超高层建筑消防性能化设计

超高层建筑消防性能化设计

摘要：针对GB50016—2014《建筑设计防火规范》中部分条文内容在建设项目中的应用实践，以某超高层建筑为例，对该超高层建筑面临的总平面消防设计和单

体建筑在防火分区、安全疏散、消防电梯、避难层、直升机救援的支持及超过

250m更严格的防火措施等消防设计问题进行分析和探讨。提出GB50016—2014《建筑设计防火规范》颁布实施后在实践应用中面临的问题及解决措施的相关建议.

关键词：超高层建筑；消防设计；建筑防火

引言

建筑高度超过２５０ｍ的超高层建筑多为地标建筑，因其造型新颖、体量大、占地少，在我国城市化进程中必然扮演越来越重要的角色。但超高层建筑功能繁杂、人员密集，必须解决其消防设计中建筑密度高、功能分区复杂、火灾荷载大、玻璃幕墙较多等因素导致的人员疏散和火灾扑救问题。笔者依据性能化防火设计

原则，以海南市某超高层项目为例，进行整体消防性能化设计论证，对超高层建

筑防火设计安全措施提出新的思路。

1超高层建筑消防设计现状

1.1超高层建筑消防难点

（１）火灾隐患多，持续时间长。超高层建筑商业裙楼体量巨大，功能复杂。其物业形态多样，用电等隐患较多，建筑密度大，火灾载荷呈现高密度、巨体量

的特点。另外，超高层建筑建设、安装、日常管理各环节周期较长，涉及入场单

位较多，防火综合管理、统一协调难度高，火灾风险系数较高。

（２）人员疏散困难。超高层建筑往往地处商业中心区域，人流量大，受制

于其超高楼层和建筑密度，对疏散通道数量、疏散距离、疏散时间的要求较高，

火灾发生时，对人群疏导指示反映和心理干预能力要求也较高，有毒烟雾及人群

踩踏等二次事故隐患极高。

（３）火灾扑救难度大。超高层建筑的烟囱效应较强，玻璃幕墙过火破碎后

造成的高气压风道有利于火势蔓延。此外，目前大多数城市没有配备消防直升机，高层消防车设备无法满足１５０ｍ以上高层建筑外部消防救援的需要，扑救手段

受限。

1.2超高层建筑消防设计常见问题

（１）建筑外部扑救条件不理想。海南市坡多路陡，部分建设工程外部消防

安全条件很难满足消防车扑救的要求。目前配备的大型消防车辆的作业臂长度已

达１６ｍ，按规范设计要求，很难满足云梯车实际运转半径要求，导致扑救过程

延长，效率低。

（２）建筑内部消防设施配备缺少有效的加强措施和针对性。常见问题有避

难层的合理设置和消防电梯的使用问题等。此外，消防电梯设置、消防水池及防

火阻燃线缆等缺乏专门的加强措施规范。

（３）消防理念人性化设计及管理理念薄弱。消防警示设施不到位，针对超

高层建筑特殊的消防管理和防火教育滞后，防火意识淡漠，对超高层建筑火灾危

害性认识不足，缺乏高效的疏散应急方案。

2超高层建筑消防对策案例

2.1电梯疏散在超高层建筑中的应用

超高层建筑超高的高度和超大的建筑体量对人员疏散安全提出了很高的要求，

合理的疏散策略是人员安全撤离危险环境的重要保障。对纽约世贸大厦的火灾统

计表明：发生恐怖袭击和大火后，世贸大厦内部８７％人员成功疏散逃生，在疏

散成功的人员中，９９％的人员所处位置低于撞击楼层。早在１９７４年就有人

考虑利用电梯加快疏散速度和疏散残疾人员，１９９２年美国的ＪｏｈｎＨ

Ｋｌｏｔｅ等人对利用电梯疏散时人员的运动时间进行了模拟分析，并提出了Ｅ

ＥＥＳ电梯紧急疏散系统。２００７年９月，公安部上海消防研究所与上海市特

种设备监督检验技术研究院联合召开了“高层建筑火灾情况下电梯疏散国际研讨会”，并与上海市消防总队积极展开合作，取得了初步成果。此外，ＮＩＳＴ于２００８年４月举行了“ＲｅｔｈｉｎｋｉｎｇＥｇｒｅｓｓ”会议，主要讨论利

用电梯进行疏散的优点和高层建筑火灾初期利用电梯进行人员疏散的可行性。

2.2重力供水在超高层建筑中的应用

就目前已建成或在建的超高层建筑来看，消防供水有多种形式，以珠江新城

西塔为例，其消防给水系统由华南理工大学建筑设计研究院设计。塔楼总高度４

３２ｍ，共１０３层。建筑室内消防水源来自主塔楼１０２层的高位消防水池，

水池有效容积为６００ｍ３，贮存室内各消防系统火灾延续时间内同时使用的消

防用水量。地下四层设低位消防水池，有效容积为１５０ｍ３，用于水泵接合器

供水及转输水泵抽水。在３０层和６６层均设置消防转输水箱和分区减压水箱，

有效容积均为６０ｍ３。高位消防水池和各区的消防减压水箱分别设置两根ＤＮ

２００出水管与各区的消防给水管网连接。

设计者根据性能化消防设计的原则，选择了常高压与临时高压相结合、串联

式重力供水的新型混合消防给水系统，将火灾延续时间内的全部消防用水置于屋

顶的高位消防水池。对绝大多数楼层而言，相当于常高压给水系统，因此无需系

统设置水泵，大大缩减了消防加压设备数量和泵房占地面积。同样，在中国第一

高塔———广州塔中也采用了重力消防供水的方法。笔者在调研中实地参观了广

州塔第８５层（４３８ｍ高）设置的重力水箱，其常年总蓄水量达５４０ｔ，水

箱下面安装轨道，以便水箱可以滑动。作为重力供水消防系统的重要组成部分，

其特殊之处在于即便楼下发生火灾断电，这套设备也能正常运行，水塔里的水能

依靠自身的重力抵达各消防水管。这套系统的供电线路接入特殊的电路监测系统，能够实现对供电线路通电情况和温度的及时监测和预

3超高层建筑消防发展新方向

面对超高层建筑严峻的火灾形势，科技减灾是必由之路。国内外专家和科研

工作者均认为应采用整体消防安全理念，进行全面系统的消防安全设计。根据整

体消防安全理念，建筑内火灾安全通过以下三方面来达到：被动式建筑结构设计；主动式火灾防治关键技术与系统；消防安全管理，在整体消防安全理念中，超高

层建筑主动式火灾防治关键技术及系统又是抑制和减少灾害损失的最后一道防线。发展针对超高层建筑火灾的新型灾情监测与应急扑救技术已成为消防部门的共识

和当今国际公共安全技术前沿的研究热点。

（１）应发展节约水资源的新型分布式灭火技术与装备。能大大提高灭火效率，降低灭火水耗，提高水的利用率的超高层分布式灭火技术与装备应成为研究

的重点。如Ａ类压缩空气泡沫灭火技术，能提高水的吸热比表面积，最大限度地

提高水的冷却和窒息灭火效能的（超）细水雾灭火技术等。

（２）研究与发展以消防车、泵、炮等系统灭火装备为代表的大功率、高效能、多功能、轻型化的消防应急救援装备。

（３）融新材料、新工艺、新技术的应用于一体的安全、高效、轻质的消防