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高层建筑因其体积大、层数高的特点导致火灾时人员多、疏散困难等问题,因此在高层建筑设计中要加强防火设计的要求,从高层建筑防火规范要求和防火科学技术的发展两个方面浅谈高层建筑防火设计。
一.高层建筑防火的重要性
建筑新材料和新结构的运用,高层建筑拔地而起,以其体积大、省土地等优势成为城市建设的主角。但是近些年,高层建筑火灾事故屡见不鲜。由于建筑防火措施不到位,不能及时有效地进行人员疏散,导致绝大部分人员因为延期窒息、中毒而死亡,给人身安全和财产甚至国家经济带来一定的损失。2003年10月发生在美国芝加哥政府大楼的火灾事故,因许多人不能及时找到逃生的通道被困楼内,大火导致浓烟滚滚,向高层部分蔓延,多数人因受到浓烟的威胁失去了生命。因此高层建筑防火问题成为国内外建筑科学技术研究的重点。
二.高层建筑防火设计规范要点
1.安全疏散和消防电梯相关规范
高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个。十八层及十八层以下,建筑面积不超过650平方米、每层不超过8户,同时设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅可以设置一个安全出口。在塔式高层建筑设置剪刀楼梯时应保证其为防烟楼梯间。剪刀楼梯的梯段间应设置耐火极限不低于1.00小时的不燃烧体墙分隔。剪刀楼梯需要分别设置前室。高层建筑设计的大空间设计要符合双向疏散或袋形走道的规定。安全出口分散布置的同时要满足两个安全出口之间的距离不应小于5.00米。建筑高度在100米或100米以上的公共建筑应设置避难层,自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间不宜超过15层。避难层按照5.00人/m2计算。避难层可以兼作设备层,但是设备管道宜集中布置,同时避难层应设置消防电梯出口。避难层应设消防专线电话,同时设有消防栓和消防卷盘。封闭式避难层应该设置独立的防烟设施。避难层应该设有应急广播和应急照明。建筑高度超过100米,标准层建筑面积超过1000平方米的公共建筑,宜设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助设施。通向停机坪的出口大于两个,同时每个出口的宽度不宜小于0.9米。停机坪适当位置设置消火栓、航空障碍灯和应急照明。一类公共建筑、塔式住宅、十二层及十二层以上的单元式住宅或通廊式住宅和高度超过32米的其它二类公共建筑要设置消防电梯。当每层建筑面积小于1500平方米时,应设置1台消防电梯;当每层建筑面积大于1500平方米平且小于4500平方米时,应设置2台消防电梯;每层建筑面积大于4500平方米时,应设置3台消防电梯。在符合消防电梯的要求下,消防电梯可以与客梯或工作电梯兼用。消防电梯间前室宜靠外墙设置,首层应设直通室外的出口或精工长度不超过30米的通道通向室外。
2.消防给水和灭火设备相关规范
高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。消防用水可由积水管网、消防水池或天然水源供给。利用天然水源确保枯水期最低水位时的消防用水量,设置可靠的取水设施。采用高压或临时高压给水系统满足室内消防给水。当室内消防用水量达到最大时,其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求。高层建筑的消防用水总量应该按照室内、外消防用水量之和计算。高层建筑内设有消火栓、自动喷水、水幕、泡沫等灭火系统,其室内消防用水量应该按照需要同时开启的灭火系统用水量之和计算。高层旅馆、重要的办公楼、一类建筑的商业楼、展览楼、综合楼等和建筑高度超过100米的其它高层建筑,应该设置消防卷盘,其用水量可不计入消防用水总量。按照现行的国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》确定高层建筑室内自动喷水灭火系统的用水量。当出现市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量、市政给水管道为枝状或只有一条进水管等情况的出现,应该设置消防水池。消防水池的补水时间不宜超过48个小时。消防水池的总容量超过500立方米时,应该分成两个能独立使用的消防水池。供消防车取水的消防水池应该设置取水口回取水井,其水深应该保证消防车的消防水泵吸水高度不超过6米。取水口或取水井与被保护高层建筑的外墙距离不宜小于5米,不宜大于100米。室外消火栓沿高层建筑均匀布置,消火栓距高层建筑外墙的距离不宜小于5米,并且不宜大于40米,距路边的距离不宜大于2米。在该范围内的市政消火栓可以计入室外消火栓的数量。室外消火栓宜采用地上式,有明显标志的情况下才设地下式消火栓。
3.消防车道相关规范
高层建筑的周围应该设置环形消防车道。当设置环形车道有困难时,可以沿高层建筑的两个长边设置消防车道。当建筑的沿街长度超过150米或总长度超过220米时,应该在适中位置设置穿过建筑的消防车道。高层建筑的内院或天井,当短边长度超过24米事,宜设置有进入内院或天井的消防车道。消防车道的宽度不应小于4米,消防车道距高层建筑外墙宜大于5米,消防车道上空4米以下范围不应有障碍物。尽头式消防车道应该设有回车道或回车场,回车场不宜小于15米×15米,大型消防车的回车场不宜小于18米×18米。消防车道下的管道和暗沟等应该能够承受消防车辆的压力。穿过高层建筑的消防车道,其净宽和净空高度均不应小于4米。消防车道与高层建筑之间,不应设置妨碍登高消防车造作的树木、架空管线等。
三.高层建筑防火科技技术的发展
国家通过在实施中积累经验,吸收大量科技成果,总结并编制了《高层民用建筑设计防火规范》、《自动喷水灭火系统设计规范》、《火灾自动报警系统设计规范》、《建筑内部装修设计防火规范》,并在1995年针对1982年颁布的《高规》进行了完善。近些年,随着各种新型防火材料、防火构件、挡烟垂壁的出现,不断解决高层建筑消防设计中存在的安全隐患。自动喷水灭火技术从老式的旧式喷头经过几次发展运用后改为最新的自动喷水灭火系统和循环启闭自动喷火灭火系统。在高层建筑设计中消防控制中心的功能空间的加入,通过计算机总线通讯和软件编程可以自动完成报警和联动,达到火灾自动报警、自动灭火的现代防火效果。我国建成搞成建筑火灾试验塔,通过实践数据发展了正压送风机械排烟技术,弥补了机械排烟系统和走道内的排烟口靠近疏散出口带来的安全隐患。建筑高度超过250米的民用建筑在按照一般高层建筑的通用防火规范外,需要采取特殊的防火要求,同时要提交国家消防主管部门组织专题研究论证后方可实施开工建设工作。
现代消防设施离不开设计人员的精心设计、施工队伍的精心施工、监督部门的严格监督,把高层建筑消防设施与设计、施工摆在同等位置上,实行科学地维护、管理。同时,作为国内外共同关注的高层建筑消防安全问题,我们应该加强国际合作,加强消防科技信息交流。在掌握和甲流消防科技研究新动态、新成果、发展目标等消防科技信息,合理地应用消防科学技术,推动消防科学技术的发展。
四.总结
高层建筑防火设计应该根据其范围大小、功能变化、建筑结构、建筑风格等,严格实施高层建筑防火设计规范等相关要求。建设实用、安全、经济、美观的高层建筑,让我们的城市未来发展地更好。
参考文献:
关键词:高层建筑;消防问题;建议
建筑消防系统的设计是建筑设计的一个重要环节,消防设计的科学合理性就决定了高层建筑的安全系数的大小,在火灾面前,消防设施可以确保我们的生命财产安全,虽然规范还并不完善,但是作为一名设计人员,我们都应增强自身的消防知识,提高消防意识,在建筑消防给排水系统设计实际应用中,不断总结完善存在的问题,更好的保护人民的生命财产安全。
1 高层建筑消防设计中存在的问题
高层建筑指十层及十层以上的建筑,其具有建筑挺拔,采光通风良好,中上层部位视线开阔,节约土地资源等优点,所以在城市建设中高层建筑呈现出逐年增多的良好趋势。但是高层建筑存在火灾扑救难、防火要求高等一系列的问题,因此为解决好这些问题必须从消防系统的设计阶段着手。
1.1 自然排烟方式的限制条件理解不全
由于紧张的城市用地,导致了建筑高度不断的上升,一类高层公共建筑,超高层住宅楼随处可见。但是一些开发商及设计人员为了节省投资,对于高层建筑的防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室等的设计只采用了自然排烟方式,却没有设置机械防烟设备。
1.2 设计的总平面布局不够合理
如今的建筑已十分讲究住宅环境的设计,小桥流水、假山花园、绿化措施等被大量采用,但有些景观设计如果处理不当就会给高层建筑的消防车道、云梯车登高等造成不良影响,问题百出。
1.3 消防通道的设计不够精细
安全通道是用来紧急输送人员的通道,安全通道是建筑设计中一个相当重要的部分,尤其是高层建筑的安全通道的设计。据估计,高层建筑火灾伤亡人员中有50%以上是因燃烧的烟气及二氧化硫等毒气窒息而死,可见,烟雾毒气是建筑火灾伤亡中的罪魁祸首。所以,设计人员在建筑设计时一定要认真考虑建筑内消防排烟系统的科学性,充分考虑到火灾发生时烟气的流速(水平流速为0.8m/s,垂直扩散速度为3.4m/s)。
1.4 火灾报警系统不完善
高层建筑都安装了火灾自动报警系统,这主要是考虑到消防电梯和防排烟系统的控制,一般安装在电梯厅、走道楼梯等公共场所,火灾自动报警系统中的探测器大多采用感烟型,由于烟气是从户内穿过密闭性良好的分户门才到达探测器的,需要相当长的时间,根本起不到早期发现火灾的作用,所以实际效果并不理想。
1.5 自动喷水系统常见的问题
自动喷水系统常见的问题主要有:①消防水箱的设置,根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定:“系统最不利点处喷头的工作压力不应低于0.05Mpa”也就是要求消防水箱与距离最不利点喷头的垂直高度不低于5m,但一些建筑工程消防水箱没有满足设置高度也没采取其他措施。正确的操作是在屋顶设置增压水泵,在增压水泵出水管一侧设旁通管,出水流量不应小于扑救初期火灾需要的用水量。②试水装置设置,根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定:“每个报警阀组控制的最不利点喷头处,应设末端试水装置,其他防火分区、楼层均应设直径为25mm的试水阀、末端试水装置和试水阀应便于操作,且应有足够排水能力的排水设施。”但是一些末端试水装置处的排水设施排水量小于试验阀的泄水阀的泄水量甚至不设排水设施,以至于无法进行防水试验。
2 对消防系统设计的建议
2.1 科学处理自然排烟方式
建筑规范明确规定了一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超过32m二类建筑以及塔式住宅,均应设防烟楼梯间。消防电梯间前室由于受到自然环境的影响,应按照《高层建筑规范》上的要求设置好防烟设施,而不应该只利用自然排烟方式进行排烟,只有规范化的设计,才能保证大家的生命财产安全。
2.2 合理布局总平面
对于总平面的布局,我们认为在规划住宅环境的总体布局时,高层建筑的长边应尽可能的沿街或小区的边缘布设,来充分利用上临近的市政道路设施,这样不仅消防车可以不进入小区内,就可以方便地进行火灾扑救及人员的营救,而且小区内最低可设计一条消防车道,从而大大节约了土建方面的成本,可以说是一举两得,充分利用资源。对于建筑间距,应该以满足防火间距为先,但确有困难,不易布置时,也应将相邻墙设计为无窗、无阳台的防火墙。
2.3 相邻建筑间设计一定的防火间距
众所周知,一旦发生火灾,它就会快速的向四面八方蔓延,因此为了防止火势进一步扩大,在建筑设计时要使相邻建筑间设计一定的防火间距,建议标准提高为:高层建筑的主体同一、二级耐火等级建筑物之间的防火距离不得小于15m,同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于18-21m。
2.4 火灾报警系统
火灾报警系统对消防来说也是关键,对于条件充足的高层建筑可以把烟感探测器设置在建筑物内的厨房、客厅等很容易早期探测到火灾发生的部位,防火效果会更好。因此高层建筑的火灾报警系统的设计应该由早期发现火灾出发,合理地配置设备。火灾报警系统也可结合楼宇智能化设计,把火灾探测器、手动报警按钮等传感器件纳入到智能化系统中,然后进行统一设置及管理。
2.5 加强自动喷水灭火系统设计能力
自动喷水灭火系统的设计尤为重要。第一,应该采用快速响应喷头或者自动消防炮。这种喷头主要能在火灾发生的早期进行自动灭火,且能很快的实现自动报警,帮助消防队员及时接警,最大限度控制火势。第二,自动喷水灭火系统在高层建筑中除在建筑面积小于5的卫生间、住宅及不宜用水扑救等部位设置外,其余的地方均要设置,才能加强自动喷水灭火系统对火灾的有效控制。第三,合理布设管网和喷头,进行喷淋系统管网水力的计算。自动喷淋系统的管线布置很复杂,若考虑不到管网系统整体水力的均衡性,而任意布置,就会导致使用时水压不够均匀,影响消防灭火的效率。因此,根据平面图的设计要求尽量对称布置喷淋管线和水管喷头,然后进行水力计算来确定管网各管段管径、计算出各管网所需的供水压力,确定高位水箱的位置,选择消防水泵,调整部分管线和喷头的位置,使自动喷水系统得到优化,确保能及时控制火灾。
此外建筑主体应运用耐火材料结构来设计,目前高层建筑所采用的钢结构,耐火性能普遍比较差,在温度升高或在火中燃烧30分钟以上,钢材的抗拉和承重就会急剧下降,钢结构就会发生变形。所以,高层建筑的主体结构材料的选择一定要事先确定好材料的耐火等级,然后决定要采取何种结构设计。根据建筑常用结构的类型,国内把钢结构材料的耐火等级划分为四级,而高层建筑的选材,必须选择一级耐火材料。这种材料具有很好的耐火稳定性,如果用砖或混凝土做成180mm厚的墙或者300×500mm的柱承重墙的最大耐火极限为3.5个小时,而梁须设为耐火极限为2小时的非燃烧体,其钢筋保护层大于30mm。
3 结束语
高层建筑的快速发展引起了一些诸多不容置疑的新型式的问题,其中尤为重要且不可忽视的就建筑防火问题。回顾近些年来所发生的许多火灾实例,使我们不得不提高警惕,如果高层建筑一旦发生火灾,不仅会造成非常严重的人员伤亡以及一定的经济损失,而且会引发一定程度的社会负效应。因此,我们一定要充分认识并高度重视高层建筑的消防问题。
参考文献:
[1]李引擎,等.建筑防火性能化设计[M].北京:化学工业出版社,2008.
1.1高层建筑功能复杂,火灾发生途径多。高层建筑功能完善,结构复杂。因此,火灾发生的原因亦较为复杂,吸烟、电气等原因通常是火灾的源头。基于高层建筑的结构,会导致火势将以多种方式蔓延。因此,需要处理得当,防止火势进一步蔓延。许多重要的场所一旦发生火灾,后果不堪设想,如图书馆和档案馆等场所,室内的书本资料都是引起火灾的源头,还会加重火势的蔓延。1.2疏散难度大,消防设施少。高层建筑的火灾往往是突发状况,人们事先没有预料,很容易产生恐慌的心理,在疏散的过程中,会更加惊慌失措、秩序混乱,导致拥挤,给疏散工作带来了很大的影响。多数人遇到火灾时并不能保持镇静。因此,如何进行安全疏散,是需要思考的问题。另一方面,高层建筑的消防设施有限,一旦发生火灾,往往没有充足的设施灭火抢救,给抢救工作带来了很大的影响,如果不能及时控制火势,一旦室内消防水量不够用或室外消防用水发生问题,就会耽误抢救的最佳时机,造成重大损失和人员伤亡。
2、影响安全疏散的因素
2.1人的因素。当人们面对火灾时,会有恐慌和从众等盲目的心理,尤其是在陌生的环境中,本能会向有阳光的地方靠近。而人员密度和迁移速度也会影响到安全疏散工作能否顺利进行。由于高层建筑结构和功能较为复杂,就会导致每个房间中的人员密度有所不同,人员密度过大的房间,进行安全疏散时会花费一定的时间,而人员密度小的房间,人们撤离时相对容易。迁移速度快或慢都会影响到能否安全疏散。2.2内装修材料和疏散距离因素。高层建筑中的内装修材料和疏散距离会影响到安全疏散。必须要结合实际,进行安全疏散设计,既要保证人员安全,还要保证高层设施的安全,确保安全疏散设计方案可以顺利实施。而疏散距离会影响房间内的人员通过疏散通道到达安全地点的时间,距离越长,时间就越长,危险性就越高。一般情况下,疏散距离要根据建筑的类别、功能等元素,通过严格、合理的计算确定。
3、安全疏散设计目标和方法
3.1安全疏散设计目标。安全疏散设计主要是针对高层建筑发生火灾时所进行的安全疏散设计,具有一定的针对性和预测性,目的是通过安全疏散并设置防火措施,使损失降到最低点,避免人员伤亡。安全疏散设计为火灾发生时可以顺利疏散和防火保护提供了有力的依据。3.2安全疏散设计方法。3.2.1处方式设计。处方式设计主要是依据现有标准进行安全疏散设计,主要针对疏散通道进行设计。此种设计操作简单,按照规范进行即可。缺点是,缺乏针对性,由于每个建筑物的功能和结构存在一定的差异。因此,这种操作简单的设计往往并不适应所有的建筑,每个建筑物因自身差异化导致的安全水平也有所不同。3.2.2性能化设计。性能化设计首先要确定消防安全目标,对高层建筑的火灾指数和危险程度进行科学、系统地分析,结合以往的实际经验和教训,对火灾中的可燃物导致的危险性进行科学的分析和精确的计算。结合上述分析和得到的数据,合理预测火灾产生的原因、火势蔓延情况,设计安全疏散,预测疏散的可能遇到的问题,制定防火措施,并进行消防安全评估。
4、高层建筑人员安全疏散对策
为了保证高层建筑人员安全撤离火灾现场,最有效的做法是缩短疏散的时间。通过设计安全合理的疏散路线通道,确保人员可以安全撤离。此外,防火区、避难层、自动报警好自动灭火系统等设计亦需要进行优化,根据实际情况进行设置,目的是减少安全疏散的时间,不延误灭火的最佳时机。
5、结束语