浅谈超高层建筑设计中消防设计要点——以银川绿地中心为例

浅谈超高层建筑设计中消防设计要点——以银川绿地中心为例
发布时间：2021-05-17T14:42:12.633Z 来源：《建筑实践》2021年40卷4期作者：张瑾金鑫
[导读] 通过银川绿地中心超高层项目建筑消防设计实践和研究，从建筑大空间的防火分区与分隔
张瑾金鑫
中国建筑设计研究院有限公司
图1 银川.绿地中心总体鸟瞰图
摘要：通过银川绿地中心超高层项目建筑消防设计实践和研究，从建筑大空间的防火分区与分隔、避难层设置及人员疏散措施、燃气管道和厨房的设置；以及消防安全加强措施等方面对超高层综合性建筑消防设计常见问题进行解析，提出消防设计难点及解决思路，为其他项目提供设计借鉴。

关键词：超高层建筑；防火分区；防火分隔；建筑消防设计；避难层设置
1 项目概况
银川绿地中心是由绿地集团宁夏置业有限公司在银川开发建设的集五星级酒店、行政公馆、超甲级写字楼、精品商业的综合性超高层建
筑。

项目基地位于银川阅海湾中央商务区内，南邻西湖，西接规划中的中阿论坛片区，环境优美，交通便利，是银川未来的金融中心、商贸中心和现代化城市服务业中心。

项目总用地面积约2.9万㎡，用地性质为商业办公，容积率9.14，地上总建筑面积26.8万㎡。

项目建成后将成为西北地区最高的双塔楼，也将是银川的标志性建筑，具有重要的战略意义。

银川绿地中心主体建筑由301m高的南北双塔及不超过24m的南北裙房组成。

项目将分两期建设：一期为301m高的北塔及低于24m的北裙房，北塔包括70,000㎡的甲级办公空间， 35,000㎡、含189间客房及高档餐厅与会所的五星级酒店，北裙房为地上三层建筑，含8,500㎡酒店会议用房；二期为301米高的南塔及低于24m的南裙房，南塔包括90,000㎡的甲级办公空间和4,500㎡的会所，南裙房则为由7,900㎡的精品商业构成的地上三层建筑。

（见图1）该项目由美国约翰波特曼建筑设计事务所与中国建筑设计研究院联合设计，栢城公司（PB），美国H+P 建筑结构事务所联合顾问。

2 总平面设计
项目基地四边均面向城市道路，北向为90m宽的中阿之轴，西向、南向分别为12m宽的经五路、经七路，场地南向由35m宽的城市绿化带与40m宽的大连路相隔。

两期建筑南北向总长均为77m，东西向总长均为103m。

（见图2）与周边建筑的防火间距均满足规范GB 50016-2014《建筑设计防火规范》表5.2.2的要求。

一期北塔与北裙房、二期南塔与南裙房分别作为一体考虑，防火间距均大于13m；消防车道部分借用市政道路，分别在一期、二期建筑周边形成环形车道，消防车道净宽、净高均不小于4m；坡度不大于8%；消防车道对外出入口不少于2处；地面荷载满足大型消防车要求。

银川绿地中心项目中，北塔楼四周设置环形消防车道，北裙房三面设置消防车道；消防车道部分借用市政道路；北塔楼、北裙房分开设置，满足消防规范要求。

消防车道转弯半径不小于18m，净宽均不小于4m，净高均不小于4.5m；坡度不大于8%；其边缘距离所扑救建筑边缘大于5m；消防车道对外出入口不小于2 处；地面荷载满足大型消防车要求。

（见图3）
3 建筑消防设计难点
本项目含两座建筑高度达301m的超高层塔楼，其建筑高度高、功能多样，部分消防设计难以完全依据现行防火设计规范。

3.1. 大空间的防火分区与分隔问题
北塔楼FL60～FL61酒店大堂、餐厅及酒吧通过共享空间联通，且难以在开口处进行防火分隔，使上述空间成为一个防火分区（见图4），含核心筒总建筑面积为2931.13m2。

针对上述空间难以分隔的问题，设计认为可采取以下技术措施，保证上述空间安全：①重点危险源控制，将可能的火灾限制在较小范围，对于明火作业的厨房采用耐火极限不低于2h的防火隔墙及甲级防火与周围空间进行防火分隔；②加强高大空间消防系统设置，对于室内净空高度大于12m的区域设置适合高大空间的火灾探测装置和自动灭火装置，设置机械排烟系统和补风系统，其机械排烟量在规范基础上提高1.3倍。

通过采用上述针对性措施，保证上述空间的安全。

3.2关于避难层分布及人员疏散的措施
图5 北塔避难层分布示意图本项目由于其整体造型的标志性与独特性，难以设置屋顶停机坪。

针对此问题，设计采取以下技术措施，以利于人员避难和外部灭火救援的需求：①加强避难层设置，第一个避难层设置在北塔11层，其他各避难层之间均不超过50米（见图5）；②加强消防电梯设置，设置两台2000kg载重消防电梯以增加运力。

（《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强技术要求（试行）》要求至少设置一部可用于火灾时人员疏散的辅助疏散电梯，载重量不少于1300kg）；③加强外部灭火救援技术措施，设置宽度为15m的登高操作场地，在扑救面方向，建筑高度100米（24层）以下每层增设2个救援窗口，窗口的净高度和净宽度分别为1.6m和1.3m，下沿距室内地面不宜大于1.2m，窗口的玻璃易于破碎，并设置可在室外识别的明显标志。

3.3关于燃气管道与厨房设置本项目塔楼顶部会所中设置有使用可燃气体作为燃料的厨房，其设置位置未靠外墙。

（见图9）同时燃气管道拟设置在核心筒内，其通风要求与管道井楼板封堵有冲突。

为保证本项目燃气安全，特采取如下可靠性技术措施：①在进户引入管设置总阀门及紧急快速切断阀，在厨房引入管设手动快速切断阀和紧急自动切断阀，紧急切断阀设置备用电源；②所有设有燃气灶的厨房、燃气管道水平路径及燃气管井，均设置燃气泄漏报警器，并与中央警报系统相连，报警器与自动切断阀联锁，当燃气泄漏浓度达到爆炸下限1/4时，报警器报警，持续时间至1min时，燃气自动切断阀自动切断气源；③每个燃气竖井上下两端均设有通风百叶，若燃气竖井内有燃气管接出，则在本层竖井加设通风百叶及电动防火阀，通风百叶须与通风井连通；④在设有阀门及管道连接件等可能产生可燃气体泄漏源的楼层、燃气厨房及锅炉房设置机械通风系统，正常情况下换气次数不应小于6次/h，事故情况下换气次数不应小于12 次/h；⑤燃气立管设在独立管井内，燃气立管竖井的墙体应为耐火极限不低于1.0h 的不燃烧体，井壁上的检查门采用甲级防火门；⑥竖井在楼板处每层均进行防火封堵；竖井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实。

4 消防安全加强措施
由于本项目两塔楼建筑高度达301m，属250m以上的超高层综合建筑，为加强消防系统的安全性，采取一定的消防安全加强措施，以实现本项目消防安全的目标。

4.1加强消防供水系统可靠性技术措施：
一是在L58设置有效容积216m3的高位消防水池（考虑自喷1h全部用水量及消火栓系统30min用水量），且在L54设置有效容积423m3消防水池（储存3h的消火栓用水量），使得消火栓储水量增加至3.5h，高于规范要求消火栓系统3h储水量要求；
二是喷淋水箱与消防栓系统水箱将连通以作互为备用，消防水池及减压水箱的喷淋出水管上增设电动阀，平时为全开启装态，当火警发生1h后，将关上电动阀（附带手动设计供消防员操作），以保证消火栓用水量；
三是高层消防水箱将与低层消防水箱连通以提高供水的安全性；
四是喷淋系统的报警阀将以隔层方式连接控制，避免报警阀出现故障时引起相邻片区停水，加强了喷淋系统的安全性；
五是尽量采用减压水箱代替减压阀进行减压供水，避免了因减压阀故障时引起整个管网的超压，从而增加系统的安全性；
六是水泵接合器将按压力分区独立设置，以增加系统安全性。

26层或以下的消防供水由水泵接合器接至相关管网直接供水，26层以上的消防供水由设于首层水泵接合器接至26层消防转输水泵后到58层高位消防水池，再经加压水泵及重力流供水，以配合消防车最大供水压力，增加系统安全性。

七是南塔、北塔分别独立设置消防系统；屋顶58层和54层贮存全部消防用水量，43层及以下可保证常高压供水，44层上采用临时高压供水；并采用U形管将南北塔54层消防水池连通（图10），确保消防供水的可靠性。

消防给水采用消防减压水池和减压阀相结合的方式进行竖向分区，控制消防水压的合理性。

4.2加强供电系统可靠性技术措施：
一是消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的房间设置备用照明，其照度不应低于正常照明的照度；
二是应急照明和疏散指示标志备用电源连续供电时间提高至不小于90min；
三是提高建筑内疏散照明的地面最低照度：
对于疏散走道，不应小于1.0 lx，
对于人员密集场所、避难层，不应小于2.0lx，
对于楼梯间、前室或合用前室，不应低于5.0lx；
四是消防供配电线路应采用矿物绝缘电缆，其他线路采用低烟无卤A级阻燃电缆、电线；
五是消防电源设备与其他电气设备之间采用防火分隔。

4.3加强防排烟系统可靠性技术措施：
一是高层主体的办公楼层的机械排烟系统设机械补风系统；
二是建筑防排烟系统取风口和排烟口设置在建筑不同方向或保持足够间距。

5 小结
银川绿地中心超高层项目具有建筑高度高、功能多样、火灾负荷大、使用人员多等特点，因而也造成建筑消防设计难点较多。

笔者认为在此类设计时，应严格按照规范要求，结合项目自身特点，结合超高、超限的部分采用重点加强措施；对于局部难点部分，进行消防性能优化设计并采用多种方法验证，本着生命至上、安全第一的消防设计理念，用先进、安全、合理的技术保证人员的安全和建筑结构的安全。

参考文献
《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》
《民用建筑设计通则》GB 50532-2005
《建筑设计防火规范》GB 50016-2014
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-2014
《人民防空工程设计防火规范》GB 50098-2009
《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222-2015
《办公建筑设计规范》JGJ 67-2006
《旅馆建筑设计规范》JGJ 62-2014
《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017
《火灾自动报警系统设计规范》 GB 50116-2013
《消防应急照明和疏散指示系统》 GB 17945-2010
《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》 CECS 263 ：2009
《气体灭火系统设计规范》 GB 50370-2005
《建筑灭火器配置设计规范》 GB 50140-2005
中国建筑科学研究院防火研究所《银川绿地中心项目消防设计策略研讨报告》
作者简介：
张瑾（1988.2—），女，汉族，籍贯：山西太原，意大利米兰理工大学，中国建筑设计研究院有限公司，建筑师，硕士学位，专业：建筑学硕士
金鑫（1989.5—），男，汉族，籍贯：云南昆明人，南京大学建筑与城市规划学院，保利（北京）房地产开发有限公司，中级职称，硕士学位，专业：建筑学硕士。