征求意见的通知，征求意见稿提到，从严控制建筑高度。城区常住人口300万人口以下城市严格限制新建150米以上超高层建筑，不得新建250米以上超高层建筑。可见超高层建筑火灾危险性极高，一旦发生火灾，后果不堪设想。

超高层建筑往往电气化程度高，使用人员多，功能复杂，可燃物多，火灾发生率高。在火灾发生时通过建筑电梯井、设备管井、排气道、中庭等极易形成烟囱效应，实验证明烟气竖向扩散速度为3～4m/s，100m的高层建筑在25～35m/s左右，烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层，与此同时，火势也将迅速向上蔓延，引燃各个楼层，形成立体火灾，造成严重后果。在火灾发生的情况下，普通电梯自动停至一楼禁止人员使用，消防电梯仅供消防员扑灭火灾使用，大量停留人员仅通过竖向楼梯进行疏散，疏散距离较远，通过相关调查研究表明，在相关的消防队伍测试中，经验丰富的消防队员若想从离地150米的高空到地面的时间要长达15分钟，建筑中使用人员多是未经训练，且可能对建筑环境不熟悉的普通人，而烟气和火源传播蔓延的速度却很快，同时在人员疏散的过程与烟气和火源的传播方向是相互对立的，使得超高层建筑在发生火灾时人员疏散难度相当大。由于超高层建筑高度的特殊性，对于消防救援装备、消防设施的建立与维护的要求更高，现有消防装备难以满足超高层建筑的灭火需求，目前消防登高车最大救援高度约为100米，超高层建筑发生火灾时，消防用水量较大，且经过灭火演练测试，三辆大功率消防车串联，通过水泵接合器供水，高度只能达到160米，通过水带直接供水，高度只有150米，而在我国消防直升机的使用尚未普及。因此，超过150米的楼层几乎只能靠自身的被动防火及内部自身的消防设施来保障，外部手段收效甚微。这都是造成超高层建筑火灾危险性大，难以救援的重要原因。

3建筑设计中建筑防火设计要点分析

结合上文内容，我们可以知道超高层建筑发生火灾的重大危害和影响，在超高层设计过程中，要注重从源头入手，从根源处降低火灾发生的可能，对超高层建筑的火情要早防范、早发现、早处置，而具体的处理和解决措施主要有以下几点。

3.1总平面布局

在超高层建筑设计中，总平面布局的合理性是降低超高层火灾危害的第一道保障，首先在总平面设计中应根据消防救援需求和可能发生火灾的情况进行优化布局。首先需要保障超高层建筑与周围建筑之间安全的防火间距，按现行的《建筑设计防火规范》，高层建筑间的防火间距不小于13m，高层与多层之间防火间距为9m，且当超高层建筑满足规范所规定的允许减小防火间距条件时，仍不允许减小。保证超高层建筑发生火灾时，火势不会蔓延至其他建筑，且减小火灾发生时建筑倒塌所带来的风险。其次需要在总平面设计之初预留出足够的消防通道，以保障消防车及消防人员的及时到达性。同时在沿建筑一个长边或者不小于建筑周长的1/4布置消防登高操作场地，一般来说消防登高操作场地需要离建筑外边5~10米，且此范围内裙房进深≤4m，才能满足消防登高车的通行和救援要求。

3.2优化防火分区设计

建筑防火技术在民用建筑设计中的有效应用主要体现在防火分区的设计上。防火分区是指采用防火分隔设备划分的、能在一定时间内阻止火势向其他建筑部分蔓延的局部区域(空间单元)。防火分区通常分为竖向和水平两种形态,常见的防火分隔设备有防火墙、防火门以及防火卷帘。如果发生火灾,防火分区的这些分隔设备将迅速隔断烟气的传播流动和火势的蔓延,从而为后续人员撤离和消防救援工作提供良好的环境条件,提高人员生存率，降低灭火救援难度。因此,相关设计人员务必熟练掌握建筑防火技术以及民用建筑防火设计规范,着重提升民用建筑防火分区的科学性和规范性。

3.3安全疏散通道

疏散通道用于疏散人群。对于结构复杂的建筑而言，特别是超高层建筑，在设计之初需要全面的考虑安全通道的设计和疏散路线的规划，使建筑内部人员快速疏散到安全区域。超高层建筑楼梯间作为疏散通道设计重要组成部分，需设置防烟前室，且需要采用加压送风系统，保证楼梯间及前室对外部空间为正压，避免大量人群涌入前室及楼梯间时，由于气压差导致烟雾倒灌，影响楼梯间内疏散人员的视线，吸入过多烟气导致窒息。疏散楼梯的设置还需根据建筑的平面布局合理均匀布置，避免内部人员只有一个方向疏散。此外，超高层建筑在设计时需考虑避难层的设置，首先避难层应考虑上部使用人员5人每平米的安全避难面积要求，其次一方面需要保证首个避难层和地面以及避难层之间高度最大差距不可低于50m，确保救援需要得到满足，另一方面避难层和消防楼梯间设计要满足建筑实际需求。进入避难层的防烟楼梯间需实行错位设计，让人员疏散时经过避难层再向下一层疏散，避免疏散人员错过避难层，降低疏散人员逃生几率。

3.4排烟设计

排烟设计是建筑防火系统的重要组成部分，完备的排烟设计能有效延长建筑内部人员逃生时间，提高火灾发生时建筑内部人员存活率。众所周知，物体燃烧会产生大量烟雾，浓烟会阻挡人员视线，甚至昏迷，因此，必须重视对排烟系统的设计。目前，建筑排烟系统主要有两种类型：自然排烟系统和机械排烟。前者是通过外窗让烟雾自行排放，虽然可以节省成本但效果不明显，一旦发生火灾，会受到多种因素干扰，如建筑内部结构、风向风速等，烟雾很有可能无法快速排出。相比之下，机械排烟系统受外在因素影响较小，可以有效排出烟雾。综上所述，设计人员要统筹兼顾，结合建筑特点，充分考虑各方面因素，设计出最优的排烟方案。

结语

总之，在现阶段超高层民用建筑设计中，实施建筑防火设计所涉及到的管控内容相对较多，设计师应当参照当前消防安全法律法规，以及对应的设计管控策略，合理合规的落实消防设计内容，保障整个建筑防火标准要求。同时，设计师还需要采取顶层设计策略，结合当前建筑行业的发展形式，优化现有的防火设计，秉承经济、高效、安全的设计原则，提高整个建筑物的消防安全管控水平[4]。

参考文献

[1]李欣.超高层建筑设计要点分析[J].城市住宅,2021,28(08):117-118.

[2]张忠华.超高层建筑防火设计存在的问题以及解决措施[J].消防界(电子版),2021,7(10):73-74.

[3]谭佩芝.浅析超高建筑防火设计注意事项[J].低碳世界,2017,(11):137-138.

[4]侯汉成.关于超高层建筑防火设计的几点思考[J].消防界(电子版),2016,(02):68-69.