超高层建筑避难层(间)规范化防火设计*

赫 双 龄

(吉林建筑大学设计院,长春 130118)

近年来,在我国经济发达地区超高层建筑尤其是建筑高度在100m～250m的超高层建筑得到迅猛发展.关于这一高度范围的高层民用建筑防火设计,可依据我国现行《高层民用建筑防火设计规范》GB50045—95(以下简称《高规》)要求进行,即“规范化防火设计”;建筑高度超过250m时,可采用对建筑物火灾危险性和危害性进行定量预测、评估、专家论证的方法进行防火设计,即“性能化防火设计”.在工程设计实践中“规范化防火设计”虽简单易行,但存在规定模糊、不准确、不详尽等问题,加之一些设计人员缺少超高层建筑防火设计经验,导致设计时难以把握.就此,笔者综合大量实际案例和各地建设经验,对高度100m～250m超高层建筑避难区的设计进行了系统分析总结,以供参考.

1 基本概念

超高层建筑.指建筑高度大于100m的民用建筑[1](按使用功能分为居住建筑和公共建筑两大类);

建筑高度.指建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度[2];

避难区.指在建筑中设置的,能够在火灾时为无法及时疏散到室外的人员提供暂时安全停留等待救援的场所,如屋顶平台、避难间、避难层、避难走道等;

避难层(间).指超高层建筑为消防安全专门设置的供火灾时人们疏散临时避难的楼层或房间[1].避难层不应设有办公室、活动室、库房等其他功能性的房间;避难间一般与办公、客房等具有使用功能的房间在同一楼层里,是火灾时躲避烟火侵袭等待救援的防火隔间,可以每层设置,也可以隔数层设置[3-4];① 专用避难层. 人员避难区与交通系统、竖向管道设施等共同组成的一个楼层；② 兼设备层避难层.人员避难区与设备用房、交通系统、竖向管道设施等共同组成的一个楼层.

2 避难区的设置方式、面积与净高

2.1 超高层建筑设置避难区的必要性

对于100m高的建筑(住宅大约34层、办公楼大约25层),火灾时普通电梯停用(受高温影响或停电停运或着火燃烧,将危及生命),楼梯间是人员逃生的唯一通道.根据笔者现场测试,一名正常20岁～50岁成年男子,使用一部净宽1.10m的楼梯疏散时,住宅每层的运动距离大约8m,办公楼每层的运动距离大约13m,在没有任何障碍的情况下,由顶层跑至首层,住宅平均耗时4.5min～5.5min,办公楼平均耗时5.5min～6.5min,跑下楼梯的平均速度为 0.8m/s～1.0m/s;如发生火灾,紧张慌乱人流拥挤体力不支,需要的疏散时间就会更长.一般住宅建筑火灾时最佳逃生时间是火灾初期的2min～3min,公共建筑是5min～6min.可见，超高层建筑发生火灾时,全部楼内人员通过楼梯间安全疏散至首层室外是不太可能的.

对于超过100m高的建筑,办公楼可能有数千人需要疏散;住宅楼疏散人数虽少,但存在老人、小孩、残障病人等.为确保楼内人员生命安全,超高层建筑应沿建筑高度方向设置避难区,以缩短垂直疏散距离,为人们提供临时避难、等待救援场所,如屋顶平台、避难层(间)等.

2.2 严寒或寒冷地区宜设置封闭式避难层(间)

常见的超高层建筑中的避难层(间)有敞开式、半封闭式、封闭式三种:敞开式,四周不设维护构件,靠自然通风排烟,但易受到火灾蔓延和室外气候影响,比较适合于温暖地区;半封闭式,四周设≥1.2m高的防护墙,上部设可开启的封闭窗或不燃固定金属百叶窗,靠自然通风排烟,火灾时可起到一定的挡烟作用,但仍然可以受到火灾蔓延和室外气候影响,因此不适用于严寒或寒冷地区;封闭式,四周外墙及内部隔墙采用防火墙,一般不开门窗或开设甲级防火门窗,火灾时可有效阻止其他楼层房间产生的烟雾和火焰的侵入,内部设有独立的空调系统和防排烟系统等应急设施为避难人群提供新鲜空气和安全保障,可免受外界气候的影响,抵御风寒侵袭,做到节能保温与防火的统一.因此,严寒或寒冷地区宜设置封闭式避难层(间).

2.3 超高层住宅应设置避难间

我国现行《民用建筑设计通则》GB50352—2005(以下简称《通则》)第6.4.2条:建筑高度超过100m的超高层民用建筑应设置避难层(间),而现行《高规》)第6.1.13条规定:建筑高度超过100m的公共建筑应设置避难层(间).可见“超高层住宅是否设置避难层(间)”二者规定有所不同.

据加拿大有关研究部门提出的不同层数的高层建筑内的人员,使用1.10m的楼梯疏散到室外需要的时间显示,三十层时至少要10min.通过本人在无火灾状态下的实际测试,从住宅的三十层通过楼梯(无任何障碍)跑至首层室外,耗时约5min.如发生火灾,尤其是老、弱、病、残、儿童等人群,因疏散时间会更长而错过最佳逃生时间.住宅楼平时使用人数较公共建筑要少得多,设置临时避难场所并不需要较大的面积空间,且高层住宅各户间、各单元间均设有防火隔离措施,火灾不易蔓延,因此设置避难间更为经济可行.目前，北京、上海、昆明、杭州等地已相继建成设有避难间的超高层住宅.综合上述,超高层住宅应设置避难间.

2.4 避难层(间)位置

现行《高规》第6.1.13.1款规定:自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间,不宜超过十五层,其理由是发生火灾时集聚在第十五层左右的避难人员,可由消防云梯车(目前国内有一部分城市的消防车配有50m高云梯)将人员疏散下来.在实际工程设计中,用限定建筑层数来满足消防救援高度50m的做法,不够准确,因为不同功能建筑层高不同,同样是十五层,住宅、公寓建筑高度可以是45m,而办公楼就可以是60m;再者不同城市消防部门配备消防云梯车不同,消防救援高度也不同,即使是目前世界较先进的消防云梯车,最大救援高度也仅能达到100m,因此第一个避难层(间)距首层的位置应因地制宜,根据当地城市消防部门意见或消防车配备云梯可达高度确定,并不宜超过45m,以满足大部分配有50m高云梯的消防车实施救援.另外,为使避难层、设备管道层、结构转换加强层合用以及安全疏散时间控制在较短时间内(2min～3min),两个避难层之间的高差也不宜大于45m.

2.5 避难层(间)净高和避难面积计算

避难层(间)是火灾时人们确保生命安全的临时避难场所,所以必须有一定的面积和高度.避难面积(避难区供人员停留的净面积)按5.00人/m2计算[2],避难层净高不应低于2.0m[1],这是人员避难的最低标准,在具体工程设计中应根据实际情况,适当提高,并尽量使第一避难层(间)的避难面积较上部各避难层(间)面积大一些,以满足滞留本层人员和从上层疏散下来的避难人员共用需求.

3 避难层(间)的交通组织

3.1 消防电梯应在避难层(间)停靠,并设消防电梯出口[2]

图1 防烟楼梯间避难层(间)分隔、错位、上下层断开平面示意图

消防电梯是火灾时专供消防队员携带灭火器材进入高层建筑灭火、抢救伤员、老弱病残人员使用的电梯,可以避免消防队员与逃生人员在楼梯上形成逆流或因爬楼梯消耗体力影响救援灭火工作.消防电梯配备双路电源具有紧急控制功能等.普通电梯火灾时易受高温影响变形燃烧、停电停运,因此不应在避难层停靠.

3.2 防烟楼梯间应在避难层(间)所在楼层分隔、错位或上下层断开[2]

避难层入口,如没有引导标志,发生火灾时处于极度紧张的人员不容易找到避难层,为此防烟楼梯间应在避难层(间)所在楼层分隔、错位或上下层断开,强制疏散人群途经避难层(见图1).

防烟楼梯在避难层断开,比较适合较低层高的避难层;兼设备层的避难层,一般层高较高,会使上下层楼梯入口方向相反;另外,上下断开或错位都会影响到竖向管井、风道甚至电梯的布置,因此分隔的做法比较常用.

4 避难层(间)的防火构造与消防设施

(1) 避难层(间)的窗与其下楼层的窗槛墙高度不宜低于2m,或者在下层窗上设不低于1.0m宽的防火挑檐,防止下层火灾烟雾侵袭到避难层.

图2 兼设备层避难层 图3 避难间

(2) 兼作设备层的避难层. 设备、管道应集中布置,设备机组应设在各自的设备机房内[3-4].设备间、竖井与避难区之间应用防火墙或走道分隔(见图2);走道隔墙及上下层楼板耐火极限不应低于2.0h;设备间的检查门应开向公共走道,不应直接开向避难区,并采用甲级防火门.管道竖井检查门开向避难区时应设置甲级防火门;防烟楼梯间、前室通向避难区的门应向疏散方向开启,且应为自行关闭的乙级防火门.

(3) 避难间. 避难间应靠外墙,面向场地道路,以方便消防车停靠和观察救援(见图3);在人员使用楼层设置避难间,该楼层不得设置人员密集以及厨房等直接使用明火的场所,如:歌舞娱乐游艺放映场所、会议室、宴会厅等[3-4];避难间与其他用房之间应用防火墙分隔,避难间上下层楼板耐火极限不应低于2.0h;与避难间同层的办公室等使用房间的装修材料应均应采用A级材料,织物应为B1级[3-4].

(4) 避难层(间)消防设施. 首先,避难层(间)应设消火栓和消防软管卷盘、自动喷淋系统等;封闭式避难层(间)还应设独立的防烟设施[2];避难层内连通避难区和设备机房的公共走道,避难间所在楼层的公共走道(无论有无外窗)、各使用房间(无论面积大小)应设机械排烟设施；其次, 避难层(间)应设消防专线电话、应急广播和应急照明、火灾自动报警系统、手动报警按钮等.应急照明供电时间不应小于1.0h,照度不应低于1.0 lx[2].应急广播系统应接至疏散楼梯间.入口处(包括通向屋顶平台的入口处)应设“避难层(间)AREA OF REFUGE”灯光指示标志.烟感器保护半径≤5.8m,如设置温感探测器,保护面积≤20m2.手动报警按钮设于出入口旁,每个防火分区至少设置一个手报,每个手报的服务半径≤30m,距地1.4m.

5 结语

防火设计是贯穿建筑方案到施工图各阶段的重要设计内容.建筑高度100m～250m超高层建筑的避难区设计应结合当地消防和气候等具体条件,采用规范化防火设计,做到安全可靠、经济适用.

参 考 文 献

[1] 中华人民共和国建设部.民用建筑设计通则(GB 50352-2005)[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2] 中华人民共和国公安部.高层民用建筑防火设计规范(GB 50045-95)(2005年版)[S].北京:中国计划出版社,2005.

[3] 殷李革.高层民用建筑避难区域防火设计探讨[J].消防技术与产品信息,1999(9):24-27.

[4] 上海市消防局.关于超高层建筑工程消防设计若干问题的处理意见[Z].沪消发(2002)第333号.