超高层办公楼的建筑防火设计要点分析
刘建
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刘建,. 超高层办公楼的建筑防火设计要点分析[J]. 中国建筑,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.157006.
摘要: 城市化进程加快、建筑行业迅速崛起的背景下,超高层办公楼建筑数量越来越多,受到超高层办公楼功能的影响,建筑内各类设备较多,且人员较为密集,因而需要提高对防火安全的重视程度。本文从超高层建筑火灾特征出发,提出超高层办公楼建筑防火设计要点,旨在为相关人员提供参考。
关键词: 超高层办公楼;建筑;防火设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157006
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通常情况下,超高层建筑的高度高,层数较多,在节约土地资源的基础上,存在一定的安全隐患。火灾隐患问题也更为严重,一旦发生火灾问题,人员很难完全疏散,为此,需要在建筑设计阶段注重防火设计,提升建筑的安全系数,保证人员的生命健康安全。

1超高层建筑火灾特征

为满足建筑需求,超高层建筑内部通常设有楼梯间、电梯井、电缆井以及排气道等。上述井道贯穿在整栋楼(除避难层外),一旦发生火灾或者防火分隔措施不到位,极易加速火灾的蔓延形势。除此之外,由于超高层建筑较高,因而风速也较大,当发生火灾时,在风的影响下将较小的火势扩散成为较大的火灾形式。对于超高层建筑来说,不仅层数较多、垂直疏散距离较高,而且人员较为集中,在疏散过程中容易发生拥挤踩踏等事故。除此之外,由于火灾自身的蔓延速度较快,而超高层建筑的安全疏散以楼梯疏散为主,当楼梯间无法对烟火进行隔离时,烟气将迅速蔓延对人们的生命安全造成极大威胁。超高层建筑火灾在扑灭过程中主要依赖的是室内消防给水设施,而该种扑救方式效率较低,极易错失最佳救援时间。当火灾发生时,超高层内乘客电梯无法使用,而超消防电梯由于数量较少,无法满足消防救援的实际要求。

2超高层办公楼建筑防火设计

2.1防火间距设计

为避免高层办公楼建筑在发生火灾时由于对流等因素对其他建筑造成影响,保证消防扑救效率,因而需要确保建筑与建筑之间拥有一定的距离,即建筑防火间距。为此,防火间距需满足高层(防火等级为一/二级)与高层(防火等级为一/二级)之间距离13米,高层(防火等级为一/二级)与裙房(防火等级为一/二级)9米,除此之外,还需满足当地规划局相应要求。

2.2 防火分区与疏散设计

超高层建筑防火设计重点在于保障人员的人身安全,因此,首先需要重视安全疏散设计。在设计安全疏散通道时,其主要目的在于确保超高层建筑内部人员疏散完成的时间应低于火势蔓延到最危险状态的时间。

现代化办公环境多为大空间集中式办公空间,当面积超过3000㎡时,需要划分为两个及以上防火分区,以达到阻止火势蔓延的目的。各防火分区内的防排烟,喷淋系统,应急照明等消防措施,疏散方式需自成一体,满足火灾时防火分区内的人员顺利从楼梯间疏散至避难层或者地面。防火分区内需设置一部消防电梯供消防员使用,以节省体力使其能快速接近着火区域,提高战斗力和灭火效果。消防电梯的防火防烟条件,火灾时电源要求,均高于普通电梯,因此消防电梯的设置需满足防火规范的相应要求。防火分区内疏散楼梯不应少于2部,楼梯的宽度,疏散门宽度需满足防火分区内的使用人数。防火分区内最远点至楼梯前室疏散门的距离不应大于37.5m,当防火分区内为房间分隔,通过疏散走道连接疏散楼梯时,房间内任一点至房间门口的距离不应大于20m,疏散走道内两个楼梯的疏散门最大距离不应大于40x1.25x2=100m。

2.3 避难层设计

超高层建筑应设置避难层,第一个避难层的楼地面至灭火救援场地的高度不应大于50m,两个避难层之间的高度不宜大于50m,且每个避难层应设置消防电梯。通往避难层的疏散楼梯应在避难层分隔,同层错位或上下层断开。避难层也可同时作为设备层,管道区域应以耐火极限高于3.00h的防火隔墙分开。需要注意的是,避难层不得设置易燃、易爆等物品,不得设置其他开口。避难层的避难区域应该设置直接对外的可开启窗口,开口面积大于避难面积的1%,当不能设置时,应设置独立的防烟设施。避难层的避难区域净面积应该能满足设计避难人数要求,并按5.0人/㎡。设计避难人数方法有两种:1.避难层上方楼层的所有人数,2.避难层上方楼层的所有人数的一半,加上本避难层至下一个避难层中间楼层所有人数的一半。避难面积应为两者取大值,当为最上方避难层时,即为第一种计算方法。

2.4 建筑井道及构件耐火极限

建筑内竖向井道应单独设置,井壁的耐火极限需要高于1.00h,检查门则应选择丙级防火门。为防止烟火在竖向井道蔓延,需采取在每层楼板处相当于楼板耐火极限的不燃材料等防火措施分隔。建筑内的构件应满足相应的防火等级及耐火极限,防火墙与承重墙及结构柱需满足3.0h;楼梯间和前室的墙体,电梯井道墙体,结构梁需满足2.0h;楼板,疏散楼梯需满足1.5h;非承重墙,疏散走道两侧的楼梯需要满足1.0h。当建筑高度大于280m时,构件需做加墙措施,提高耐火等级。

2.5自动报警与自动灭火装置安装

对于多数的超高层办公楼建筑来说,在发生火灾后会在15分钟左右开始蔓延,因而可以通过电话以及人工报警等方式进行消防和灭火。超高层建筑中设有自动报警和自动灭火装置,从而实现对疏散、灭火、排烟、消防电梯和紧急照明等进行控制。因此,在超高层建筑安装自动报警装置过程中将烟感探测器放置在容易探测到火灾发生的部位,能够保证在第一时间能够掌握火灾位置。通过设置自动灭火装置自动喷水设备,对无法使用水灭火的部位可以选择二氧化碳、干粉以及卤代烷等自动灭火设备。

2.6室内消火栓设计

通常情况下,室内消防栓需要设置在超高层建筑的主体、消防电梯前室、防烟楼梯间的合用前室内,从而保证消防人员能够尽快借助消防栓进行灭火。避难层的设置主要是应用于人员自救保护,在屋顶中的检查消防火栓压力以及避免火灾蔓延,起到保护人员的目的。在超高层建筑中室内消防栓箱内需要设置相应的消防卷盘,可用于初期火灾扑救。一旦消火栓的栓口处出水压力高于0.7Mpa,需要及时设置减压装置。为满足在初期火灾消防用水量以及水量需求。对于消防管网来说,则主要以防超压措施,利用较为平缓的消防水泵以及设置相应安全阀的方式,防止超高压对给水系统造成破坏性影响。

2.7外立面防火设计

超高层办公楼建筑的外立面以玻璃幕墙以及石材幕墙为主,为达到外立面防火的目的,作为建筑设计单位需要和幕墙设计公司进行紧密合作,综合考量防火安全灭火救援窗等防火设施的安装。近年来,建筑造型越来越多样化,超高层办公楼建筑幕墙以不规则造型为主,楼层间上下开口部位防火措施不完善,一旦发生火灾,则通过外墙上的窗口在水平和竖直方向上蔓延,将会大大降低建筑的内部防火设防效果,因此上下开口之间需设置高度大于0.8m的实体墙,幕墙与实体墙之间应采用防火岩棉封堵,当采用实体墙确有困难时,允许采用防火玻璃墙,防火玻璃和外窗的耐火完整性要达到规范要求。

立面设计中,应将灭火救援窗纳入综合考虑,灭火救援窗的设置有助于消防专业人员顺利进入到室内进行火灾扑救。救援窗的大小需满足一个消防员背负基本救援装备进入建筑的基本尺寸。窗口净高度大于0.8m,净宽度大于1.0m,下沿距室内地面大于1.2m,间距小于20m,且每个防火分区不少2个。救援窗应设置在消防操作场地对应外墙的开口位置,且应在窗户上标明灭火的救援标识,保证消防救援人员快速识别和击碎。

结论:总而言之,超高层办公楼建设对缓解城市用地紧张问题有着积极的作用,能够有效解决。但对于超高层办公楼来说,依然存在消防隐患问题,为避免发生火灾对人员安全造成威胁,在建设过程中应注重消防安全设计,提高超高层办公楼安全性,最大程度降低火灾损失。

参考文献:

中华人民共和国国家标准 GB 50016-2014 《建筑设计防火规范》(2018版)