基于火灾安全性能的高层建筑消防设计——以日本某建筑为例

直大竹一 / 义一岭岸

基于火灾安全性能的高层建筑消防设计
——以日本某建筑为例

直大竹一 / 义一岭岸

以日本某建筑为例，重点介绍高层建筑群疏散安全性能化设计及其仿真验证。在设计过程中主要考虑了三种情况：预防城市火灾，控制火势和烟雾蔓延，以及火灾情景下的疏散方案。为了防止火势蔓延到邻近区域，在与其他设施连接处设置了缓冲区。除此之外，为减少必须疏散逃生的人数，高层建筑群间也会设置了缓冲区；而建筑内进行的其他防火分区，称为安全等候区，用于楼内人员排队撤离。在仿真实验中，假定灾情烟雾以匀加速(at2)蔓延,整个建筑的所有房间都进行了安全性能验证，即：安全疏散时间(ASETs)评估；而建筑中庭则是采用双层区域模型仿真，楼梯则是采用网络区域模型对加压系统进行烟气运动模拟仿真。

基于性能的设计 加压系统 疏散 防火分区

Performance-BasedFireSafetyDesignforaSkyscraper:ACaseinJapan

0 引言

在日本，许多高层建筑的设计都是遵循标准规范的。早在2000年以前，许多不符合规范设计的建筑中庭、体育场馆等就已被改建，而且，自2000[1]号建筑条例实施以来，类似的改建方案已广泛用于实现建筑的灵活性设计和降低建筑成本设计。

如图1所示，为日本第一高厦——大阪阿倍野Harukas(Abeno Harukas)，为实现该建筑的灵活性设计及高效能、高收益，这栋摩天大楼采用了消防安全性能化设计。

图1 阿倍野Harukas外观及功能分区

1 阿倍野 Harukas的消防安全设计及其验证

阿倍野Harukas始建于二战前，坐落于大阪，是在大阪当时最大百货商店的基础上翻新重建起来的。前身包括一个火车站，与周边其他建筑及一个地铁站构成了当地的一大建筑群。

在这次重建中，原建筑群只有一部分重建为塔楼大厦，其他部分仍保留或翻新。昔日的百货商店脱胎为一座新型的综合商业设施，集先进都市功能于一体，包括车站、超大型百货商场、写字楼、酒店、美术馆、观览台等。

这些不同功能组成的建筑综合体虽有助于提高土地和能源的日常使用效率，但这样的建筑功能分区也存在很大的弊端，一旦发生紧急情况(例如火灾)，灾情会影响到建筑内的所有人员，人员的安全撤离将成为一个严峻挑战。

故在消防设计时，主要考虑到了以下三点：1)预防城市火灾；2)控制火势和烟雾蔓延；3)火灾情景下的疏散方案。具体的消防安全设计及其验证在下文会讲到。

2 安全隐患的局限性

2.1保护火灾蔓延至大楼外

这栋大楼就像大阪的一个交通枢纽，大楼地下就是近铁大阪阿部野桥站，此外还与地铁天王寺站、JR线天王寺站相连通。

因此，为了防止火情波及其他建筑物，在该建筑物和其周边进行了防火分区，即：利用防火墙和防火卷帘在水平方向分隔出的防火区域，这些区域有的设置了排烟系统。

如图2所示，在该大楼与周边建筑的连接处进行了防火分区。

图2 阿倍野Harukas与周边建筑进行的防火分区

2.2防止火情蔓延到建筑内

为了避免火灾波及建筑内人员，阿倍野Harukas大厦根据租户类别分了四个区域模块，且有缓冲区位于模块间(详见图3)。

图3 缓冲桁架

这四个模块间的缓冲区其实就是由耐火性能极好的设备机械室构成的“桁架层”。此外，桁架层较高，有望阻止火灾在竖直方向扩大蔓延。这样消防设计通过限制火灾蔓延的区域，减少了无灾情区域疏散人员的必要性，有助于缓解疏散时的混乱及楼梯拥挤程度等。

由于阿倍野Harukas大厦主体建筑高度与裙房的建筑高度不同，且面积最大的百货商店设在了B2～14层，因此桁架楼板设在中庭，连接建筑主体和裙房。且为避免火情蔓延，设计时以中庭作为另一个防火区。当火灾发生时，火情及烟雾会在蔓延到中庭边界时被阻隔，又由于主楼和裙房都各自有逃生路线，所以建筑内人员在逃离灾情时不用冒险穿过中庭。

3 逃生出口控制

阿倍野Harukas大厦是一个集综合性、多功能为一体的建筑地标，它涵盖的不同功能建筑开放时间不同，且各自有其管理者及员工。紧急情况下，这些人员必须能被一个控制系统进行集中预警通知及疏散管理。

这里需要强调一点，阿倍野Harukas大厦是一个复杂综合体，从该建筑内离开需要较长的时间。所以当火灾探测器发出警报时，需要花费比一般建筑更长的时间检测这个警报的真实性。故我们为用户设计了一些针对初期火情探测的网络及设施和一个引导系统。

岳文姣编译自Fire Science and Technology 2015，2017，page 235-244，了解更多详细内容可登陆http://www.oriprobe.com/journals/xfkxyjs.html.