超高層民用建筑國(guó)內(nèi)外防火規(guī)范比較研究

●殷 錚

(天津武清區(qū)消防支隊(duì)，天津 301700)

近年來，超高層民用建筑在我國(guó)呈快速發(fā)展之勢(shì)，建筑高度不斷被刷新，高層建筑密集區(qū)不斷涌現(xiàn)，其消防安全問題已引起社會(huì)廣泛關(guān)注。而現(xiàn)行防火規(guī)范對(duì)超高層建筑的防火要求，除了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)置方面高于一般高層建筑外，在其他方面還沒有提出更為嚴(yán)格的要求。對(duì)于超過250m的高層建筑，在規(guī)范中也只是規(guī)定“當(dāng)高層民用建筑的建筑高度超過250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門組織專題研究、論證”，各地組織召開的專家論證會(huì)不同程度存在對(duì)相近問題有不同建議等問題。為此，筆者認(rèn)為需要研究加強(qiáng)超高層民用建筑的具體防火要求，如結(jié)構(gòu)耐火性能、防火間距、避難設(shè)施、消防救援等。

1 國(guó)內(nèi)外防火規(guī)范的比較

1.1 高層建筑劃分

《民用建筑設(shè)計(jì)通則》(GB50352－2005)規(guī)定，建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑?！蹲≌ㄖ?guī)范》(GB50368－2005)規(guī)定，35層及35層以上的住宅建筑應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045－95，2005年版)規(guī)定，當(dāng)高層建筑的建筑高度超過250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門組織專題研究、論證。

美國(guó)《國(guó)際建筑規(guī)范》(2009年版)規(guī)定，有人員使用的樓面到消防車可以到達(dá)的地面的高差大于22.9m的建筑為高層建筑。對(duì)于建筑高度小于等于128m的建筑，可采用ⅠB類耐火等級(jí)的結(jié)構(gòu)替代ⅠA類耐火等級(jí)的結(jié)構(gòu)，但承重柱的耐火極限不應(yīng)降低。

英國(guó)《建筑設(shè)計(jì)、管理及使用消防安全技術(shù)規(guī)范》(BS9999∶2008)規(guī)定，頂層樓板到地面的高度超過18m時(shí)，應(yīng)設(shè)置消防電梯和防煙樓梯間且前室內(nèi)設(shè)置消火栓。此外該規(guī)范按照頂層樓面高度的不同對(duì)建筑耐火等級(jí)作了規(guī)定，如A2類建筑(人員處于清醒狀態(tài)且熟悉環(huán)境，火災(zāi)增長(zhǎng)速率為中速火)，當(dāng)頂層樓面高度超過60m時(shí)，構(gòu)件耐火極限不低于2.50h。

法國(guó)《高層建筑防火安全法規(guī)》(2007年版)規(guī)定，建筑高度大于50m的住宅及建筑高度大于28m的其他類型的建筑為高層建筑，建筑高度大于200m的建筑為超高層建筑。

1972年的國(guó)際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為4類:第一類為9～16層(最高50m)，第二類為17～25層(最高75m)，第三類為26～40層(最高100m)，第四類為40層以上(高于100m)。

由此可見，各國(guó)對(duì)于高層建筑均作了規(guī)定，但對(duì)超高層建筑的劃分并不完全一致。有關(guān)高層建筑高度劃分標(biāo)準(zhǔn)如下:美國(guó)23m、英國(guó)30m、法國(guó)28m(其中住宅50m)、我國(guó)24m，可見幾個(gè)國(guó)家的規(guī)定相對(duì)而言差別不大，總體上，我國(guó)的規(guī)定比較適中。

我國(guó)和法國(guó)明確界定了超高層建筑的劃分高度，我國(guó)為100m，法國(guó)為200m，其中我國(guó)規(guī)范對(duì)建筑高度大于250m的建筑作了專門要求。美國(guó)和英國(guó)沒有單獨(dú)規(guī)定超高層建筑，但從消防救援以及建筑耐火等級(jí)角度對(duì)超過某一建筑高度的高層建筑作了特殊規(guī)定。如美國(guó)規(guī)定對(duì)于建筑高度小于等于128m的建筑，可采用ⅠB類耐火等級(jí)的結(jié)構(gòu)替代ⅠA類耐火等級(jí)的結(jié)構(gòu)，但承重柱的耐火極限不應(yīng)降低;英國(guó)規(guī)定人員處于清醒狀態(tài)且熟悉環(huán)境、火災(zāi)增長(zhǎng)速率為中速火的建筑，當(dāng)頂層樓面高度超過60m時(shí)，承重構(gòu)件耐火極限均不低于2.50h。

1.2 耐火等級(jí)

各國(guó)規(guī)范均根據(jù)建筑高度及使用功能規(guī)定了相應(yīng)建筑的耐火等級(jí)，有關(guān)超高層民用建筑主要承重構(gòu)件的耐火極限要求對(duì)比情況見表1。

表1 超高層民用建筑主要承重構(gòu)件的耐火極限

從表1可以看出我國(guó)規(guī)范中有關(guān)柱、梁、承重墻等承重構(gòu)件的耐火極限要求與其他國(guó)家的規(guī)定比較接近，但樓板的耐火極限相對(duì)偏低。

根據(jù)國(guó)內(nèi)建筑火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間在1.50h以內(nèi)的占88%，在1.00h以內(nèi)的占80%。與之對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)規(guī)范將一級(jí)耐火等級(jí)建筑物樓板的耐火極限定為1.50h，二級(jí)耐火等級(jí)建筑物樓板的耐火極限定為1.00h。我國(guó)二級(jí)耐火等級(jí)建筑占多數(shù)，這樣大部分一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑不會(huì)被燒垮。當(dāng)然，建筑構(gòu)件的耐火極限定得越高，發(fā)生火災(zāi)時(shí)燒垮的可能性就越小，但建筑的造價(jià)要增加。

1.3 防火間距

各國(guó)規(guī)范均通過限定防火間距作為防止火災(zāi)在建筑之間蔓延的措施，美國(guó)規(guī)范詳細(xì)規(guī)定了建筑相鄰部位的開口要求，當(dāng)間距大于9.1m時(shí)，則對(duì)外墻耐火極限沒有要求。英國(guó)采用相鄰建筑外墻所受熱輻射強(qiáng)度來確定防火間距，以是否達(dá)到引燃木材的熱輻射強(qiáng)度12.6kW·m－2作為判定條件，要求建筑到達(dá)公共邊界或者假定的邊界(而非相鄰建筑物)的距離為其達(dá)到熱輻射要求的計(jì)算距離的一半。例如，在火災(zāi)規(guī)模為30MW的情況下，距離著火建筑7.9m的距離處即可達(dá)到12.6kW·m－2的輻射強(qiáng)度，從而可以引燃木材。所以在這種情況下，要求其到達(dá)與相鄰建筑公共邊界的距離取7.9m的一半，即不小于4m。法國(guó)規(guī)范要求相鄰高層建筑外墻的耐火極限不低于2.00h或具有8m的防火間距。

我國(guó)規(guī)范也有限制外墻開口的類似規(guī)定，如開口面積小于外墻面積的5%時(shí)，防火間距可減少25%。對(duì)于耐火等級(jí)均為一、二級(jí)的相鄰建筑，高民用層建筑與相鄰高層建筑的防火間距為13m，與相鄰多層建筑的防火間距為9m。我國(guó)規(guī)范中有關(guān)高層建筑與多層建筑的防火間距規(guī)定與國(guó)外規(guī)范相比較為接近。

1.4 避難設(shè)施

避難層(間)作為高層建筑尤其是超高層建筑重要的安全疏散設(shè)施，各國(guó)規(guī)范均有詳細(xì)規(guī)定。美國(guó)規(guī)范規(guī)定電梯候梯廳在采取防煙措施的條件下可兼做避難區(qū)域，同時(shí)對(duì)避難區(qū)域提出了雙向疏散要求。對(duì)人員疏散存在困難的醫(yī)療建筑，美國(guó)規(guī)范要求可供患者睡覺休息或治療的樓層以及其他人員荷載超過50人的樓層均應(yīng)采用擋煙設(shè)施分為至少兩個(gè)煙氣控制區(qū)，并對(duì)該類建筑中的避難區(qū)域面積作了規(guī)定，臥床病人按照 2.8m2·人－1、其他人按照 0.56m2·人－1確定避難面積。英國(guó)規(guī)范允許避難區(qū)域設(shè)置在受保護(hù)的樓梯間內(nèi)。此外，美國(guó)、英國(guó)規(guī)范均考慮了使用輪椅等行動(dòng)不便人員的避難需求，其每人占用的面積美國(guó)為0.9m2，英國(guó)為1.3m2。

我國(guó)規(guī)范對(duì)超高層公共建筑設(shè)置避難層作了明確的規(guī)定，但對(duì)超高層住宅建筑，《民用建筑設(shè)計(jì)通則》要求設(shè)置避難層(間)，而防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有相應(yīng)的規(guī)定，有關(guān)超高層住宅設(shè)置避難設(shè)施的技術(shù)要求仍需要進(jìn)一步完善。

1.5 消防救援

確?；馂?zāi)情況下消防車輛能夠迅速到達(dá)著火建筑，提供消防救援人員進(jìn)入建筑物的入口，對(duì)于營(yíng)救建筑內(nèi)的被困人員、降低火災(zāi)損失具有重要意義，國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)消防車道(包括其寬度、通行高度和坡度、回轉(zhuǎn)場(chǎng)地等)及消防撲救作業(yè)面(包括長(zhǎng)度、與建筑的距離等)均有所規(guī)定。

美國(guó)規(guī)范中消防車輛可到達(dá)的位置與建筑內(nèi)設(shè)置消防設(shè)施的情況有關(guān)，當(dāng)建筑內(nèi)設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，該距離可相應(yīng)增加，如消防車道應(yīng)能到達(dá)距建筑入口15m的位置，此外建筑物外墻與消防車道的距離不應(yīng)超過46m，當(dāng)設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)可增加到137m。英國(guó)規(guī)范規(guī)定消防車應(yīng)能到達(dá)距消防水泵接合器18m的位置。法國(guó)規(guī)范規(guī)定消防車道與建筑物的距離不應(yīng)大于30m。我國(guó)規(guī)范通過規(guī)定消防車登高操作場(chǎng)地的布置要求，限定其與建筑的距離不宜小于5m，且不大于10m。同時(shí)規(guī)定消防車與消防水泵接合器的距離為15m～40m?？梢妵?guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)消防車到達(dá)位置與建筑之間的距離要求比較接近，一般控制在15m～40m的范圍內(nèi)。

關(guān)于超過一定長(zhǎng)度的袋形消防車道應(yīng)設(shè)置回車場(chǎng)地的要求，美國(guó)規(guī)范規(guī)定為46m，英國(guó)規(guī)范為20m。我國(guó)規(guī)范規(guī)定盡頭式消防車道應(yīng)設(shè)置回車道或回車場(chǎng)，但未明確其長(zhǎng)度要求，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化該規(guī)定。

2 超高層民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)措施

綜上所述，針對(duì)建筑高度大于100m的超高層民用建筑的防火設(shè)計(jì)，提出如下加強(qiáng)措施:

2.1 耐火等級(jí)

我國(guó)規(guī)范規(guī)定超高層民用建筑的耐火等級(jí)為一級(jí)，從前文對(duì)國(guó)內(nèi)外超高層民用建筑主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限對(duì)比分析可以看出，我國(guó)對(duì)于一級(jí)耐火等級(jí)建筑要求其樓板的耐火極限為1.50h，而國(guó)外規(guī)范的相關(guān)要求均不低于2.00h，可見我國(guó)規(guī)范對(duì)建筑樓板的耐火極限要求相對(duì)偏低。為給超高層民用建筑的消防救援以及人員安全疏散提供更有利的條件，建議提高樓板的耐火極限。目前，我國(guó)有關(guān)樓板的構(gòu)造做法及耐火性能見表2。

由表2可以看出，在樓板厚度為100mm(保護(hù)層厚度為10mm)，其耐火極限可達(dá)到2.00h，樓板厚度達(dá)到120mm(保護(hù)層厚度為20mm)時(shí)，耐火極限可達(dá)2.65h。結(jié)合國(guó)外規(guī)范的相關(guān)要求和我國(guó)實(shí)際的樓板構(gòu)造做法情況，對(duì)超高層民用建筑樓板的耐火極限提出如下要求:超高層民用建筑樓板的耐火極限不應(yīng)低于2.00h。

2.2 防火間距

表2 現(xiàn)澆的整體式梁板的耐火極限

我國(guó)規(guī)范中有關(guān)高層建筑與多層建筑的防火間距規(guī)定與國(guó)外規(guī)范相比較為接近。此外，規(guī)范中規(guī)定在設(shè)有防火墻等條件下，高層建筑與相鄰建筑的間距可以不限或不小于4m。對(duì)于超高層民用建筑，較大的防火間距除有利于防止火災(zāi)在建筑之間的蔓延外，也為消防救援提供了有利的條件。考慮到我國(guó)超高層建筑的數(shù)量及相應(yīng)的救援和管理?xiàng)l件，建議即使在采取設(shè)置防火墻等措施的條件下，也不應(yīng)調(diào)整超高層民用建筑與相鄰其他建筑的防火間距。為此，提出如下建議:

超高層民用建筑與相鄰民用建筑的防火間距應(yīng)符合高層民用建筑與民用建筑防火間距的相關(guān)規(guī)定，其間距在采取設(shè)置防火墻等措施的條件下也不應(yīng)減小。

超高層民用建筑與工業(yè)建筑的防火間距(包括與甲類廠房，與甲類倉庫，與甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐，與可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐，與可燃材料堆場(chǎng)的防火間距)應(yīng)符合高層民用建筑與工業(yè)建筑防火間距的規(guī)定，其間距在采取設(shè)置防火墻等措施的條件下也不應(yīng)減小。

2.3 避難設(shè)施

避難層(間)作為高層建筑尤其是超高層建筑重要的安全疏散設(shè)施，各國(guó)規(guī)范均有詳細(xì)規(guī)定。我國(guó)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)高層公共建筑設(shè)置避難層作了明確的規(guī)定，但對(duì)高層住宅建筑的避難層設(shè)置沒有提出要求。僅在《民用建筑設(shè)計(jì)通則》中有高層住宅需要設(shè)置避難層(間)的規(guī)定。因此，我國(guó)建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)超高層住宅設(shè)置避難設(shè)施的技術(shù)要求仍需要進(jìn)一步完善?？梢越Y(jié)合住宅建筑的特點(diǎn)，設(shè)置避難間。同時(shí)參考美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的規(guī)范對(duì)醫(yī)療建筑的避難區(qū)域或使用輪椅等行動(dòng)不便人員的避難需求的規(guī)定，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范在規(guī)定高層建筑安全疏散設(shè)施時(shí)也應(yīng)考慮行動(dòng)不便人員的避難需求，為該類人員的安全疏散提供可靠的保障。此外，對(duì)于高層建筑避難間的具體設(shè)置高度要求，需要考慮到當(dāng)前消防車輛救援高度一般在50m的實(shí)際情況。為此，提出如下具體建議:

建筑高度大于50m的高層病房樓，其50m以上樓層每層應(yīng)設(shè)置避難間。建筑高度大于54m的住宅建筑，其54m以上樓層每層應(yīng)設(shè)置避難間。

2.4 消防救援

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(整合修訂稿)對(duì)消防滅火救援要求的規(guī)定，補(bǔ)充了現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在消防救援規(guī)定方面的不足，但對(duì)需要設(shè)置回車場(chǎng)的盡頭式消防車道的長(zhǎng)度要求需補(bǔ)充規(guī)定。結(jié)合道路中心線間的距離不宜大于160m的規(guī)定建議取1/4，即40m。此外，超高層住宅建筑與其他使用功能的建筑上下組合建造時(shí)，其裙房屋面如果兼做消防車登高操作場(chǎng)地，應(yīng)對(duì)其屋面板的耐火極限提高要求，以確保消防救援作業(yè)的安全，可考慮與防火墻的耐火極限要求一致，即3.00h。為此，提出如下具體建議:一是長(zhǎng)度超過40m的盡頭式消防車道應(yīng)該設(shè)置回車道或回車場(chǎng)。二是超高層住宅建筑與其他使用功能的建筑合建，住宅部分通過裙房屋面疏散且裙房屋面用作消防車登高操作場(chǎng)地時(shí)，裙房屋面板的耐火極限不應(yīng)低于 3.00h。

3 結(jié)論

基于上述比較分析，對(duì)于超高層民用建筑的防火要求，筆者建議在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(整合修訂送審稿)中增加以下規(guī)定:

3.1 耐火等級(jí)。超高層民用建筑耐火等級(jí)不應(yīng)低于一級(jí)，其樓板的耐火極限不應(yīng)低于2.00h。

3.2 防火間距。超高層民用建筑與相鄰民用建筑的防火間距應(yīng)符合高層民用建筑與民用建筑防火間距的相關(guān)規(guī)定，其間距在采取設(shè)置防火墻等措施的條件下不應(yīng)減小;超高層民用建筑與工業(yè)建筑的防火間距(包括與甲類廠房，與甲類倉庫，與甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐，與可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐，與可燃材料堆場(chǎng)的防火間距)應(yīng)符合高層民用建筑與工業(yè)建筑防火間距的規(guī)定，其間距在采取設(shè)置防火墻等措施的條件下也不應(yīng)減小。

3.3 避難設(shè)施。建筑高度大于50m的高層病房樓，其50m以上樓層每層應(yīng)設(shè)置避難間;建筑高度大于54m的住宅建筑，其54m以上樓層每層應(yīng)設(shè)置避難間。

3.4 消防救援。長(zhǎng)度超過40m的盡頭式消防車道應(yīng)設(shè)置回車道或回車場(chǎng);超高層住宅建筑與其他使用功能的建筑合建，住宅部分通過裙房屋面疏散且裙房屋面用作消防車登高操作場(chǎng)地時(shí)，裙房屋面板的耐火極限不應(yīng)低于3.00h。

［1］GB50045－95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］.

［2］GB50352－2005，民用建筑設(shè)計(jì)通則［S］.

［3］GB50368－2005，住宅建筑規(guī)范［S］.

［4］建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(整合修訂送審稿)［S］.

［5］美國(guó).國(guó)際建筑規(guī)范［S］.2009.

［6］英國(guó).BS9999:2008，建筑設(shè)計(jì)、管理及使用消防安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］法國(guó).高層建筑防火安全法規(guī)［S］.2007.