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高層建筑防火設(shè)計措施
導(dǎo)語：超過一定層數(shù)或高度的建筑將成為高層建筑。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國規(guī)定不一，且多無絕對、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
一、保證建筑主體結(jié)構(gòu)有足夠的耐火穩(wěn)定性
目前國內(nèi)外高樓多依賴鋼結(jié)構(gòu)，雖然它的整體性和穩(wěn)定性都很好，但耐火性能很差。鋼材的抗拉和承重等性能均會因溫度的升高而急劇下降，通常在攝氏450～650度就會失去承載能力，發(fā)生變形，鋼柱、鋼梁彎曲，不能繼續(xù)使用。一般情況下，不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有15分鐘。因此，建筑界和消防界在解決這個問題方面仍任重道遠(yuǎn)。
(一)耐火等級和材料選擇。中國按建筑常用結(jié)構(gòu)類型的耐火能力劃分為四個耐火等級(高層建筑必須為一或二級)。建筑的耐火能力取決于構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能，在不同耐火等級中對二者分別作了規(guī)定。構(gòu)件的耐火極限主要是指構(gòu)件從受火的作用起，到被破壞(如失去支承能力等)為止的這段時間(按小時計)。構(gòu)件的材料依燃燒性能的不同有燃燒體(如木材等)、難燃燒體(如瀝青混凝土、刨花板)和非燃燒體(如磚、石、金屬等)之分。
(二)建筑物應(yīng)根據(jù)其耐火等級來選定構(gòu)件材料和構(gòu)造方式。如一級耐火等級的承重墻、柱須為耐火極限3小時的非燃燒體(如用磚或混凝土作成180毫米厚的墻或300×300毫米的柱)，梁須為耐火極限2小時的非燃燒體，其鋼筋保護(hù)層須厚30毫米以上。設(shè)計時須保證主體結(jié)構(gòu)的耐火穩(wěn)定性，以贏得足夠的疏散時間，并使建筑物在火災(zāi)過后易于修復(fù)。隔墻和吊頂?shù)葢?yīng)具有必要的耐火性能，內(nèi)部裝修和家具陳設(shè)應(yīng)力求使用不燃或難燃材料，如采用經(jīng)過防火處理的吊頂材料和地毯、窗簾等，以減少火災(zāi)發(fā)生和控制火勢蔓延。
二、做好防火分隔與安全通道設(shè)計
高層建筑中，因有毒煙氣窒息死亡的人員占死亡人數(shù)的70%左右，煙氣是火災(zāi)中的隱形殺手。所以，要充分考慮在建筑內(nèi)設(shè)置防排煙系統(tǒng)的重要性。煙氣的水平流動速度為0.3、0.8m/s，垂直方向擴(kuò)散速度為3.4m/s，當(dāng)煙氣無阻攔時，只需1min左右就可以擴(kuò)散到幾十層高的大樓。煙氣的流動速度大大超過了人的疏散速度。樓梯間、電梯井及各種豎向管井是高層建筑火災(zāi)垂直方向蔓延的重要途徑，易形成“煙囪效應(yīng)”。而樓梯間及其前室或合用前室是火災(zāi)時人員臨時避難、疏散的場所，消防電梯間及其前室是消防隊員進(jìn)入高層建筑滅火的主要通道。為了阻止煙氣進(jìn)入這些部位或排出這些部位的煙氣，保證人員安全疏散和撲救。因此，超高層建筑在上述部位設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，能夠達(dá)到疏散和撲救通道上無煙的目的，從投資方面又低于機(jī)械排煙系統(tǒng)，是可行的。其裙房的樓梯間內(nèi)可統(tǒng)籌考慮布置。其風(fēng)壓值應(yīng)為防煙樓梯間50Pa，前室、合用前室、封閉避難層25Pa，既能方便疏散安全門的開啟，又能保證安全地帶的壓力，對煙氣起到排斥作用。同時，超高層建筑封閉避難層內(nèi)設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)設(shè)施，除滿足避難層內(nèi)一定的正壓值，防止煙氣入侵，也為躲避在避難層里的人們提供呼吸用的新鮮空氣。
(一)防火間距：為防止火勢通過輻射熱等方式蔓延，建筑物之間應(yīng)保持一定間距。一、二級耐火等級民用建筑物之間的防火間距不得小于6米，它們同三、四級耐火等級民用建筑物的防火距離分別為7米和9米。高層建筑因火災(zāi)時疏散困難，云梯車需要較大工作半徑，所以高層主體同一、二級耐火等級建筑物的防火距離不得小于13米，同三、四級耐火等級建筑物的防火距離不得小于15和18米。廠房內(nèi)易燃物較多，防火間距應(yīng)加大，如一、二級耐火等級廠房之間或它們和民用建筑物之間的防火距離不得小于10米，三、四級耐火等級廠房和其他建筑物的防火距離不得小于12和14米。生產(chǎn)或貯存易燃易爆物品的廠房或庫房，應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物。
(二)防火分區(qū)：建筑中為阻止煙火蔓延必須進(jìn)行防火分區(qū)，即采用防火墻等把建筑劃為若干區(qū)域。一、二級耐火等級建筑長度超過150米要設(shè)防火墻，分區(qū)的最大允許面積為2500米2;三、四級耐火等級建筑的上述指標(biāo)分別為100米、1200米2和60米、600米2.一、二級防火等級的高層建筑防火分區(qū)面積限制在1000米2或1500米2內(nèi)，地下室則控制在500米以內(nèi)。防火墻應(yīng)為耐火極限4小時的非燃燒體，上面如有洞口應(yīng)裝設(shè)甲級防火門窗，各種管道均不宜穿過防火墻。不能設(shè)防火墻的可設(shè)防火卷簾，用水幕保護(hù)。
(三)安全疏散通道出口：為減少火災(zāi)傷亡，建筑設(shè)計要考慮安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于兩個，影劇院、體育館等觀眾密集的場所，要經(jīng)過計算設(shè)置更多的出口。樓層的安全出口為樓梯，開敞的樓梯間易導(dǎo)致煙火蔓延，妨礙疏散，封閉的樓梯間能阻擋煙氣，利于疏散。防煙樓梯間因設(shè)有前室，更有利于疏散。高層建筑須設(shè)封閉的或防煙的樓梯間，樓梯間應(yīng)布置成有兩個疏散方向。超高層建筑應(yīng)增設(shè)暫時安全區(qū)或避難層，還可設(shè)屋頂直升飛機(jī)場，從空中疏散。疏散通路上應(yīng)設(shè)緊急照明、疏散方向指示燈和安全出口燈。
三、強(qiáng)化報警系統(tǒng)和滅火裝置設(shè)置
自動報警裝置和自動滅火裝置。前者的探測器有感溫、感煙和感光等多種類型;后者主要為自動噴水設(shè)備，不宜用水滅火的部位可采用二氧化碳、干粉或鹵化烷等自動滅火設(shè)備。設(shè)有自動報警裝置和自動滅火裝置的建筑應(yīng)設(shè)消防控制中心，對報警、疏散、滅火、排煙及防火門窗、消防電梯、緊急照明等進(jìn)行控制和指揮。考慮到高層建筑以自防自救為主，室內(nèi)消防用水量比室外的要大些，室內(nèi)消火栓用水量為40l/s(住宅樓為30l/s)，即消火栓用水量70l/s(住宅樓為50l/s)，是規(guī)范規(guī)定的建筑物消防用水的上限值。一般情況下，超高層建筑具備兩種及兩種以上使用功能。因此，其火災(zāi)延續(xù)時間為3.00h(住宅樓為2.00h)，考慮到市政給水狀況，由此可確定是否設(shè)置室外消防水池及其容量。
(一)室內(nèi)消火栓的設(shè)置范圍：(1)高層建筑的主體及裙房內(nèi);(2)消防電梯前室或與防煙樓梯間的合用前室內(nèi)，方便消防隊員盡快利用消火栓向火災(zāi)發(fā)起進(jìn)攻和開辟通道;(3)避難層內(nèi)設(shè)置用于人員自救保護(hù);(4)屋頂或直升飛機(jī)停機(jī)坪處，用于檢查消火栓壓力和防止火災(zāi)蔓延至頂層及保護(hù)人員的作用;(5)室內(nèi)消火栓箱內(nèi)應(yīng)設(shè)消防卷盤，用于非消防專業(yè)人員撲救初起火災(zāi)。
(二)室內(nèi)消火栓設(shè)置的技術(shù)要求：(1)消火栓充實(shí)水柱需經(jīng)水力計算，且不小于13m，以避免濃煙高熱對滅火工作的影響，又能保證消防隊員正常使用;(2)消火栓間距在高層內(nèi)不大于30m，在裙房內(nèi)不大于50m，保證兩股充實(shí)水柱同時到達(dá)同層內(nèi)任何部位;(3)采用分區(qū)給水系統(tǒng)，有串聯(lián)供水和并聯(lián)供水兩種方式，當(dāng)消火栓栓口處的出水壓力大于0.5Mpa時，應(yīng)設(shè)減壓裝置;(4)屋頂水箱。為了保證初起火災(zāi)時消防用水量和消防水壓的要求，超高層建筑屋頂水箱設(shè)置高度應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力0.15Mpa.不能滿足時，應(yīng)設(shè)氣壓水罐或穩(wěn)壓泵等增壓設(shè)施。如是并聯(lián)給水方式，其分區(qū)消防水箱的容量應(yīng)與高位消防水箱的容量相同，發(fā)生火災(zāi)時，消防水泵供給的消防用水應(yīng)進(jìn)入高位水箱，而串聯(lián)給水方式中是允許的;(5)水泵接合器。在消防車供水壓力范圍內(nèi)的各個分區(qū)均需分別設(shè)置水泵接合器。也就是說，根據(jù)現(xiàn)有或?qū)⒂械南儡嚬┧芰Γ_定各個分區(qū)是否應(yīng)設(shè)水泵接合器;(6)消防管網(wǎng)采取防超壓措施。常用的方法是采用流量—揚(yáng)程曲線平緩的消防水泵，設(shè)置安全閥、泄水閥門等，避免超高壓造成給水系統(tǒng)的破壞。
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