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摘 要:近年来,高层建筑火灾事故呈明显上升趋势,伤亡事故时有发生,给国家和人民生命财产造成了极大的损失。统计资料显示,在各类火灾事故中,绝大部分的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒,不能安全疏散所致。为赢得足够的疏散时间,做好防火、防排烟及合理的安全疏散是必须的!本文针对高层建筑防火防排烟及安全疏散,在理解、设计上作了分析探讨,并结合实例(华闽·世贸国际)进行分析。
关键词:高层建筑;防排烟;防火;安全疏散;
中图分类号:TU208.3 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2015)-07-00-04
防火即考虑足够的防火间距,防火分隔,合理的防火分区;防排烟就是将火灾中产生的烟气在着火房间或着火房间所在的防烟区域加以控制和排除,以防止烟气扩散到疏散通道或其他防烟区域中,确保疏散通道和扑救过程中防烟楼梯间和消防电梯没有烟气的建筑防烟措施;安全疏散的问题主要分两点:(一)一个是疏散楼梯宽度的设计,每层疏散楼梯总宽度应按其通过人数每100人不小于1.00m计算,各层人数不相等时,其总宽度可分段计算,下层疏散楼梯总宽度应按其上层人数最多的一层计算。(二)一个则是疏散距离,高层建筑的安全出口应分散布置,两个安全出口之间的距离不应小于5m;高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等,其室内任何一点至最近疏散出口的直线距离,不宜超过30m;其他房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m;跃廊式住宅的安全疏散距离,从户门算起,小楼梯的一段距离按其1.5倍水平投影计算。商住楼中住宅的疏散楼梯应独立设置。
一、防火设计
住宅的防火设计要求明显低于公共建筑的防火设计,住宅的防火设计涉及到的规范较多,《建规》、《高规》、《住宅设计规范》、《住宅建筑规范》等规范均对住宅建筑的防火设计提出了明确的要求,往年的火灾案例表明住宅的火灾危险性远远低于公共建筑的火灾危险性,其防火设计要求与公共建筑差异较大,笔者就住宅的防火设计要点进行了 阐述。
(一)几个值得注意的术语
1、商业服务网点
《建规》与《高规》都明确对商业服务网点的解释:此类用房是层数为地上一至二层,总建筑面积不超过300 m2。在日常设计中常遇到这样的情况:一幢9层底部两层设置商业服务网点的住宅按《建规》要求需按建筑高度超过24m的商住楼按《高规》要求考虑防火设计,而参照《高规》之规定该工程应按层数为9层的底部设置商业服务网点的住宅可按《建规》进行设计。考虑到两个规范的衔接问题,笔者认为商业服务网点的定义可按《高规》执行。
2、单元式、塔式高层住宅
《住宅设计规范》规定单元式高层住宅指由多个住宅单元组合而成,每单元均设有楼梯、电梯的高层住宅。设计中往往遇到只有一个单元的高层住宅,因无相邻单元,不可能做到与相邻单元之间的楼梯通过屋顶连通,考虑到这种情况笔者认为可按塔式住宅之要求进行防火设计。由多户住宅组成一个单元且存在多个单元的单元组合式住宅考虑到其疏散可在屋顶连通,防火分隔、安全疏散等完全可以满足单元式住宅要求,笔者认为可按单元式住宅考虑防火设计而不需按塔式住宅考虑。
3、商住楼
《高规》规定商住楼指底部商业营业厅与住宅组成的高层建筑,《建规》中无商住楼概念,可参照《高规》中的商住楼术语执行。高层商住楼当底部商业营业厅建筑高度超过24m时,考虑到其底部商业已经是高层综合楼,再加上上部住宅应按高层综合楼要求进行设计。
(二)分类
1、按建筑形式确定
按建筑形式可将住宅分为单元式住宅和通廊式住宅、塔式住宅、底部设置有商业服务网点住宅、商住楼中的住宅,其中单元式住宅、通廊式住宅、塔式住宅、底部设置有商业服务网点住宅为居住建筑,商住楼为公共建筑。
2、按建筑层数及高度确定
一至九层为多层住宅,十层至十八层普通住宅为二类高层住宅,十九层以上的普通住宅及高级住宅为一类高层住宅。建筑高度不超过24 m的商住楼为多层商住楼;建筑高度超过24 m不超过50 m且24 m以上部分的任一楼层的建筑面积均不超过1500 m2的商住楼为二类高层商住楼;建筑高度超过50 m或超过24 m以上部分的任一楼层的建筑面积超过1500 m2的商住楼为一类高层商住楼。
(三)防火间距
为防止火势通过辐射热等方式蔓延,建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于6米,它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9米。高层建筑因火灾时疏散困难,云梯车需要较大工作半径,所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米,同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多,防火间距应加大,如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10米,三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于12和14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房,应远离建筑物。
(四)防火分区
建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区,即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150m要设防火墙,分区的最大允许面积为2500m2;三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100m、1200m2和60m、600m2。一、二級防火等级的高层建筑防火分区面积限制在1000m2或1500m2内,地下室则控制在500m2内。防火墙应为耐火极限3小时的非燃烧体,上面如有洞口应装设甲级防火门窗,各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘,用水幕保护。
(五)防火构造
1、套房之间的防火分隔
上下层相邻套房开口部位间应设置高度不低于0.8 m的窗槛墙或设置耐火极限不低于1 h的不燃性实体挑檐,对于仅设置一个疏散楼梯的单元式高层住宅的上下相邻套房开口部位间则要设置高度不低于1.2 m的窗槛墙,其单元之间的墙应设置为防火墙,很多设计中往往忽略了其两侧窗间距不小于2 m之要求,对于其他非单元之间套房之间的窗间墙宽度应满足1.2 m要求。 2、套房与其他功能房间之间的防火分隔
为防止户内火灾蔓延至供人员疏散的楼梯间,户内窗与楼梯间窗要保留2m的间距。当住宅底层设置汽车库隔间时往往忽略汽车库与住宅部分的防火分隔问题。首先,要考虑汽车库开口部位外墙的上、下窗间墙高度不小于1.2m或设置阳台等不燃性实体挑檐防止汽车库发生火灾向上部住宅蔓延;其次,如底层汽车库设置有通向室内的门则其门建议采用甲级防火门,以防止汽车库火灾向室内蔓延。当住宅建筑中的楼梯、电梯直通住宅楼层下部的汽车库时,楼梯、电梯在汽车库出入口部位应采取防火分隔措施,楼梯间可设置乙级防火门,电梯间部位要考虑设置防火卷帘。
二、防排烟设计
目前,基于各方面的原因,扑救高层建筑火灾,主要立足于自防自救。火灾事故安全统计资料表明,即使初期灭火失败没能控制火势的发展蔓延,若能有效地组织逃生,将会大大减少人员伤亡。因此,控制烟雾扩散和及时排除有害烟气是高层建筑消防安全系统中十分重要的问题。高层建筑防排烟系统一般分为三种:①自然排烟;②机械排烟;③机械加压送风防烟方式。笔者通过工作实践对高层建筑防排烟设计、地上大面积空间、高层建筑门窗密封性等问题进一步探讨。
(一)自然排烟
自然排烟是利用热压、风压使室内外空气对流并利用外窗、阳台、凹廊等建筑设施排烟,它不需要专门的排烟设备,火灾时不受电源中断的影响,有利于人员的疏散和火灾施救,构造简单经济,平时可兼作换气用,建议高层建筑尽量考虑采用自然排烟方式,并从政策上鼓励多采用室外楼梯、阳台、平台。这种做法在国外很普遍,实践证明取得了很好的效果。另外利用楼梯间外窗,特别是在楼梯间顶部设置百叶口,也是一种可靠、有效、投资少的方法。我国高层建筑设计应加强自然排烟方式的研究和探讨,尤其是现行《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)中可采用自然排烟方式的部位应尽量采用。
(二)机械排烟
1、排烟口的设置
机械排烟系统的排烟口,应按防烟分区进行有组织的设计布置,宜设在走道正上方的天棚上和防烟分区的中心部位。在试验过程中,走道内的排烟口,在工作时处于负压状态,排烟口下方在其周围始终聚积着一团浓烟,如果排烟口位于安全疏散出口较近的位置,将影响人员的安全疏散和灭火行动的进行,因此排烟口的位置应设置在距安全疏散出口较远的地方,即避开安全疏散出口。另外,高层建筑地下室的地面出口既是人员安全疏散的必经之道,也是自然补风的进风口,必须避开火灾时排出到地面的烟气的影响。因此,地面排烟口宜设置在本地区主导风向的下风方向,且与地下室地面出口保持 20m~30m远的距离,同时,排烟口排出的高温烟气不应吹到邻近建筑物和室外疏散、救援人员身上。
2、高层建筑地上大面积空间的防排烟系统设计探讨
随着高层建筑数量的增加,设置于高层建筑内的商场、超市、营业厅、展览厅等大面积空间越来越多,其普遍具有人员密集,流动量大,可燃物多,用电设备多,电气线路复杂等特点,一旦发生火灾,烟气扩散迅速,人员疏散比较困难,容易引起混乱,造成群死群伤恶性火灾事故的发生。这些部位的防排烟系统设计,根据《高规》第 8. 2节关于自然排烟的规定,第8. 4节关于机械排烟的规定,在进深不大或建筑中心地带设有具有自然排烟条件的中庭,同时可开启外窗面积不小于该房间面积的2%时,这种处理是合适的。参照《高规》第8.4.1.1条规定,以下情况应增设机械排烟系统:1、不管其可开启外窗面积是否不小于该房间面积的 2%,进深超过 60m,又无可自然排烟中庭的大空间。2、开间超过60m,进深超过20m,前后外墙不设外窗,或因广告牌等影响外窗不能开启的大空间,都应该考虑设置机械排烟系统,以适应大面积空间火灾蔓延快、高温烟气扩散迅速、人员疏散量大、疏散距离长等特点。
(三)机械加压送风防烟方式
机械加压送风防烟方式控制系统简单、安全、可靠,近年来已成为国内、外高层建筑广泛采用的防烟方式。其系统的设计要点是:1、楼梯间和合用前室应分别独立设置机械加压送风系统。2、 前室机械加压系统送风口应每层设置一个,送风口为常闭式。3、 为保证有效的防烟效果,设计时应使楼梯间加压送风的压力高于前室压力,前室压力高于走廊或室内压力,《高规》要求“防烟楼梯间为50Pa”、“前室、合用前室、消防电梯前室、封闭避难层(间)为25Pa”。4、对于超高层建筑,为了减小热压对机械加压送风系统的影响,可采用楼梯井竖向分区,在两区之间设密闭门(或利用避难层隔断),分区设置独立的机械加压送风系统。
三、安全疏散
(一)通廊式居住建筑
1、安全出口数量
通廊式居住建筑安全出口不应少于两个,设置有两个疏散楼梯的多层通廊式住宅其局部升高时部分的层数不超过两层、每层面积不超过200 m2、人数之和不超过50人时,局部高出部分可设一个楼梯,但应另设一个直通平屋面的安全出口;耐火等级不低于二级,不超过三层、层面积不超过500 m2且二三层人数之和不超过100人的通廊式住宅可设置一个疏散楼梯。
2、疏散樓梯形式
1~5层通廊式住宅可设置敞开楼梯间;对于6~9层的通廊式住宅其疏散楼梯形式《建规》没有明确,笔者认为通廊式住宅疏散要求类似于公共建筑,其超过5层需考虑设置封闭楼梯间,即6~11层通廊式住宅应设置封闭楼梯间;12层以上的通廊式住宅应设置防烟楼梯间。
3、安全疏散距离
1~5层设置敞开楼梯间的通廊式住宅双向疏散距离不应超过35 m,袋形疏散距离不应超过20 m;6~9层通廊式住宅考虑其设置有封闭楼梯间其双向疏散距离可不超过40 m,袋形疏散距离不应超过22 m;10层以上通廊式住宅双向疏散距离不应超过40m,袋形疏散距离不应超过20 m。
(二)塔式居住建筑 1、安全出口数量
九层及九层以下、建筑面积不超过500 m2且任一套房的户门至安全出口的距离均不大于15 m的多层及18层以下每层不超过8户、建筑面积不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离均不超过10 m的高层塔式住宅可设一个楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;19层以上的塔式住宅应设置两个疏散楼梯,一般可设置为剪刀楼梯。
2、疏散楼梯形式
1~6层塔式住宅可设置敞开楼梯间;7~9层塔式住宅应设封闭楼梯间,如户门采用乙级防火门时可不设封闭楼梯间;10层以上的塔式住宅应设置防烟楼梯间。
(三)单元式住宅
1、安全出口数量
1~9层单元式住宅的住宅单元任一层的建筑面积均不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离不超过15 m时可每个单元设置一个疏散楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;10~18层以下住宅单元任一层的建筑面积不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离应大于10 m,每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,单元之间的楼梯通过屋顶连通的单元式住宅可设置一个疏散楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;《高规》规定19层以上每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,18层以上部分每层相邻单元楼梯通过阳台或凹廊连通,18层以下部分单元与单元之间设有防火墙,且户门为甲级防火门,窗间墙宽度、窗槛墙高度大于1.2 m且为不燃烧体墙的单元式住宅可设置一个疏散楼梯,但《住宅建筑规范》规定19层以上的住宅建筑,每个住宅单元每层的安全出口不应少于2个,其条文比《高规》严格,笔者认为应按《住宅建筑规范》执行。
2、疏散楼梯形式
1~6层单元式住宅可设置敞开楼梯间;7~9层单元式住宅各单元的楼梯间均应通至平屋顶或将户门设置为乙级防火门;10~11层单元式住宅可不设封闭楼梯间,但开向楼梯间的户门应为甲级防火门;12~18层单元式住宅应设封闭楼梯间;19层以上单元式住宅应设防烟楼梯间。
(四)商业服务网点疏散
鉴于商业服务网点面积较小、建筑物耐火等级较高,笔者认为自二层最远点至首层直接对外的安全出口之间的疏散距离如满足多层住宅不超过22 m,高层住宅不超过20 m时可考虑仅设置一个疏散楼梯,但疏散楼梯要考虑设置为楼梯间且净宽不应小于1.1 m,且高层中的疏散楼梯应为封闭楼梯间。
(五)根据《建规》相关条文,推导出商场疏散宽度计算公式W= A×B×D×E
其中 W——计算疏散宽度
A——营业厅建筑面积
B——营业面积折减系数,取值为0.5~0.7
D——疏散人数换算系数(人/ m2) (即人员密度),取值为地下二层0.80,地下一层,地上一、二层为0.85;地上三层为0.77;四层及四层以上为0.6;
E——每百人疏散宽度指标(m/百人),取值为地下层0.75或1(与地面出入口地面的高差不超过 10m 时取0.75,与地面出入口的高差超过 10m 时取1),地上一、二层0.65,地上三层0.75,地上四层及以上1.0。
经计算,每100 m?需要疏散宽度分别为:地下二层0.42~0.56m,地下一层0.45m,地上一、二层0.28m,地上三层0.29m,地上四层及以上0.3m。从以上数据可以看出,地上各层所需疏散宽度相差不大;但地下商场比地上增加50%~100%的疏散宽度,相差很大。商场因为人员密度大,所需疏散宽度也大,成为大型商业综合体疏散设计的重点,而解决地下商场的疏散问题也就成为重中之重。需要注意的是,上述“营业厅建筑面积”包括营业厅内展示货架、柜台、走道等顾客参与购物的场所,以及营业厅内的卫生间、楼梯间、自动扶梯等的建筑面积。对于采用防火分隔措施分隔开且疏散时无需进入营业厅内的仓储、设备房、工具间、办公室等可不计入该建筑面积内。商住楼中住宅的疏散楼梯应独立设置。
四、实例讲解
笔者曾经参与设计华闽·世贸国际位于石狮服装城中轴线北侧,东侧为308省道,该工程地下一层,地上裙楼三层为商场,四层及以上分别为26层的公寓楼和19层的办公楼,总建筑面积约5.52万平方米,其中住宅建筑面积1.9万平方米,办公建筑面积1.87万平方米,商场建筑面积约1.45万平方米。
从前面的阐述中住宅部分的安全疏散口应与商场安全疏散口分别独立设置,而因为上部分为住宅部分为超过十八层的单元式高层住宅,办公部分超过50米的一类高层建筑,应设置两个安全疏散口,本项目中住宅部分采取设置剪刀梯为两个安全疏散口,办公部分设计两个安全出口(详细见一层平面图)。商场部分设置了4部疏散楼梯,均为防烟楼梯间,在满足疏散距离要求的同时疏散宽度通过计算满足要求;而且商场部分为了功能需要设置了两处自动步道使一层到三层互通,所以在划分防火分区是采用特级防火卷帘把自动步道归到了一层的防火分区详,住宅部分就按每一單元一层为一个防火分区划分,整栋建筑防火分区的划分满足要求。
五、结语
现代建筑防火安全要在政府的统一领导下,通过规划、设计、施工、管理单位和消防机构相互协调与配合来共同完成,它将对有效遏制重特大火灾的发生,保障建筑消防安全发挥重要作用。
面对越来越多经济迅速发展下各式各样的建筑需求,防火防烟和安全疏散越来越重要,在近期发生的一些高层失火,因为防排烟没做到位,高层防排烟存在缺陷,安全疏散不利,不能争取到足够的疏散时间或施救时间,造成人员严重伤亡的真实案例中,我感到了我们设计人员真是任重道远,我们要面对的不仅是图纸,而是人们的生命,所以我们应该增强我们自身的责任感与道德感,熟悉规范,严格遵守规范,认真地做好我们的每一项工程。
参考文献:
[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95
[2]《建筑设计防火规范》GB 50016-2006
[3]《住宅建筑规范》GB 50368-2005
[4]《住宅设计规范》GB 50096-2011
[5]《高层商住楼防火分区设计的问题与处理对策》 维普网,周君伟
关键词:高层建筑;防排烟;防火;安全疏散;
中图分类号:TU208.3 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2015)-07-00-04
防火即考虑足够的防火间距,防火分隔,合理的防火分区;防排烟就是将火灾中产生的烟气在着火房间或着火房间所在的防烟区域加以控制和排除,以防止烟气扩散到疏散通道或其他防烟区域中,确保疏散通道和扑救过程中防烟楼梯间和消防电梯没有烟气的建筑防烟措施;安全疏散的问题主要分两点:(一)一个是疏散楼梯宽度的设计,每层疏散楼梯总宽度应按其通过人数每100人不小于1.00m计算,各层人数不相等时,其总宽度可分段计算,下层疏散楼梯总宽度应按其上层人数最多的一层计算。(二)一个则是疏散距离,高层建筑的安全出口应分散布置,两个安全出口之间的距离不应小于5m;高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等,其室内任何一点至最近疏散出口的直线距离,不宜超过30m;其他房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m;跃廊式住宅的安全疏散距离,从户门算起,小楼梯的一段距离按其1.5倍水平投影计算。商住楼中住宅的疏散楼梯应独立设置。
一、防火设计
住宅的防火设计要求明显低于公共建筑的防火设计,住宅的防火设计涉及到的规范较多,《建规》、《高规》、《住宅设计规范》、《住宅建筑规范》等规范均对住宅建筑的防火设计提出了明确的要求,往年的火灾案例表明住宅的火灾危险性远远低于公共建筑的火灾危险性,其防火设计要求与公共建筑差异较大,笔者就住宅的防火设计要点进行了 阐述。
(一)几个值得注意的术语
1、商业服务网点
《建规》与《高规》都明确对商业服务网点的解释:此类用房是层数为地上一至二层,总建筑面积不超过300 m2。在日常设计中常遇到这样的情况:一幢9层底部两层设置商业服务网点的住宅按《建规》要求需按建筑高度超过24m的商住楼按《高规》要求考虑防火设计,而参照《高规》之规定该工程应按层数为9层的底部设置商业服务网点的住宅可按《建规》进行设计。考虑到两个规范的衔接问题,笔者认为商业服务网点的定义可按《高规》执行。
2、单元式、塔式高层住宅
《住宅设计规范》规定单元式高层住宅指由多个住宅单元组合而成,每单元均设有楼梯、电梯的高层住宅。设计中往往遇到只有一个单元的高层住宅,因无相邻单元,不可能做到与相邻单元之间的楼梯通过屋顶连通,考虑到这种情况笔者认为可按塔式住宅之要求进行防火设计。由多户住宅组成一个单元且存在多个单元的单元组合式住宅考虑到其疏散可在屋顶连通,防火分隔、安全疏散等完全可以满足单元式住宅要求,笔者认为可按单元式住宅考虑防火设计而不需按塔式住宅考虑。
3、商住楼
《高规》规定商住楼指底部商业营业厅与住宅组成的高层建筑,《建规》中无商住楼概念,可参照《高规》中的商住楼术语执行。高层商住楼当底部商业营业厅建筑高度超过24m时,考虑到其底部商业已经是高层综合楼,再加上上部住宅应按高层综合楼要求进行设计。
(二)分类
1、按建筑形式确定
按建筑形式可将住宅分为单元式住宅和通廊式住宅、塔式住宅、底部设置有商业服务网点住宅、商住楼中的住宅,其中单元式住宅、通廊式住宅、塔式住宅、底部设置有商业服务网点住宅为居住建筑,商住楼为公共建筑。
2、按建筑层数及高度确定
一至九层为多层住宅,十层至十八层普通住宅为二类高层住宅,十九层以上的普通住宅及高级住宅为一类高层住宅。建筑高度不超过24 m的商住楼为多层商住楼;建筑高度超过24 m不超过50 m且24 m以上部分的任一楼层的建筑面积均不超过1500 m2的商住楼为二类高层商住楼;建筑高度超过50 m或超过24 m以上部分的任一楼层的建筑面积超过1500 m2的商住楼为一类高层商住楼。
(三)防火间距
为防止火势通过辐射热等方式蔓延,建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于6米,它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9米。高层建筑因火灾时疏散困难,云梯车需要较大工作半径,所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米,同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多,防火间距应加大,如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10米,三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于12和14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房,应远离建筑物。
(四)防火分区
建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区,即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150m要设防火墙,分区的最大允许面积为2500m2;三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100m、1200m2和60m、600m2。一、二級防火等级的高层建筑防火分区面积限制在1000m2或1500m2内,地下室则控制在500m2内。防火墙应为耐火极限3小时的非燃烧体,上面如有洞口应装设甲级防火门窗,各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘,用水幕保护。
(五)防火构造
1、套房之间的防火分隔
上下层相邻套房开口部位间应设置高度不低于0.8 m的窗槛墙或设置耐火极限不低于1 h的不燃性实体挑檐,对于仅设置一个疏散楼梯的单元式高层住宅的上下相邻套房开口部位间则要设置高度不低于1.2 m的窗槛墙,其单元之间的墙应设置为防火墙,很多设计中往往忽略了其两侧窗间距不小于2 m之要求,对于其他非单元之间套房之间的窗间墙宽度应满足1.2 m要求。 2、套房与其他功能房间之间的防火分隔
为防止户内火灾蔓延至供人员疏散的楼梯间,户内窗与楼梯间窗要保留2m的间距。当住宅底层设置汽车库隔间时往往忽略汽车库与住宅部分的防火分隔问题。首先,要考虑汽车库开口部位外墙的上、下窗间墙高度不小于1.2m或设置阳台等不燃性实体挑檐防止汽车库发生火灾向上部住宅蔓延;其次,如底层汽车库设置有通向室内的门则其门建议采用甲级防火门,以防止汽车库火灾向室内蔓延。当住宅建筑中的楼梯、电梯直通住宅楼层下部的汽车库时,楼梯、电梯在汽车库出入口部位应采取防火分隔措施,楼梯间可设置乙级防火门,电梯间部位要考虑设置防火卷帘。
二、防排烟设计
目前,基于各方面的原因,扑救高层建筑火灾,主要立足于自防自救。火灾事故安全统计资料表明,即使初期灭火失败没能控制火势的发展蔓延,若能有效地组织逃生,将会大大减少人员伤亡。因此,控制烟雾扩散和及时排除有害烟气是高层建筑消防安全系统中十分重要的问题。高层建筑防排烟系统一般分为三种:①自然排烟;②机械排烟;③机械加压送风防烟方式。笔者通过工作实践对高层建筑防排烟设计、地上大面积空间、高层建筑门窗密封性等问题进一步探讨。
(一)自然排烟
自然排烟是利用热压、风压使室内外空气对流并利用外窗、阳台、凹廊等建筑设施排烟,它不需要专门的排烟设备,火灾时不受电源中断的影响,有利于人员的疏散和火灾施救,构造简单经济,平时可兼作换气用,建议高层建筑尽量考虑采用自然排烟方式,并从政策上鼓励多采用室外楼梯、阳台、平台。这种做法在国外很普遍,实践证明取得了很好的效果。另外利用楼梯间外窗,特别是在楼梯间顶部设置百叶口,也是一种可靠、有效、投资少的方法。我国高层建筑设计应加强自然排烟方式的研究和探讨,尤其是现行《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)中可采用自然排烟方式的部位应尽量采用。
(二)机械排烟
1、排烟口的设置
机械排烟系统的排烟口,应按防烟分区进行有组织的设计布置,宜设在走道正上方的天棚上和防烟分区的中心部位。在试验过程中,走道内的排烟口,在工作时处于负压状态,排烟口下方在其周围始终聚积着一团浓烟,如果排烟口位于安全疏散出口较近的位置,将影响人员的安全疏散和灭火行动的进行,因此排烟口的位置应设置在距安全疏散出口较远的地方,即避开安全疏散出口。另外,高层建筑地下室的地面出口既是人员安全疏散的必经之道,也是自然补风的进风口,必须避开火灾时排出到地面的烟气的影响。因此,地面排烟口宜设置在本地区主导风向的下风方向,且与地下室地面出口保持 20m~30m远的距离,同时,排烟口排出的高温烟气不应吹到邻近建筑物和室外疏散、救援人员身上。
2、高层建筑地上大面积空间的防排烟系统设计探讨
随着高层建筑数量的增加,设置于高层建筑内的商场、超市、营业厅、展览厅等大面积空间越来越多,其普遍具有人员密集,流动量大,可燃物多,用电设备多,电气线路复杂等特点,一旦发生火灾,烟气扩散迅速,人员疏散比较困难,容易引起混乱,造成群死群伤恶性火灾事故的发生。这些部位的防排烟系统设计,根据《高规》第 8. 2节关于自然排烟的规定,第8. 4节关于机械排烟的规定,在进深不大或建筑中心地带设有具有自然排烟条件的中庭,同时可开启外窗面积不小于该房间面积的2%时,这种处理是合适的。参照《高规》第8.4.1.1条规定,以下情况应增设机械排烟系统:1、不管其可开启外窗面积是否不小于该房间面积的 2%,进深超过 60m,又无可自然排烟中庭的大空间。2、开间超过60m,进深超过20m,前后外墙不设外窗,或因广告牌等影响外窗不能开启的大空间,都应该考虑设置机械排烟系统,以适应大面积空间火灾蔓延快、高温烟气扩散迅速、人员疏散量大、疏散距离长等特点。
(三)机械加压送风防烟方式
机械加压送风防烟方式控制系统简单、安全、可靠,近年来已成为国内、外高层建筑广泛采用的防烟方式。其系统的设计要点是:1、楼梯间和合用前室应分别独立设置机械加压送风系统。2、 前室机械加压系统送风口应每层设置一个,送风口为常闭式。3、 为保证有效的防烟效果,设计时应使楼梯间加压送风的压力高于前室压力,前室压力高于走廊或室内压力,《高规》要求“防烟楼梯间为50Pa”、“前室、合用前室、消防电梯前室、封闭避难层(间)为25Pa”。4、对于超高层建筑,为了减小热压对机械加压送风系统的影响,可采用楼梯井竖向分区,在两区之间设密闭门(或利用避难层隔断),分区设置独立的机械加压送风系统。
三、安全疏散
(一)通廊式居住建筑
1、安全出口数量
通廊式居住建筑安全出口不应少于两个,设置有两个疏散楼梯的多层通廊式住宅其局部升高时部分的层数不超过两层、每层面积不超过200 m2、人数之和不超过50人时,局部高出部分可设一个楼梯,但应另设一个直通平屋面的安全出口;耐火等级不低于二级,不超过三层、层面积不超过500 m2且二三层人数之和不超过100人的通廊式住宅可设置一个疏散楼梯。
2、疏散樓梯形式
1~5层通廊式住宅可设置敞开楼梯间;对于6~9层的通廊式住宅其疏散楼梯形式《建规》没有明确,笔者认为通廊式住宅疏散要求类似于公共建筑,其超过5层需考虑设置封闭楼梯间,即6~11层通廊式住宅应设置封闭楼梯间;12层以上的通廊式住宅应设置防烟楼梯间。
3、安全疏散距离
1~5层设置敞开楼梯间的通廊式住宅双向疏散距离不应超过35 m,袋形疏散距离不应超过20 m;6~9层通廊式住宅考虑其设置有封闭楼梯间其双向疏散距离可不超过40 m,袋形疏散距离不应超过22 m;10层以上通廊式住宅双向疏散距离不应超过40m,袋形疏散距离不应超过20 m。
(二)塔式居住建筑 1、安全出口数量
九层及九层以下、建筑面积不超过500 m2且任一套房的户门至安全出口的距离均不大于15 m的多层及18层以下每层不超过8户、建筑面积不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离均不超过10 m的高层塔式住宅可设一个楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;19层以上的塔式住宅应设置两个疏散楼梯,一般可设置为剪刀楼梯。
2、疏散楼梯形式
1~6层塔式住宅可设置敞开楼梯间;7~9层塔式住宅应设封闭楼梯间,如户门采用乙级防火门时可不设封闭楼梯间;10层以上的塔式住宅应设置防烟楼梯间。
(三)单元式住宅
1、安全出口数量
1~9层单元式住宅的住宅单元任一层的建筑面积均不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离不超过15 m时可每个单元设置一个疏散楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;10~18层以下住宅单元任一层的建筑面积不超过650 m2且任一套房的户门至安全出口的距离应大于10 m,每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,单元之间的楼梯通过屋顶连通的单元式住宅可设置一个疏散楼梯,其他应设置两个疏散楼梯;《高规》规定19层以上每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯,18层以上部分每层相邻单元楼梯通过阳台或凹廊连通,18层以下部分单元与单元之间设有防火墙,且户门为甲级防火门,窗间墙宽度、窗槛墙高度大于1.2 m且为不燃烧体墙的单元式住宅可设置一个疏散楼梯,但《住宅建筑规范》规定19层以上的住宅建筑,每个住宅单元每层的安全出口不应少于2个,其条文比《高规》严格,笔者认为应按《住宅建筑规范》执行。
2、疏散楼梯形式
1~6层单元式住宅可设置敞开楼梯间;7~9层单元式住宅各单元的楼梯间均应通至平屋顶或将户门设置为乙级防火门;10~11层单元式住宅可不设封闭楼梯间,但开向楼梯间的户门应为甲级防火门;12~18层单元式住宅应设封闭楼梯间;19层以上单元式住宅应设防烟楼梯间。
(四)商业服务网点疏散
鉴于商业服务网点面积较小、建筑物耐火等级较高,笔者认为自二层最远点至首层直接对外的安全出口之间的疏散距离如满足多层住宅不超过22 m,高层住宅不超过20 m时可考虑仅设置一个疏散楼梯,但疏散楼梯要考虑设置为楼梯间且净宽不应小于1.1 m,且高层中的疏散楼梯应为封闭楼梯间。
(五)根据《建规》相关条文,推导出商场疏散宽度计算公式W= A×B×D×E
其中 W——计算疏散宽度
A——营业厅建筑面积
B——营业面积折减系数,取值为0.5~0.7
D——疏散人数换算系数(人/ m2) (即人员密度),取值为地下二层0.80,地下一层,地上一、二层为0.85;地上三层为0.77;四层及四层以上为0.6;
E——每百人疏散宽度指标(m/百人),取值为地下层0.75或1(与地面出入口地面的高差不超过 10m 时取0.75,与地面出入口的高差超过 10m 时取1),地上一、二层0.65,地上三层0.75,地上四层及以上1.0。
经计算,每100 m?需要疏散宽度分别为:地下二层0.42~0.56m,地下一层0.45m,地上一、二层0.28m,地上三层0.29m,地上四层及以上0.3m。从以上数据可以看出,地上各层所需疏散宽度相差不大;但地下商场比地上增加50%~100%的疏散宽度,相差很大。商场因为人员密度大,所需疏散宽度也大,成为大型商业综合体疏散设计的重点,而解决地下商场的疏散问题也就成为重中之重。需要注意的是,上述“营业厅建筑面积”包括营业厅内展示货架、柜台、走道等顾客参与购物的场所,以及营业厅内的卫生间、楼梯间、自动扶梯等的建筑面积。对于采用防火分隔措施分隔开且疏散时无需进入营业厅内的仓储、设备房、工具间、办公室等可不计入该建筑面积内。商住楼中住宅的疏散楼梯应独立设置。
四、实例讲解
笔者曾经参与设计华闽·世贸国际位于石狮服装城中轴线北侧,东侧为308省道,该工程地下一层,地上裙楼三层为商场,四层及以上分别为26层的公寓楼和19层的办公楼,总建筑面积约5.52万平方米,其中住宅建筑面积1.9万平方米,办公建筑面积1.87万平方米,商场建筑面积约1.45万平方米。
从前面的阐述中住宅部分的安全疏散口应与商场安全疏散口分别独立设置,而因为上部分为住宅部分为超过十八层的单元式高层住宅,办公部分超过50米的一类高层建筑,应设置两个安全疏散口,本项目中住宅部分采取设置剪刀梯为两个安全疏散口,办公部分设计两个安全出口(详细见一层平面图)。商场部分设置了4部疏散楼梯,均为防烟楼梯间,在满足疏散距离要求的同时疏散宽度通过计算满足要求;而且商场部分为了功能需要设置了两处自动步道使一层到三层互通,所以在划分防火分区是采用特级防火卷帘把自动步道归到了一层的防火分区详,住宅部分就按每一單元一层为一个防火分区划分,整栋建筑防火分区的划分满足要求。
五、结语
现代建筑防火安全要在政府的统一领导下,通过规划、设计、施工、管理单位和消防机构相互协调与配合来共同完成,它将对有效遏制重特大火灾的发生,保障建筑消防安全发挥重要作用。
面对越来越多经济迅速发展下各式各样的建筑需求,防火防烟和安全疏散越来越重要,在近期发生的一些高层失火,因为防排烟没做到位,高层防排烟存在缺陷,安全疏散不利,不能争取到足够的疏散时间或施救时间,造成人员严重伤亡的真实案例中,我感到了我们设计人员真是任重道远,我们要面对的不仅是图纸,而是人们的生命,所以我们应该增强我们自身的责任感与道德感,熟悉规范,严格遵守规范,认真地做好我们的每一项工程。
参考文献:
[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95
[2]《建筑设计防火规范》GB 50016-2006
[3]《住宅建筑规范》GB 50368-2005
[4]《住宅设计规范》GB 50096-2011
[5]《高层商住楼防火分区设计的问题与处理对策》 维普网,周君伟