浅议超高层建筑的消防安全特性及防火设计

浅议超高层建筑的消防安全特性及防火设计

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浅议超高层建筑的消防安全特性及防火设计随着经济的快速发展，超高层建筑已从最初的凤毛麟角而逐渐普及。我国的改革开放带来了经济和社会的蓬勃发展，城市建设日新月异，但这一时期的火灾明显地呈现了严重化的趋势，据统计，l991年至2000年十年间，全国共发生火灾888485起，死24564人，伤43422人，直接财产损失116.4亿元。这四项数字分别占建国50年火灾总数的25.8%、

14.7% 、13.6%和58.8%，凸显了包括超高层建筑在内的新的消防安全问题的严重性，急需对传统的消防手段进行改革，以满足新时代形势的需要。

一、超高层建筑的定义与分类

随着经济的发展，城市人口迅速增加，用地紧张的困境日益突出，超高层建筑可以更充分地利用有限空间，节约土地，通过集中布设地上、地下的各种管线而降低市政工程的投资。而且超高层建筑汇集了城市在建筑、结构、机械设备、建筑材料和施工技术等所有科技的最高成就，表现了城市社会、经济文化程度和现代化步伐，许多超高层建筑更是成为了一个城市或地区的重要景观和地标。此外，超高层建筑面积大，将多种功能，如办公、旅馆、公寓和购物综合在一座建筑里，方便了人们的生活。

我国的建筑规范中并没有明确的规定“超高层建筑”的定义，而是把建筑高度超过24 米的公共建筑和十层及十层以上的居住建筑均视为“高层民用建筑”。1972 年，在美国宾夕法尼亚洲伯利恒市召开的国际高层建筑会议对高层建筑的定义取得了较统一的认识，把高层建筑划分为四类：第一类高层建筑：9～16 层（最高到 50m）；第二类高层建筑：17～25 层（最高到 75m）；第三类高层建筑：26～40 层（最高到

100m）；第四类超高层建筑：40 层以上（高度在 100m 以上）。我国《高层民用建筑设计防火规范》对超高层虽无明确规定，但对于高度超过 100m，层数超过 32 层的建筑在避难层、停机坪、消防水压、灭火设施、正压排烟及火灾自动报警方面都有特殊的要求。

二、超高层建筑的消防安全特点

超高层建筑作为一个地区和城市的标志，建造耗资巨大，涉及建筑、结构、设备、防火、交通、能源、环境等一系列的问题，是一个地区经济、科技、美学的综合结晶。但是，由于这种建筑物高度高、人员多、设备及管线系统复杂，火灾事故的隐患大，在自然灾害（地震、强风）、内部设备系统故障事故、人为火灾等难以抗拒或防范的情况下，一旦发生火灾，疏散与扑救都十分困难，将直接威胁着生命财产安全，因此火灾是超高层建筑的头号大敌，其消防安全成为不可避免的首要问题之一。

（一）功能用途复杂、点火源多

超高层建筑主体建筑高、功能复杂，大多数主体建筑底层建有裙楼，作为商场、餐饮、娱乐等商业功能使用，主体建筑多数作为住宅、办公、宾馆等使用。而且超高层建筑的用电设备种类多，数量大，超载、短路、发生小火花的现象增多；车库停车多、储油量大；流动人员多，吸烟人多；雷击现象、周围环境飞火等也是超高层建筑可能发生火灾的点火源，火灾荷载密度大。

（二）竖向管井多、可燃物集中，容易形成烟囱效应

超高层建筑内部垂直的楼梯间、电梯井、管道井、电缆井、排气道、垃圾道以及其它封堵不严密的各类竖向管井众多，其陈设和装修材料大多是可燃、易燃物品，一旦发生火灾，容易沿着这些竖向管井快速蔓延。而且这些竖向管井犹如一座座高耸的烟囱，火灾时，容易形成烟囱效应，助长烟气火势的蔓延。建筑高度越高，烟囱效应越强烈。实验资料证明，超高层建筑中火灾烟气沿着垂直楼梯间、电梯井等竖向井道垂直上升的速度达每秒3到4米，有时甚至可达每秒8米。

（三）安全疏散困难，人员密集，容易造成重大伤亡

40 层以上超高层建筑着火时，要使人员迅速疏散到地面或避难空间十分困难。由于火灾时客用电梯必须停止使用，消防电梯主要为消防队员专用，消防云梯车的高度也有极限，所以楼梯间是人员垂直疏散的唯一手段。但超高层建筑的垂直疏散距离长，人员密集，疏散时间也相应大幅增加。据消防部门的测试，一名消防战士从40层150米的位置下到建筑的第一层需要十几分钟，那么普通人员或是老人、小孩等所需要的疏散时间就会更长。而烟气的垂直流动速度为2～4 米/秒，在垂直方向1 分钟就可以蔓延几十层。人员的疏散速度比烟气流动速度要慢超过100 倍，而且疏散方向与烟火蔓延方向相反，进一步增加了人员疏散的艰难和危险性，容易造成重大伤亡。

（四）火灾扑救难度大，对装备手段的要求高

超高层建筑与普通建筑相比，其火灾扑救难度相对较大。由于城市高楼林立，缺乏地面消防行动展开的场地，而且从国内现有的超高层建筑来看，外墙大多采用玻璃幕墙，破碎后极易造成地面人员伤亡，并对破坏地面的消防车辆及供水器材，加上外墙采用固定窗，消防人员接近起火点非常困难。此外，现有消防装备远远无法满足超高层建筑的灭火救援需要。目前，消防登高车的最大救援高度约为100米。超高层建筑发生火灾，灭火用水量比较大，有时需要达到100升/秒以上。经灭火演练测试，三辆大功率消防车串联，通过水泵结合器供水，高度只能达到160米，通过水带直接供水，高度只有150米，而消防直升机尚未得到普遍

应用。因此，超过150 m 的楼层几乎只能主要依靠建筑内部自身的消防设施来保障，外部手段效果甚微。

此外，还有一个经常被忽略的火灾隐患，就是超高层建筑在施工期间的消防安全问题。超高层建筑的施工周期一般都较长，施工现场临时动火多，用电量大，易燃、可燃材料集中。同时，消防设施未开通，缺少消防水源和消防通道，只有临时消防水源，一旦发生火灾,不能保证消防用水的水压和水量，消防扑救难度更大，尤其是在施工后期发生在中、高层甚至顶层的火灾。