超高層建筑避難層(間)的消防設計分析

韓士路

隨著當代城市化的發(fā)展越來越迅速，超高層建筑的建設逐漸增多，大眾享受著此類建筑為日常生活和工作帶來的便利，但同時也承擔著高層消防的風險。

1.超高層建筑消防概述

城市化步伐不斷加快，隨之帶來的人口膨脹問題以及土地資源短缺的問題導致城市中的超高層建筑出現得越來越多。我國對此類建筑的規(guī)定為“層數超過40 層，高度超過100m 的高層建筑”，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中對此類建筑進行了相關消防設計規(guī)定，即“當高層建筑的建筑高度超過250m 時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”，說明此類高層的建筑消防設計的程序已經在高層建筑的發(fā)展中發(fā)生了變化，在進行消防設計時，需要注意其消防系統(tǒng)的性能化，尤其要關注其避難間的消防設計。例如某超高層建筑，其避難間使用的結構為鋼筋混凝土構成的核心筒以及型鋼混凝土柱，具有一級耐火等級，使用的樓板以及墻體等構件都具有不易燃的特性，設置1h 左右的幕墻樓板耐火極限，包含噴淋系統(tǒng)的墻體高度為0.8m，其一級樓板使用隔墻外縫隙，再利用不燃燒材料將其嚴密填實，其厚度超過100m。

2.超高層建筑避難間消防設計常見問題

2.1 消防隱患多

一般超高層建筑都具有較大的體積，其社會功能相對復雜，具有各種各樣的物業(yè)形態(tài)，在對避難間進行日常管理時需要花費大量的時間，在其日常用電中難免遇到各類消防隱患。例如墻體消防隱患，早期的超高層建筑中避難層由于節(jié)能綜合改造使用了大量保溫材料，此類墻體的保護層在破損或脫落之后遭遇明火必然在較快時間內蔓延，造成面積性燃燒。除此之外，部分超高層建筑的耐火等級較低，建筑材料不具備高防火性能。在住宅類建筑中還存在居民用電用氣不夠規(guī)范、消防通道堵塞等問題，且各種違章操作屢禁不止，隱患較大，難以到達避難層進行避難，且避難層也并不安全。此類建筑避難層的建設與安裝消防設施的周期較長，入場單位較多，涉及眾多人員，綜合性管理難以實施，統(tǒng)一調度也具有諸多困難，綜合以上特點，發(fā)生火災的可能性較大，火災風險較高[1]。

2.2 消防設施少

超高層類型的部分建筑中缺乏合理的避難層設計，重要的消防電梯也存在一定使用問題，缺乏加強措施，管理方面也不夠規(guī)范。避難層的消防設施在設計時不夠人性化，不具備完善的消防警示設施。在超高層類型的住宅建筑中，46.2%的建筑避難層中并沒有設計自動消防設施，而在具備自動消防設施的避難層中，其設施的完好率也較低，導致發(fā)生火災后的撲救工作困難重重。

2.3 消防疏散難

超高層建筑中很容易造成火勢的蔓延，而其超高層建筑的特點導致消防車對避難層起到的消防作用有限，在諸多城市缺乏消防直升機的情況下，能夠疏散的數量較少，且對疏散距離提出了更多要求。消防疏散較難，缺乏消防教育，大眾防火意識比較淡薄，在避難層中的自救意識也較差，對火災在高層建筑造成的危害知之甚少，因此在進行疏散時難以做到有效配合。

3.超高層建筑避難層消防系統(tǒng)設計注意要點

3.1 完善給水系統(tǒng)

在進行超高層的避難層消防設計時，需要依據“高規(guī)”對給水系統(tǒng)進行科學設計，通常室外消防所需用水量為30L/S，室外的消防水管為環(huán)狀，網上設置的消火栓數量為5 個，不同類型的消火栓的水量平均在15L/s 左右，才能夠滿足室外消防。進行給水系統(tǒng)的設計時，為了配合供水，需要分成三大區(qū)域，利用消火水泵在每個區(qū)域中向上實現分級供水。中下級區(qū)域中的消防系統(tǒng)一般位于負3 層～19 層，加壓水泵設于負三層，利用加壓水泵吸水，再由水泵出水管向中區(qū)供水，減壓即可向低區(qū)供水。而中上層系統(tǒng)則位于20 層～39 層，加壓水泵設置于27 層。為了確保消防用水充足，負三層的消防水泵需要設置兩臺，以便需要進行消防工作時能夠多臺消火栓在同一時間運行[2]。

3.2 強化消防設備

超高層建筑的避難層應當對相關消防設備進行強化，尤其是通往避難層的消防專用電梯設備以及高層樓梯。電梯井道的耐火極限應當達到2h，箱內裝飾使用的材料應當選取不燃或不易燃的材料，疏散電梯應當與控制電梯一致采取防火型的電梯，在避難層?？肯路降臉菍又性O計門洞，避難層中應當對自動噴水滅火系統(tǒng)進行強化，保證其管網內的壓力小于1.2kg/cm2，確?；馂陌l(fā)生時能夠快速進行自動噴水。除了此類消防設備之外，還需要注意傳輸水箱的強化設計。為了更好地進行超高層消防工作，其傳輸水箱至少要保證60m3的儲水容積，具體設置時，保證相鄰消火栓中擁有水源充足的水槍，水柱既要能到達保護范圍，又要位于被保護的范圍之中，一般控制在13m 以上，而每根消防立管都應擁有15L/s 的流量。為了保證消防設備的應用，最好于消火栓上設置自啟動系統(tǒng)，并在消火栓的箱內配備齊全19 把水槍、DN65 單口類型的消火栓與25m 長的襯膠水龍帶，消防卷盤也需要設置完備。消火栓的栓口直徑在25mm，為其配備直徑19mm、長度30m 的膠帶內徑與6mm 的噴嘴口徑[3]。最好在避難層安裝單獨噴淋滅火系統(tǒng)，除此之外，排煙系統(tǒng)也需要設置，此系統(tǒng)應當配備單獨排煙風機，使用自然排煙系統(tǒng)的建筑應當確保自然排煙窗在感應到火災時聯(lián)動打開，即便斷電也能夠成功開啟。

3.3 建設安全條件

超高層建筑避難層要想擁有優(yōu)秀的消防能力，獲得較好的消防效果，必須作確保其消防安全條件建設良好。在設計消防系統(tǒng)時需要確保其具備完善的外部條件，一般為其設置環(huán)形車道，結合當地環(huán)境，進行消防車道的設計，方便消防工作迅速展開，同時還需要依據消防車輛的發(fā)展將車道適當加寬，至少在5m 以上。除此之外，還需要將補救場地規(guī)范化，雖然沒有對補救場地作出明確要求，但考慮到超高層建筑的消防難度問題，需要對其進行自行規(guī)范，補救場地至少維持201m 以上的深度，在其周邊留存1/3長邊長度。

3.4 落實智慧消防

超高層建筑避難層的消防設計除了要加強消防效果之外，更需要落實消防監(jiān)管工作。隨著社會信息化技術發(fā)展得越來越快，消防系統(tǒng)的設計方面也出現了許多先進平臺，為了確保設計效果，需要將此類平臺應用至消防系統(tǒng)之中，例如“智慧消防”?！爸腔巯馈笔蔷C合性較強的消防平臺，該平臺充分應用了現代化的信息技術，可以做到全面采集信息數據并對其進行傳輸與處理，其建立的消防防控體系具有立體化以及全面化的特點。因此，消防部門應當積極應用該平臺，對消防監(jiān)管工作作出突破與創(chuàng)新。避難層的消防預防對消防工作而言至關重要，因此更需要完善的平臺幫助消防部門做好監(jiān)管工作，其被賦予了共通信息與自動化處理的性能，消防部門可以利用該系統(tǒng)對消防隱患排查的準確率進行有效提高。在大數據時代，只有通過計算機精密的測算，對數據的合理整合，才能在事故發(fā)生前進行有效預防，只有做好預防工作才是減少損失的最好方法。

3.5 明確消防理念

為了更好地配合超高層建筑的消防工作，需要在避難層的消防設計中明確消防相關理念，采用消防工程學（性能化）的方法指導超高層建筑消防設計。（1）避免火災發(fā)生。（2）及時且迅速地對火災進行探測，爭取第一時間發(fā)現火災。（3）利用報警系統(tǒng)及時進行火災警報的發(fā)布，確保建筑內的人員安全。（4）分步驟有序組織建筑內的人員撤離到安全的區(qū)域，撤離從最先受到火災影響的人開始。（5）為消防人員提供必要的安全救援環(huán)境，并準備控制和撲滅火災的設備設施。對于避難層而言，其消防理念的設計著重體現在對避難層中人員的疏散策略設計。

疏散策略的設計是超高層建筑消防設計中不可或缺的一環(huán)，一般設置兩種疏散設計方案：（1）分階段疏散。此類疏散方案指的是在必要時確保受火災直接影響區(qū)域內的人員疏散，不對全部區(qū)域進行疏散工作。在極端火災中需要依據應急預案對整個區(qū)域進行有序疏散。分階段疏散需要注意樓層的平面布局，了解其中各個區(qū)域之間的功能性聯(lián)系。實行分階段疏散的建筑應當將防火分區(qū)劃分明確，同時煙氣控制分區(qū)也需要準確劃分。分階段疏散必須確保消防設施的聯(lián)動，例如，報警系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等功能性系統(tǒng)之間的聯(lián)動。（2）模擬疏散。此類設計是利用疏散模擬軟件STEPS 模擬分析設定疏散場景的人員疏散，結合火災模擬場景評估煙氣控制措施的有效性并分析人員疏散的安全性，消防人員從此模型中觀察人員疏散時具體走動的情況，并對疏散途中可能會造成瓶頸的具體位置進行確認。STEPS 需要對人員的種類、體積和行走速度等因素進行綜合考慮。通過以上的因素分析能夠測算出多種類型火災發(fā)生時避難層內的疏散情況。此類模擬軟件將超高層建筑中避難層的具體情況以三維立體的模型形式呈現出來，使用者能夠控制視線角度的角度，對模型進行移動來方便更仔細地觀察模擬結果。除此之外，還可以隱藏部分區(qū)域，著重觀察某一重點區(qū)域，能夠做好針對性消防準備工作。

4.結論

總而言之，對超高層建筑而言，消防設計至關重要，其作為人流吞吐量大且穩(wěn)定的場所，合理的避難層消防設計是對人民群眾生命安全的保障，在設計避難層消防防護時，需要注意完善給水系統(tǒng)、強化消防設備、建設安全條件、落實智慧消防以及明確消防理念的設計，利用先進的消防監(jiān)管技術幫助避難層發(fā)揮其應有功效。