佛山鋼構(gòu)淺議超高層修建的消防安全特性及防火設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：[2015-1-4] 查看次數(shù)：6753
佛山鋼構(gòu)淺議超高層修建的消防安全特性及防火設(shè)計(jì) 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超高層修建已從最初的鳳毛麟角而逐步普及。中國(guó)的改革開放帶來了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的蓬勃發(fā)展，城市建設(shè)日新月異，但這一期間的火災(zāi)明顯地出現(xiàn)了嚴(yán)峻化的趨勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，l991年至2000年十年間，全國(guó)共發(fā)作火災(zāi)888485起，死24564人，傷43422人，直接財(cái)產(chǎn)損失116.4億元。這四項(xiàng)數(shù)字分別占建國(guó)50年火災(zāi)總數(shù)的25.8%、14.7%、13.6%和58.8%，凸顯了包括超高層修建在內(nèi)的新的消防安全疑問的嚴(yán)峻性，急需對(duì)傳統(tǒng)的消防手段進(jìn)行改革，以滿意新時(shí)代形勢(shì)的需求。 一、超高層修建的定義與分類 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人員迅速增加，用地緊張的困境日益突出，超高層修建可以更充分地使用有限空間，節(jié)約土地，通過集中布設(shè)地上、地下的各種管線而下降市政項(xiàng)目的投資。并且超高層修建匯集了城市在修建、構(gòu)造、機(jī)械設(shè)備、修建材料和施工技術(shù)等一切科技的最高成就，表現(xiàn)了城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)文化程度和現(xiàn)代化步伐，許多超高層修建更是成為了一個(gè)城市或地區(qū)的重要景觀和地標(biāo)。此外，超高層修建面積大，將多種功用，如辦公、旅館、公寓和購(gòu)物綜合在一座修建里，方便了人們的生活。 中國(guó)的修建規(guī)范中并沒有明確的規(guī)則“超高層修建”的定義，而是把修建高度超越24米的公共修建和十層及十層以上的居住修建均視為“高層民用修建”。1972年，在美國(guó)賓夕法尼亞洲伯利恒市召開的國(guó)際高層修建會(huì)議對(duì)高層修建的定義取得了較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，把高層修建區(qū)分為四類：第一類高層修建：9～16層（最高到50m）；第二類高層修建：17～25層（最高到75m）；第三類高層修建：26～40層（最高到100m）；第四類超高層修建：40層以上（高度在100m以上）。中國(guó)《高層民用修建設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)超高層雖無明確規(guī)則，但對(duì)于高度超越100m，層數(shù)超越32層的修建在流亡層、停機(jī)坪、消防水壓、救活設(shè)施、正壓排煙及火災(zāi)主動(dòng)報(bào)警方面都有特殊的要求。 二、超高層修建的消防安全特點(diǎn) 超高層修建作為一個(gè)地區(qū)和城市的象征，建造耗資巨大，觸及修建、構(gòu)造、設(shè)備、防火、交通、動(dòng)力、環(huán)境等一系列的疑問，是一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、科技、美學(xué)的綜合結(jié)晶。但是，由于這種修建物高度高、人員多、設(shè)備及管線系統(tǒng)雜亂，火災(zāi)事故的危險(xiǎn)大，在天然災(zāi)害（地震、強(qiáng)風(fēng)）、內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)故障事故、人為火災(zāi)等難以抗拒或防范的情況下，一旦發(fā)作火災(zāi)，分散與補(bǔ)救都好不容易，將直接威脅著生命財(cái)產(chǎn)安全，因此火災(zāi)是超高層修建的頭號(hào)大敵，其消防安全成為不可避免的首要疑問之一。 （一）功用用途雜亂、點(diǎn)火源多 超高層修建主體修建高、功用雜亂，大多數(shù)主體修建底層建有裙樓，作為商場(chǎng)、餐飲、娛樂等商業(yè)功用使用，主體修建多數(shù)作為住宅、辦公、賓館等使用。并且超高層修建的用電設(shè)備種類多，數(shù)量大，超載、短路、發(fā)作小火花的表象增多；車庫停車多、儲(chǔ)油量大；流動(dòng)人員多，吸煙人多；雷擊表象、周圍環(huán)境飛火等也是超高層修建可能發(fā)作火災(zāi)的點(diǎn)火源，火災(zāi)荷載密度大。 （二）豎向管井多、可燃物集中，容易形成煙囪效應(yīng) 超高層修建內(nèi)部筆直的樓梯間、電梯井、管道井、電纜井、排氣道、垃圾道以及其它封堵不嚴(yán)密的各類豎向管井眾多，其陳設(shè)和裝修材料大多是可燃、易燃物品，一旦發(fā)作火災(zāi)，容易沿著這些豎向管井快速延伸。并且這些豎向管井猶如一座座高聳的煙囪，火災(zāi)時(shí)，容易形成煙囪效應(yīng)，助長(zhǎng)煙氣火勢(shì)的延伸。修建高度越高，煙囪效應(yīng)越強(qiáng)烈。實(shí)驗(yàn)資料證明，超高層修建中火災(zāi)煙氣沿著筆直樓梯間、電梯井等豎向井道筆直上升的速度達(dá)每秒3到4米，有時(shí)甚至可達(dá)每秒8米。 （三）安全分散艱難，人員密布，容易形成嚴(yán)重傷亡 40層以上超高層修建著火時(shí)，要使人員迅速分散到地面或流亡空間好不容易。由于火災(zāi)時(shí)客用電梯必須停止使用，消防電梯主要為消防隊(duì)員專用，消防云梯車的高度也有極限，所以樓梯間是人員筆直分散的唯一手段。但超高層修建的筆直分散距離長(zhǎng)，人員密布，分散時(shí)間也相應(yīng)大幅增加。據(jù)消防部分的測(cè)試，一名消防戰(zhàn)士從40層150米的位置下到修建的第一層需求十幾分鐘，那么普通人員或是老人、小孩等所需求的分散時(shí)間就會(huì)更長(zhǎng)。而煙氣的筆直流動(dòng)速度為2～4米/秒，在筆直方向1分鐘就可以延伸幾十層。人員的分散速度比煙氣流動(dòng)速度要慢超越100倍，并且分散方向與煙火延伸方向相反，進(jìn)一步增加了人員分散的艱難和危險(xiǎn)性，容易形成嚴(yán)重傷亡。 （四）火災(zāi)補(bǔ)救難度大，對(duì)裝備手段的要求高 超高層修建與普通修建比較，其火災(zāi)補(bǔ)救難度相對(duì)較大。由于城市高樓林立，缺乏地面消防行動(dòng)展開的場(chǎng)地，并且從國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的超高層修建來看，外墻大多采用玻璃幕墻，破碎后極易形成地面人員傷亡，并對(duì)破壞地面的消防車輛及供水器材，加上外墻采用固定窗，消防人員接近起火點(diǎn)非常艱難。此外，現(xiàn)有消防裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿意超高層修建的救活救援需求。當(dāng)前，消防登高車的最大救援高度約為100米。超高層修建發(fā)作火災(zāi)，救活用水量比較大，有時(shí)需求達(dá)到100升/秒以上。經(jīng)救活演練測(cè)試，三輛大功率消防車串聯(lián)，通過水泵結(jié)合器供水，高度只能達(dá)到160米，通過水帶直接供水，高度只要150米，而消防直升機(jī)沒有得到普遍應(yīng)用。因此，超越150m的樓層幾乎只能主要依托修建內(nèi)部自身的消防設(shè)施來保證，外部手段效果甚微。 此外，還有一個(gè)經(jīng)常被忽略的火災(zāi)危險(xiǎn)，即是超高層修建在施工期間的消防安全疑問。超高層修建的施工周期一般都較長(zhǎng)，施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)動(dòng)火多，用電量大，易燃、可燃材料集中。同時(shí)，消防設(shè)施未開通，缺少消防水源和消防通道，只要臨時(shí)消防水源，一旦發(fā)作火災(zāi)，不能保證消防用水的水壓和水量，消防補(bǔ)救難度更大，尤其是在施工后期發(fā)作在中、高層甚至頂層的火災(zāi)。 三、超高層修建的防火設(shè)計(jì)建議 中國(guó)的超高層修建建設(shè)始于20世紀(jì)70年代，其時(shí)最典型的即是1976年建成的115米高的廣州白云賓館和1985年在深圳建成的158.95米高的國(guó)際貿(mào)易中心。后來，1996年建成的深圳地王大廈達(dá)到了81層，325米高；1998年建成的上海金茂大廈更是88層，高420.5米，成為新一代的地標(biāo)性修建。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有百米以上的超高層已經(jīng)接近1000棟。但是，由于中國(guó)超高層修建起步晚，加之曩昔執(zhí)行規(guī)范不嚴(yán)，當(dāng)前的超高層修建存在許多消防安全方面的疑問，例如防火防煙分區(qū)不當(dāng)，分隔不嚴(yán)，關(guān)閉或防煙樓梯間的疑問較多；安全分散樓梯安全出口存在數(shù)量不足、通道不暢的疑問；普遍存在消防水池容量偏小的疑問，消防水源不足，消防專用電源沒有保證；室內(nèi)裝修的防火安全疑問突出；消防設(shè)施使用管理上存在許多疑問，保護(hù)保養(yǎng)無章可循。 就超高層修建而言，香港是一個(gè)非常典型的發(fā)展案例。作為一個(gè)高速發(fā)展的城市，香港人員密布，用地緊張，其高層修建的密度堪稱世界之最，超高層修建也舉目皆是。因此，為了有效地保證這些高層修建的消防安全，香港在超高層修建的防火設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)特別注意以下幾個(gè)疑問： 1.設(shè)置環(huán)形消防車道，至少保證修建物的一個(gè)主要立面前可通行消防車輛，且應(yīng)能保證救生與救活操作的順暢展開； 2.保證附近有充足的水源滿意救活用水的需求，消火栓的供水才能不得低于4000L/min，城市主管道的供水壓力不得小于170千帕，沒有條件的地區(qū)則應(yīng)貯備充足的消防用水； 3.注重修建構(gòu)造的耐火性，大多數(shù)修建都采用的是鋼筋混凝土構(gòu)造，耐火極限的要求為l到4個(gè)小時(shí)。 4.保證逃生通道，進(jìn)行安全分散。由于用地緊張，任何修建商都不愿讓逃生通道占過多的面積。但香港的消防法規(guī)有明確的要求，必須保證足夠的逃生通道。此外，高層修建中每隔15層設(shè)置有流亡層，可使人員處于暫時(shí)的安全狀態(tài)，然后在消防隊(duì)的組織指揮下，有秩序地分散到最終的安全區(qū)域。 結(jié)合領(lǐng)先國(guó)家和地區(qū)的超高層修建消防安全的經(jīng)驗(yàn)，我們應(yīng)遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，在防火設(shè)計(jì)時(shí)就把握好以下幾個(gè)方面： 1.采用混合構(gòu)造。從防火性能的視點(diǎn)動(dòng)身，超高層修建的構(gòu)造采用混合構(gòu)造優(yōu)于全鋼構(gòu)造。高溫下，全鋼構(gòu)造受熱后，很快會(huì)出現(xiàn)塑性變形，從而下降構(gòu)造的承載才能，溫度達(dá)到500℃時(shí)，強(qiáng)度會(huì)下降50％，超越1000℃時(shí)，強(qiáng)度呈幾何級(jí)數(shù)下降，修建的強(qiáng)度下降，加快了坍塌的速度。“9.11”事件中，世貿(mào)大廈南部塔樓在被撞后僅小時(shí)，即轟然坍毀，與其采用全鋼構(gòu)造大有聯(lián)系。 2.從全局動(dòng)身考慮超高層修建的選址和總平面設(shè)置。從消防視點(diǎn)，超高層修建一定要遠(yuǎn)離火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類廠（庫）房，甲、乙、丙類液體和可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐以及可燃材料堆物。總平面設(shè)置上要充分考慮防火間距、消防車道、消防補(bǔ)救面及特殊房間的位置等。 3.綜合考慮超高層修建防排煙設(shè)計(jì)，最大限度地減少火災(zāi)時(shí)煙氣的生成量，并使火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣迅速排出，從而有效地避免煙氣從著火區(qū)向非著火區(qū)延伸擴(kuò)散，特別是避免侵入作為分散通道的走廊、樓梯間及其前室，以保證有一個(gè)安全的分散通道和安全分散所需求的時(shí)間。只要合理區(qū)分防煙分區(qū)，才能有效阻止煙霧擴(kuò)散，將生命財(cái)產(chǎn)的損失降到最低。 4.安全分散應(yīng)成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。超高層修建的筆直分散距離遠(yuǎn)、人員高度集中，需求分散的時(shí)間長(zhǎng)。并且火災(zāi)中，人流分散的速度遠(yuǎn)慢于煙氣流動(dòng)的速度，加之分散方向與煙火延伸的方向、救援人員的前進(jìn)方向相反，增加了分散的艱難和危險(xiǎn)。超高層修建防火設(shè)計(jì)中，應(yīng)將分散列為重中之重，應(yīng)在修建物的某一部分或樓層設(shè)置肯定安全區(qū)，如防煙樓梯間、流亡層或流亡間、分散平臺(tái)等，并設(shè)置消防應(yīng)急照明和安全分散指示象征，引導(dǎo)人員安全分散和逃生自救。 5.按要求設(shè)置消防電梯，并對(duì)電梯井進(jìn)行有效防火。防煙分隔電梯是人員筆直通行的主要途徑，防煙樓梯間的設(shè)置尤為重要。為保證火災(zāi)時(shí)不使高溫?zé)煔膺M(jìn)入電梯井內(nèi)，消防電梯應(yīng)設(shè)前室，設(shè)置面積符合規(guī)范要求，門口宜設(shè)擋水設(shè)施。出于天然排煙的考慮，消防電梯間前室宜靠外墻設(shè)置。為便于消防人員迅速而有效地使用消防電梯，在首層應(yīng)設(shè)直通室外的出口，設(shè)置專供消防隊(duì)員使用的操作按鈕。 此外，還應(yīng)加大修建的消防科技含量，采取領(lǐng)先科技手段，設(shè)置主動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和主動(dòng)救活系統(tǒng)、人員分散誘導(dǎo)系統(tǒng)、居住者探測(cè)系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，以保證火災(zāi)時(shí)的人員生命和財(cái)產(chǎn)安全。
