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摘要关于高层民用建筑消防设计中常遇到的分歧较多的几个问题,如柴油发电机房及高、低压变配电室消防系统选择,水泵接合器是否应分区设置,消防水池是否需设取水口,室内消火栓最小间距的确定,环状管网上阀门的设置等问题,报警系统提出自己观点以及工程中的习惯法。
关键词：设计消防建筑
一、工程概况：
1、工程名称：昆明高新区梁家河村城中村改造A、C地块。
2、建筑地点：昆明市高新区南部。
3、建筑概况：总建筑面积为：407767.15㎡.其中：地上：320375.45㎡；地下：87391.70㎡；AS1栋商业裙楼及A1栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为17840.79㎡，其中：商业面积为9975.12㎡,住宅面积为7865.67㎡,住宅户数为67户，建筑总高度54.95 m；AS2栋商业裙楼及A2、A3栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为44975.79㎡，其中商业面积为12162.38㎡,住宅面积为32813.41㎡,住宅户数为248户，建筑总高度99.75m；AS3棟商业裙楼及A4栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为19141.91㎡，其中：商业面积为2230.62㎡,住宅面积为16911.29㎡,住宅户数为128户，建筑总高度98.50m；AS4栋商业裙楼及A6栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为37643.52㎡，其中：商业面积为2874.34㎡,社区及管理用房面积为949.83㎡，住宅面积为33819.35㎡,住宅户数为384户，建筑总高度98.55m；AS5栋商业裙楼及A7、A8栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为73138.59㎡，其中商业面积为5529.61㎡,住宅面积为67608.98㎡,住宅户数为768户，建筑总高度98.55m；AS6栋商业裙楼及A9、A10栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为73498.94㎡，其中商业面积为5889.96㎡,住宅面积为67608.98㎡,住宅户数为768户，建筑总高度98.55m；AS7栋商业裙楼及A11栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为18649.19㎡，其中：商业面积为2251.93㎡,住宅面积为16397.26㎡,住宅户数为140户，建筑总高度98.50m；A5、A12栋为一类高层住宅，建筑面积各为17743.36㎡，户数各为136户，建筑总高度均为95.35m；地下室为地下车库，面积为87391.70㎡，总停车位：2364个，其中机械停车位1438个，自然停车位926个。
4、结构形式：住宅及其地下室部分为钢筋混凝土剪力墙结构，裙房和地下室住宅下部以外的为钢筋混凝土框架结构；
二、高层建筑中消防体系设计的重要性
1、高层建筑消防设计的主要内容有：高层建筑的位置设计，建筑物防火间距的设计， 消防车道消防水源的设计，建筑物耐火等级的设计，以及建筑物内部的防火防烟分区、防火墙、隔墙和楼板、防火窗、防火卷帘、电梯井和管道井、疏散楼梯间和疏散楼梯、消防电梯、防排烟和通风、火灾自动报警系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统以及其他灭火设施、消防电源和配电、火灾应急照明和疏散指示装置的设计等。
2、高层建筑消防安全设计的几个问题探讨
2．1 建筑消防设计先天不足
国家出台的《高规》，为高层建筑的消防安全提供了规范保证。但此前一些老式的高层建筑在消防设施设计上存在先天缺陷，不符合国家现行的《建筑设计防火规范》以及《高规》的要求。
2．2 消防设施缺乏有效管理
在高层建筑的长期使用过程中，人们往往忽视了对消防系统的管理与维护。现代高层建筑一般都设有火灾自动报警、自动灭火、自动防排烟系统等。发生火灾时， 上述系统均应做到联合动作。然而，由于管理人员重视不够，没有坚持对消防系统进行管理与维护，致使前期大力投资的消防设施老化、损坏，形同虚设，等到发生火灾时，消防系统无法发挥其应有作用。高层建筑的疏散楼梯按国家消防技术规范的要求应设有防烟楼梯或封闭楼梯，疏散通道上的防火门上装有闭门器，靠闭门器的作用防火门平时关闭， 火灾时既方便逃生，又能有效地阻断烟气。有些高层建筑中的住户为了方便，将疏散通道上的防火门人为地敞开或是堆上物品，一旦发生火灾，大量的有毒浓烟就会沿楼梯间扩散到上层，使人员无法通过楼梯疏散到地面。
2．3 高层住宅存在避难层“空白”
有关专家指出，高层建筑发生火灾时， 若超过消防云梯车能够达到的高度， 从大楼外面施救的可能性很小，一般要依靠自救。建筑高度超过100m 的旅馆、办公楼和综合楼等公共建筑，由于楼层很高，人员很多，尽管已设有防烟楼梯等安全疏散设施，火灾时其内人员仍很难迅速地疏散到地面。因此，对超高层公共建筑在其适当楼层设置供疏散人员暂时躲避火灾和喘息的一块安全区即避难层或避难间，是极为重要的。《高规》规定：建筑高度超过100m 的公共建筑，应设置避难层（间）。有关部门曾经做过一个试验，让一名身强力壮的消防员从第33 层跑到第1 层， 用35分钟。如果是一名身体素质一般的人员或老人、小孩，所需时间肯定会更多。这样算来，在高于50m 的建筑中，遇到火险， 人们能跑到楼外逃生的可能性很小。
2．4 柴油发电机房及高、低压变配电室的消防问题
《高规》第7．6．6．1 条规定：燃油、燃气的锅炉房、柴油发电机房宜设自动喷水灭火系统。但结合条文说明，应是宜采用水喷雾灭火系统。许多设计同行包括比较权威的审图中心都按规范的字面意思，理解成了普通的水喷淋，这是不对的，柴油发电机房不应用普通的水喷淋系统来灭火。《高规》7．6．6．2 条规定了可燃油油浸电力变压器、多油开关室宜设水喷雾或气体灭火系统，而现实高层民用建筑中大多数高、低压变配电室是采用无油干式变压器及开关，是否也应该采用水喷雾或气体灭火系统呢？ 这要根据工程造价综合考虑，采用水喷雾或气体灭火系统是高标准要求，许多工程的高、低压变配电室是采用气体灭火系统也是可以的。
2．5 消防水池是否需设取水口
《高规》7．3．4 条规定：供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井。规范没有规定什么样的消防水池才供消防车取水，使许多设计者把握不准。笔者认为，应该分以下三种情况考虑：①如果消防水池在消防车的吸水高度（6m）内，不管消防水池是否储存了室外消防用水量，都应设置取水口。因为设置水泵接合器的目的之一就是以备消防泵无法启动时使用。如果消防泵出现故障， 消防储备水因无取水口而无法取出，不合理。设消防取水口工程造价增加不多，但完善了消防设施；②如果消防水池不在消防车的吸水高度（6m）内，如设在地下3 层的消防水池，而水池又没有储存室外消防用水量，无需设置消防取水口；③如果水池不在消防车的吸水高度（6m）内，而水池又储存了室外消防用水量，则应设置专用消防取水加压泵，从消防水池内直接取水，向室外专用消防管网供水，取水口可做成室外消火栓的形式， 要求取水加压泵1 用1备，双电源供电，流量按设计建筑的室外消防用水量计，扬程应至少满足室外消火栓栓口处10m 水柱的压力。
三、防火设计
1、建筑平面及竖向布置
本工程设置了自动灭火喷淋系统, 建筑防火分区的原则为地下设备及服务用房 1 000m2; 地上首层商业部分按每区 10 000m2 划分; 地上二层以上商业部分按每区 5 000m2划分; 防火分区垂直方向划分时, 有局部跨越二、三层; 中区各层连通的中庭中, 不包含商业活动, 作为一个防火分区考虑。消防控制室设在地下一层, 且采用耐火极限不低于2. 00h的隔墙和1. 50h的楼板与其它部位隔开, 并设直通室外的安全出口。每个防火分区均有两个或两个以上的安全出口( 含通向地下专用安全疏散通道的疏散口)。疏散口的位置、数量、宽度、疏散距离和设施均符合规范要求。除北区多层裙房两部楼梯间地面以上部分采用封闭楼梯间自然排烟外, 其他楼梯间均为防烟楼梯间。建筑疏散走廊宽度及疏散楼梯之间距离均能满足规范要求。
大型建筑消防设计中安全疏散问题往往较难解决, 该工程在消防设计中提出了在地下设置专用疏散通道以及疏散楼梯通向屋顶等建筑 ‘地上地下立体安全疏散’的措施较好地解决这一问题, 值得其他大型建筑借鉴。
按照计算结果, 三层疏散宽度最大, 选取最大宽度层的疏散宽度作为其以下各层的疏散楼梯宽度, 各层走廊、疏散口宽度以本层疏散宽度需要设置。因此三层以下疏散楼梯总宽度按照三层宽度计算, 四层则按实际计算结果设置。
2、安全疏散设计难点
因该工程建筑体量庞大, 系特大型建筑综合体, 在建筑消防设计中存在以下方面难以满足国家消防技术标准要求:
( 1) 首层楼梯间直通室外安全出口的距离超出【建筑设计防火规范】第5. 3. 13条第4项规定;
( 2)首层中庭部分防火分区疏散距离超出【建筑设计防火规范】第5.3. 13条第3项规定。
3、特殊的加强性消防技术措施
该工程在满足上层疏散要求均布消防楼梯间的情况下,造成楼梯在首层位置不能全部靠近建筑周边布置, 其距离超出了规范的有关规定, 另外, 首层中庭部分防火分区疏散距离也超出规范规定, 在防火设计上, 采取了以下加强性消防技术建筑首层楼梯间出口至建筑对外出口之间疏散距离过长的现象, 在大型商业建筑中是比较常见的, 传统的设计方式是调整楼梯间的位置, 以满足疏散距离的最大限制。而设置地下避难通道的形式则较为巧妙地解决了这个问题, 在不影响建筑平面设计的情况下满足了消防疏散要求。地下通道按地下避难通道设计, 按相关国家规范及标准在各使用空间配置火灾探测及报警系统、自动灭火系统与防排烟系统, 通道内不允许设置或摆放任何可燃物品, 确保火灾情况下的疏散安全。
上述设计方法也仅仅处于尝试阶段, 本文涉及的商业建筑经当地公安消防部门组织专家组进行论证后, 批准了该设计方案, 这也是履行安全设计规范的一个创新性举措, 对同种建筑此类问题的解决提供了一个新思路。
4、管理保障措施
地下疏散通道在技术设计上基本具备了早期发现火灾、措施:
( 1) 中庭上空的钢屋架除按照规范进行防火保护外, 同时布置冷却喷头。中庭不作为商业或其他功能使用, 严格控制设置临时可燃物。中庭部位装修采用A级不燃材料。
( 2)疏散楼梯通向屋顶, 并利用屋顶停车场作为临时避难场所。
( 3)设置地下安全疏散通道, 将首层楼梯间与地下疏散通道连通, 解决了首层消防楼梯出口处安全疏散距离存在的问题。
四、地下疏散方案的可行性分析
1、技术保障措施
首层不能直通室外的疏散楼梯均通向地下专用通道, 将在建筑首层的疏散转为在地下专用疏散通道内的疏散过程。地下专用安全疏散通道相互连通, 并按照避难走道的要求进行设计。根据疏散宽度要求, 均匀分布地下疏散通道, 达到合理疏散人流的目的。楼梯间与地下专用通道的连接方式如图1所示。
阻止火灾进入疏散通道、早期自救的设防能力, 但是要在火灾中确实起到人员通道的作用, 仅有硬件上的巨大投入还远远不夠, 很多消防设施并不落后的商场, 在火灾中仍然造成重大损失, 究其主要原因, 日常消防管理的缺位是非常突出的问题。该项设计对建筑投入使用后的消防安全管理提出了较高的要求。大型地下避难通道消防设施的定期维护检修,以及通道内不允许设置任何可燃摊位或柜台等要求是日常消
防安全管理的重点。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：设计消防建筑
一、工程概况：
1、工程名称：昆明高新区梁家河村城中村改造A、C地块。
2、建筑地点：昆明市高新区南部。
3、建筑概况：总建筑面积为：407767.15㎡.其中：地上：320375.45㎡；地下：87391.70㎡；AS1栋商业裙楼及A1栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为17840.79㎡，其中：商业面积为9975.12㎡,住宅面积为7865.67㎡,住宅户数为67户，建筑总高度54.95 m；AS2栋商业裙楼及A2、A3栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为44975.79㎡，其中商业面积为12162.38㎡,住宅面积为32813.41㎡,住宅户数为248户，建筑总高度99.75m；AS3棟商业裙楼及A4栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为19141.91㎡，其中：商业面积为2230.62㎡,住宅面积为16911.29㎡,住宅户数为128户，建筑总高度98.50m；AS4栋商业裙楼及A6栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为37643.52㎡，其中：商业面积为2874.34㎡,社区及管理用房面积为949.83㎡，住宅面积为33819.35㎡,住宅户数为384户，建筑总高度98.55m；AS5栋商业裙楼及A7、A8栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为73138.59㎡，其中商业面积为5529.61㎡,住宅面积为67608.98㎡,住宅户数为768户，建筑总高度98.55m；AS6栋商业裙楼及A9、A10栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为73498.94㎡，其中商业面积为5889.96㎡,住宅面积为67608.98㎡,住宅户数为768户，建筑总高度98.55m；AS7栋商业裙楼及A11栋住宅为一类高层商住楼，总建筑面积为18649.19㎡，其中：商业面积为2251.93㎡,住宅面积为16397.26㎡,住宅户数为140户，建筑总高度98.50m；A5、A12栋为一类高层住宅，建筑面积各为17743.36㎡，户数各为136户，建筑总高度均为95.35m；地下室为地下车库，面积为87391.70㎡，总停车位：2364个，其中机械停车位1438个，自然停车位926个。
4、结构形式：住宅及其地下室部分为钢筋混凝土剪力墙结构，裙房和地下室住宅下部以外的为钢筋混凝土框架结构；
二、高层建筑中消防体系设计的重要性
1、高层建筑消防设计的主要内容有：高层建筑的位置设计，建筑物防火间距的设计， 消防车道消防水源的设计，建筑物耐火等级的设计，以及建筑物内部的防火防烟分区、防火墙、隔墙和楼板、防火窗、防火卷帘、电梯井和管道井、疏散楼梯间和疏散楼梯、消防电梯、防排烟和通风、火灾自动报警系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统以及其他灭火设施、消防电源和配电、火灾应急照明和疏散指示装置的设计等。
2、高层建筑消防安全设计的几个问题探讨
2．1 建筑消防设计先天不足
国家出台的《高规》，为高层建筑的消防安全提供了规范保证。但此前一些老式的高层建筑在消防设施设计上存在先天缺陷，不符合国家现行的《建筑设计防火规范》以及《高规》的要求。
2．2 消防设施缺乏有效管理
在高层建筑的长期使用过程中，人们往往忽视了对消防系统的管理与维护。现代高层建筑一般都设有火灾自动报警、自动灭火、自动防排烟系统等。发生火灾时， 上述系统均应做到联合动作。然而，由于管理人员重视不够，没有坚持对消防系统进行管理与维护，致使前期大力投资的消防设施老化、损坏，形同虚设，等到发生火灾时，消防系统无法发挥其应有作用。高层建筑的疏散楼梯按国家消防技术规范的要求应设有防烟楼梯或封闭楼梯，疏散通道上的防火门上装有闭门器，靠闭门器的作用防火门平时关闭， 火灾时既方便逃生，又能有效地阻断烟气。有些高层建筑中的住户为了方便，将疏散通道上的防火门人为地敞开或是堆上物品，一旦发生火灾，大量的有毒浓烟就会沿楼梯间扩散到上层，使人员无法通过楼梯疏散到地面。
2．3 高层住宅存在避难层“空白”
有关专家指出，高层建筑发生火灾时， 若超过消防云梯车能够达到的高度， 从大楼外面施救的可能性很小，一般要依靠自救。建筑高度超过100m 的旅馆、办公楼和综合楼等公共建筑，由于楼层很高，人员很多，尽管已设有防烟楼梯等安全疏散设施，火灾时其内人员仍很难迅速地疏散到地面。因此，对超高层公共建筑在其适当楼层设置供疏散人员暂时躲避火灾和喘息的一块安全区即避难层或避难间，是极为重要的。《高规》规定：建筑高度超过100m 的公共建筑，应设置避难层（间）。有关部门曾经做过一个试验，让一名身强力壮的消防员从第33 层跑到第1 层， 用35分钟。如果是一名身体素质一般的人员或老人、小孩，所需时间肯定会更多。这样算来，在高于50m 的建筑中，遇到火险， 人们能跑到楼外逃生的可能性很小。
2．4 柴油发电机房及高、低压变配电室的消防问题
《高规》第7．6．6．1 条规定：燃油、燃气的锅炉房、柴油发电机房宜设自动喷水灭火系统。但结合条文说明，应是宜采用水喷雾灭火系统。许多设计同行包括比较权威的审图中心都按规范的字面意思，理解成了普通的水喷淋，这是不对的，柴油发电机房不应用普通的水喷淋系统来灭火。《高规》7．6．6．2 条规定了可燃油油浸电力变压器、多油开关室宜设水喷雾或气体灭火系统，而现实高层民用建筑中大多数高、低压变配电室是采用无油干式变压器及开关，是否也应该采用水喷雾或气体灭火系统呢？ 这要根据工程造价综合考虑，采用水喷雾或气体灭火系统是高标准要求，许多工程的高、低压变配电室是采用气体灭火系统也是可以的。
2．5 消防水池是否需设取水口
《高规》7．3．4 条规定：供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井。规范没有规定什么样的消防水池才供消防车取水，使许多设计者把握不准。笔者认为，应该分以下三种情况考虑：①如果消防水池在消防车的吸水高度（6m）内，不管消防水池是否储存了室外消防用水量，都应设置取水口。因为设置水泵接合器的目的之一就是以备消防泵无法启动时使用。如果消防泵出现故障， 消防储备水因无取水口而无法取出，不合理。设消防取水口工程造价增加不多，但完善了消防设施；②如果消防水池不在消防车的吸水高度（6m）内，如设在地下3 层的消防水池，而水池又没有储存室外消防用水量，无需设置消防取水口；③如果水池不在消防车的吸水高度（6m）内，而水池又储存了室外消防用水量，则应设置专用消防取水加压泵，从消防水池内直接取水，向室外专用消防管网供水，取水口可做成室外消火栓的形式， 要求取水加压泵1 用1备，双电源供电，流量按设计建筑的室外消防用水量计，扬程应至少满足室外消火栓栓口处10m 水柱的压力。
三、防火设计
1、建筑平面及竖向布置
本工程设置了自动灭火喷淋系统, 建筑防火分区的原则为地下设备及服务用房 1 000m2; 地上首层商业部分按每区 10 000m2 划分; 地上二层以上商业部分按每区 5 000m2划分; 防火分区垂直方向划分时, 有局部跨越二、三层; 中区各层连通的中庭中, 不包含商业活动, 作为一个防火分区考虑。消防控制室设在地下一层, 且采用耐火极限不低于2. 00h的隔墙和1. 50h的楼板与其它部位隔开, 并设直通室外的安全出口。每个防火分区均有两个或两个以上的安全出口( 含通向地下专用安全疏散通道的疏散口)。疏散口的位置、数量、宽度、疏散距离和设施均符合规范要求。除北区多层裙房两部楼梯间地面以上部分采用封闭楼梯间自然排烟外, 其他楼梯间均为防烟楼梯间。建筑疏散走廊宽度及疏散楼梯之间距离均能满足规范要求。
大型建筑消防设计中安全疏散问题往往较难解决, 该工程在消防设计中提出了在地下设置专用疏散通道以及疏散楼梯通向屋顶等建筑 ‘地上地下立体安全疏散’的措施较好地解决这一问题, 值得其他大型建筑借鉴。
按照计算结果, 三层疏散宽度最大, 选取最大宽度层的疏散宽度作为其以下各层的疏散楼梯宽度, 各层走廊、疏散口宽度以本层疏散宽度需要设置。因此三层以下疏散楼梯总宽度按照三层宽度计算, 四层则按实际计算结果设置。
2、安全疏散设计难点
因该工程建筑体量庞大, 系特大型建筑综合体, 在建筑消防设计中存在以下方面难以满足国家消防技术标准要求:
( 1) 首层楼梯间直通室外安全出口的距离超出【建筑设计防火规范】第5. 3. 13条第4项规定;
( 2)首层中庭部分防火分区疏散距离超出【建筑设计防火规范】第5.3. 13条第3项规定。
3、特殊的加强性消防技术措施
该工程在满足上层疏散要求均布消防楼梯间的情况下,造成楼梯在首层位置不能全部靠近建筑周边布置, 其距离超出了规范的有关规定, 另外, 首层中庭部分防火分区疏散距离也超出规范规定, 在防火设计上, 采取了以下加强性消防技术建筑首层楼梯间出口至建筑对外出口之间疏散距离过长的现象, 在大型商业建筑中是比较常见的, 传统的设计方式是调整楼梯间的位置, 以满足疏散距离的最大限制。而设置地下避难通道的形式则较为巧妙地解决了这个问题, 在不影响建筑平面设计的情况下满足了消防疏散要求。地下通道按地下避难通道设计, 按相关国家规范及标准在各使用空间配置火灾探测及报警系统、自动灭火系统与防排烟系统, 通道内不允许设置或摆放任何可燃物品, 确保火灾情况下的疏散安全。
上述设计方法也仅仅处于尝试阶段, 本文涉及的商业建筑经当地公安消防部门组织专家组进行论证后, 批准了该设计方案, 这也是履行安全设计规范的一个创新性举措, 对同种建筑此类问题的解决提供了一个新思路。
4、管理保障措施
地下疏散通道在技术设计上基本具备了早期发现火灾、措施:
( 1) 中庭上空的钢屋架除按照规范进行防火保护外, 同时布置冷却喷头。中庭不作为商业或其他功能使用, 严格控制设置临时可燃物。中庭部位装修采用A级不燃材料。
( 2)疏散楼梯通向屋顶, 并利用屋顶停车场作为临时避难场所。
( 3)设置地下安全疏散通道, 将首层楼梯间与地下疏散通道连通, 解决了首层消防楼梯出口处安全疏散距离存在的问题。
四、地下疏散方案的可行性分析
1、技术保障措施
首层不能直通室外的疏散楼梯均通向地下专用通道, 将在建筑首层的疏散转为在地下专用疏散通道内的疏散过程。地下专用安全疏散通道相互连通, 并按照避难走道的要求进行设计。根据疏散宽度要求, 均匀分布地下疏散通道, 达到合理疏散人流的目的。楼梯间与地下专用通道的连接方式如图1所示。
阻止火灾进入疏散通道、早期自救的设防能力, 但是要在火灾中确实起到人员通道的作用, 仅有硬件上的巨大投入还远远不夠, 很多消防设施并不落后的商场, 在火灾中仍然造成重大损失, 究其主要原因, 日常消防管理的缺位是非常突出的问题。该项设计对建筑投入使用后的消防安全管理提出了较高的要求。大型地下避难通道消防设施的定期维护检修,以及通道内不允许设置任何可燃摊位或柜台等要求是日常消
防安全管理的重点。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。