浅析超高层建筑的防火分区设计 - 图文

硕士研究生非笔试课程考核报告 浅析超高层建筑的防火分区设计

山东建筑大学研究生处制 浅析超高层建筑的防火分区设计 摘要：通过对《高层民用建筑设计防火规范》的学习，并对京基金融中心的防火分区的实例分析，研究在超高层建筑中，特别是在不满足《高层民用建筑设计防火规范》的要求的时候进行防火分区。 关键词：超高层、防火、防火分区 1、超高层建筑的定义、分类及其特点 1.1、 超高层建筑的定义、分类 多高的建筑就可以称为“超高层建筑”在我国的建筑规范中并无明确的规定。在我国的《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—2001 年版）中只规定了：10层及 10层以上的居住建筑，或高度在 24m以上的公共建筑称之为“高层民用建筑”，从日本的《消防法》来看，它对高层建筑的界限是定在 31m 高或 10 层的建物。在 1999 年日本出版的一本著作中，一步将高度在 100m 以上或 25 层以上的筑物定义为“超高层建筑”。在 1972 年国高层建筑会议上，对高层建筑的定义取得较统一的认识，并把高层建筑划分为四类： 第一类高层建筑：9~16 层（最高到 50m） 第二类高层建筑：17~25 层（最高到 筑进建际了

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75m） 第三类高层建筑：26~40 层（最高到 100m） 第四类超高层建筑：40 层以上（高度在 100m 以上） 我国《高层民用建筑设计防火规范》对超高层虽无明确规定，但对于高度超过 100m，层数超过 32 层的建筑在避难层、停机坪、消防水压、灭火设施、正压排烟及火灾自动报警方面都有特殊的要求。因此，在本文中所指的超高层即高度超过 100m 的建筑。 1.2、超高层建筑的特点、优缺点、存在及发展的必然性 1.2.1、超高层建筑的优点： （1）超高层建筑可以少占土地。高层建筑、超高层建筑有力地显示了人类在面临城市人口迅速增加、用地紧张的困境后，更有效地运用开发高技术、新材料、新手段，从而充分利用有限空间开拓扩大生存空间的信心与能力。超高层建筑较中低层建筑显然能节约土地，用节约出来的土地搞绿化，可以净化空气、降低噪声、调节温度、湿度、降低风速及美化环境。当城市因发生火灾、地震或其他原因时，超高层建筑节约下来的用地，就可以起到安全带和疏散居民的作用。 （2）超高层建筑可节约市政工程的投资。超高层建筑可以使地上、地下的各种管线相对集中，缩短道路的长度，从而降低市政工程的投资。 （3）超高层建筑的地下层是城市中的防空避难所。超高层建筑的地下层，正是战时疏散市民最适合的场所，平时作民用，战时作为避难用，这样就可以节约另外建造防战设施的投资。 （4）超高层建筑是城市的重要景观、地标。超高层建筑高度高、体量大，汇集了城市在建筑、结构、机械设备、建筑材料和施工技术等所有科技的最高成就，表现了城市社会、经济文化程度和现代化步伐，是

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一个城市的最重要的标志，也成为了许多城市的名片与象征。 （5）超高层建筑使我们的城市中心成为更适合生活的地方。超高层建筑面积大，功能复杂，将多种功能，如办公、旅馆、公寓和购物综合在一座高层建筑里，这实际上就是在一栋建筑里实施“配套单元”的理想，即个人的基本需求远离可在步行半径范围内得到满足，而不需借助于车辆。这个半径通常可以看成是步行7 至 10 分钟的距离。我们当前的目标是降低对汽车的依赖，减少割裂现象，创造一种更适于步行的生活方式。通过创立多功能超高层建设项目，使我们的城市更趋于竖向发展，缩短来往各处之间的距离，缩小市中心人流规模，从而有利于改善空气质量，减少环保方面的问题，一个新的城市生活方式将会改善我们城市的生活质量，将使我们的城市中心更适合于生活。 1.2.2、超高层建筑本身的限制 （1）垂直交通问题。超高层高度高，交通距离长，运输的人员又多，因而如何快速、安全、便捷地解决垂直交通问题，是超高层建筑的一个主要问题。 （2）结构问题。超高层建筑结构的主要为了防止大厦在强风、地震时产生过大的变形，风荷载和地震荷载已经成为超高层房屋设计中的决定性因素。 （3）超高层建筑环境心理问题。超高层建筑在人类的历史长河中是一个新事物，与人类生存环境相互影响，尤其在：阳光与阴影、噪声、风、热环境、生物、化学环境等方向有很大的影响，就是在社会心理方面也有很深的影响。如：许多人对高度的不安或不安全感，对超高层建筑的恐高、厌高，对人生结构的不安，居住超高层带来的孤独，寂寞感等等。 （4）安全问题。超高层建筑是一个地区、一个城市的标志，它的建

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造耗资巨大，技术复杂，而且涉及建筑、结构、设备、防火、交通、能源、环境等一系列问题，是一个地区经济、科技、美学的综合结晶，它是人类生活城市化中的必然产物，它反映了人类社会科技、经济集约化、综合化的必然趋势，它将在今后的社会生活中必然存在，它的防火疏散设计也成为不可避免的首要问题之一。 2、超高层建筑火灾特点 2.1、火灾荷载大 可燃商品多，多设有可燃物品库房，局部装修复杂，可燃装修材料多，火灾荷载大。 2.2、用火、用电、用气频繁 高层商业建筑中设置的燃油燃气供热锅炉、中央空调机组、餐厅及超市熟食品加工房均需使用柴油或天然气，增大了燃烧和爆炸的火灾危险性。、 2.3、人员疏散困难 高层商业建筑通常可以容纳几千甚至上万人，老人、小孩等自我疏散能力较差的人群占一定的比例。由于建筑体量大，疏散路线迂回曲折，疏散到室外安全区域的路径较长，安全疏散通道及楼梯的宽度和疏散距离等难以满足现行规范要求；高层超市由于平时经营管理的需要，往往将疏散门锁闭或增加电控装置，降低了疏散门开启的可靠性，使疏散的、安全性大打折扣。 2.4、难以形成可靠的防火分区 有的高层商业建筑单层层高较高，屋顶承重结构采用钢梁或钢网架结构体系，设置防火墙或防火卷帘较为困难；有的多层高层商业建筑设有较多中庭，或楼板设有较多开口，形成可靠的防火分区较为困难；有的在建筑物的同一轴线上连续设置几十米甚至上百米长的防火卷帘，其

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动作的可靠性降低，若设为气雾式防火卷帘，火灾时其下降和帘面充水等所要求的保障条件更多，可靠性更低，代替防火墙的作用减弱；有的防火卷帘在卷轴上方与结构顶板之间有较大间隙供通风管道、排烟管道、给排水管、电缆桥架等各种大小管道穿越，其间隙的封堵处理往往达不到防火卷帘的耐火及挡烟要求，使防火卷帘的防火分隔作用减弱。 2.5排烟的可靠性低 高层商业建筑外墙面多为实墙或固定玻璃幕墙，能向外开启的外窗很少，远不能达到规范所规定的自然排烟的要求。即使能达到自然排烟的开启外窗的要求，但由于墙面内外高层广告牌及商场内贴墙布置的高层货架的遮挡，达不到自然排烟的效果。、 3、超高层建筑火灾的蔓延方式及途径 建筑火灾的蔓延方式有火焰蔓延、热传导、热对流及热辐射四种，其传播蔓延的途径主要有以下几种： 3.1、火灾在水平方向的蔓延 火灾在水平方的蔓延，一种是因为未设防火分区，另外洞口分隔不完善，也是一个很重要的原因：如户门为可燃的木质门，火灾时被烧穿，普通防火卷帘无水幕保护，导致卷帘失去隔火作用等等。除这些之外，火灾在水平方向还可通过吊顶内部空间蔓延，通过可燃的隔墙、吊顶、地毯等蔓延。、 3.2、火灾通过竖井蔓延 超高层建筑之中，有大量的电梯、楼梯、设备、垃圾等竖井，这些竖井往往贯穿整个建筑，若未做完善的防火分隔，一旦发生火灾，这些竖井就如烟囱，其拔风抽力效应，会极大地助长烟气火热蔓延。 3.3、火灾通过空调系统管道蔓延 若是超高层建筑的空调系统未按规定设防火阀，采用可燃材料风管，

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采用可燃材料做保温层都容易造成火灾蔓延。通风管道蔓延火灾，一是通风管道本身起火并向连通的空间（房间、吊顶、内部机房等）蔓延；二是它可以吸进火灾房间的烟气，而在远离火场的其他空间再喷冒出来。 3.4、火灾由窗口向上层蔓延 起火房间喷出的烟气和火焰，往往会沿窗间墙经窗口向上层逐层蔓延，若建筑物采用带形窗，火灾房间喷出的火焰被吸附在建筑物表面，有时甚至会卷入上层窗户内部。 4、防火分区设计 火灾不仅在起火平面上蔓延，而且还常常沿着建筑物各种竖向通道向上部楼梯层延烧，为了避免火灾上延的可能性，可采用竖向防火分区。 一般说来，竖向防火每一楼层为一个分区，或 2～3 层为一个分区。在法国规范中，如 2～3 层为一个分区，则其总面积仍不得超过 2500 ㎡。对住宅建筑而言，上下楼板大多为非燃烧体的钢筋混凝土板，它完全可以阻滞火灾的蔓延，实际上已起到了防火分区的作用。然而在许多建筑中设有敞开式自动扶梯、跨层窗、走廊等各种开口.对于上述开口，规范中按实际情况考虑，允许留有开口，但不易超过 2～3 层，并应把连通面积作为整体来看，总面积不得超过规定。 许多火灾实例告诉我们，火灾可以沿外墙窗口向上蔓延。室内着火后，玻璃受热膨胀，当温度达到 250℃即会开裂破碎，致使火焰上蹿至上一楼层。因此。上下层窗部

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墙应尽可能高些，一般应大于 1.2m，如某种原因而不能满足上述要求时，可采用增设挑檐的方式解决，挑檐宽度应不小于 500～1000mm。 特别应该注意的是，设有垃圾管道的建筑，应将垃圾管道放在靠外墙的位置，并用非燃烧体砌筑。因为垃圾管道内易燃物较多，如一旦遇上火种，火便会沿着垃圾道入口窜出，故应对此问题加以重视，垃圾道入口处一定装有可自动关闭的垃圾斗。 中庭是建筑中由上下楼层贯通而形成的一种共享空间，在室内形成一个较为开阔的大空间。有些中庭由下致上通至屋面，由于中庭上下贯通，且多与走道直接相连，若无其他防火措施的补充，不仅满足不了防火分区等的要求，而且还会造成疏散困难。建筑物内一旦发生火灾，更会由于其烟囱效应而导致烟火的大面积蔓延。 中庭的防火分区面积应按上、下层连通的面积叠加计算，因此当超过一个防火分区面积时，应符合下列规定。 （1）房问与中庭回廊相通的门、窗应设能自行关闭的乙级防火门、窗。 （2）与中庭相通的过厅、通道等应设乙级防火门或耐火极限大于 3.OO 的防火卷帘分隔。 （3）中庭每层回廊应设有自动灭火系统。 （4）中庭每层回廊应设火灾自动报警系统。 在多数公共建筑中，为了方便客人的垂直运输，设置有自动扶梯，这些扶梯处也类似共享空间.它们将上、下楼层贯通，因此在计算防火分区面积时，若有扶梯，也应将上、下连通层作为一个防火分区。为了满足防火分区扩大的需要，我国常采用的防火分区有两种，一种是在自动扶梯开口周边设置与防火墙耐火极限相当的分隔物，如软质隔热型卷帘，复合型防火玻璃等；另一种是在自动扶梯处加钢质卷帘及水幕保护，以达到阻止火灾蔓延的效果。

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5、建筑防火实例 5.1、工程简介 京基金融中心位于深圳市区蔡屋围，地处深圳金融、文化区，占地面积为42353.96m2，总面积约为60万m2，是集甲级写楼、白金五星级豪华酒店、大型业、高级公寓、住宅为一体的综筑群(图1)。规划设计为A、B、罗湖中心建筑字商合建C、D、E座塔楼，由4层裙房连为一体，地下共4层。京基金融中心大厦A座共98层，高439m，建成后将成为深圳第一高楼。 5.2、防火分区设计 办公标准层防火分区的划分尽量按每层为1个分区，但每层办公面积的超出、办公及酒店大堂共享空间的划分为防火分区设计重点和难点，具体分析如下： （1）《高规》规定，每个防火分区的建筑面积不应大于2000㎡，办公层每层建筑面积为2400-2700㎡，扣除结构部分及核心筒内封闭不用的穿越井道等，面积约为2000㎡左右，将办公层每层划分为一个防火分区，增加了办公层每层使用的灵活性，经过过载场景电脑模拟计算及实验论证认为，虽然防火分区建筑面积有超出《高规》的要求，但扩大的范围较小，疏散楼梯的宽度远大于疏散人数所需，且办公层设快速反应喷头，加快灭火系统的启动时间，缩小火灾规模，这为扩大防火分区面积提供了有力的弥补措施。办公平面呈环形布置，保证人员双向疏散及

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疏散距离的要求。 （2）办公入口大堂由7层高的中庭所贯通，为了兼顾消防安全、使用的灵活性及美观要求，设计在4-7层中庭处设水平防火卷帘，使每层的连接桥与各层办公同为一个防火分区。

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