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1、浅谈超高层建筑防火设计浅谈超高层建筑防火设计 随着社会经济的发展，各地相继建设了不少高层建筑，由于导致高层建筑发生火灾的因素较多，扑救难度大，因此高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，达到预防火灾的目的。现行高层民用建筑设计防火规范对高层民用建筑防火设施作了严格规定，对建筑高度超过100M的高层建筑，即所谓超高层建筑，在遵守一般高层建筑的通用防火规定外，增加了合理的防火技术要求。建筑高度超过250M的民用建筑采取的特殊防火要求，要提交国家消防主管部门组织专题研究论证。超高层建筑发生火灾，扑救难度更大，成灾后果严重。在超高层建筑防火设计过程中，随时会出现一些新的问题。所以正确运用规范，采
2、用先进的防火技术，保证超高层建筑的防火安全至关重要。现就这些问题提出一些看法，以供商榷。一、建筑设施方面的安全措施一、建筑设施方面的安全措施 通过建筑分类定性，可以对其耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散、消防设施等方面提出不同要求，达到既保障高层建筑的消防安全，又能节约资金的目的。根据建筑使用性质，火灾危险性、疏散和扑救难度，超高层建筑属一类高层建筑，其主体部分、地下室的耐火等级为一级，裙房的耐火等级应不低于二级。高规规定：旅馆、办公楼、综合楼等通用超高层公共建筑，应设避难层。避难层是高层建筑中专供火灾时人员临时避难用的楼层。避难层可以采用全敞开式、半敞开式、封闭式三种类型。全敞开式避难层
3、为不设围护结构的全敞开空间，一般设在建筑物的顶层或屋顶上。半敞开式避难层四周设有高度不低于12m的防护墙，上部设有可开启的封闭窗，采用自然排烟方式，可防止烟气的侵害。封闭式避难层为设有耐火的围护结构，室内具备应急照明、独立的空调和防排烟系统，门窗为防火门窗。设置的避难层应满足下列要求：1、避难层的设置数量和两个避难层之间的高度，应满足人员疏散时间的要求，充分考虑建筑面积、使用功能、人数、人流速度及火灾蔓延情况，自建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层；2、通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员必须经避难层方能上下；3、考虑人体体型特点，在不致过分拥挤的
4、情况下，人均避难层使用面积指标02m；4、避难层可兼作设备层，但设备、管道宜集中布置；5、避难层设消防电梯出口和消防专用电话，其它客货梯不得在避难层处设出口。另外，可以在一定高度的楼层上设置供火灾时人员临时避难用的房间即避难间。超高层建筑宜设屋顶直升飞机停机坪。发生火灾时，将在楼顶部躲避火灾的人员用直升飞机疏散到安全地区，具体设置的技术要求有：1、标准层建筑面积超过1000m；2、停机坪与设备机房、电梯机房、水箱间、共用天线等突出物的距离不应小于5m；3、出口不少于2个，每个出口宽度不小于09m，以保障同时有两股人流出入；4、停机坪四周围设置航空障碍灯。高层建筑的各种竖向管井都是火灾蔓延的途径
5、。为了防止火灾蔓延扩大，要求电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等单独设置，不应混设。同时，为了防止火灾时管井被烧毁，扩大灾情，所有管道都采用耐火极限不低于100h的不燃烧材料制作，井壁的检查门用丙级防火门。各种竖向管道井和电缆井是拔烟火的通道，若防火处理不当，将不仅会助长火势，而且成为火与烟气蔓延的途径，造成扑救困难，严重危及人身财产安全。超高层建筑的电缆井、管道井在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔，填堵密实，不得存有孔洞。垃圾道内经常堆积破布、木质碎料、纸屑等可燃杂物，遇有烟头或人为焚烧垃圾等极易引起火灾。因此，垃圾道设在楼梯间内是不安全的，宜设在靠外墙的安全部位，排气
6、口直接开向室外，设置垃圾道前室，前室的门应采用丙级防火门，垃圾斗采用不燃材料制作，并能自行关闭。建筑内采用的其它类似于垃圾道的功能且运送存有可燃物品的竖井，其设置的防火要求可按垃圾道的处理方法。二、消火栓系统和自动喷水灭火系二、消火栓系统和自动喷水灭火系统的设置统的设置 消火栓系统作为高层民用建筑最基本的灭火设备，由于经济、技术条件的原因，从节省投资的角度看，其功能无可替代。超高层建筑采用室外消火栓用水量30ls（住宅楼为20ls）。考虑到高层建筑以自防自救为主，室内消防用水量比室外的要大些，室内消火栓用水量为40ls（住宅楼为30ls），即消火栓用水量70ls（住宅楼为50ls），是规范规定
7、的建筑物消防用水的上限值。一般情况下，超高层建筑具备两种及两种以上使用功能。因此，其火灾延续时间为300h（住宅楼为200h），考虑到市政给水状况，由此可确定是否设置室外消防水池及其容量。室内消火栓的设置范围：1、高层建筑的主体及裙房内；2、消防电梯前室或与防烟楼梯间的合用前室内，方便消防队员尽快利用消火栓向火灾发起进攻和开辟通道；3、避难层内设置用于人员自救保护；4、屋顶或直升飞机停机坪处，用于检查消火栓压力和防止火灾蔓延至顶层及保护人员的作用。5、室内消火栓箱内应设消防卷盘，用于非消防专业人员扑救初起火灾。室内消火栓设置的技术要求：1、消火栓充实水柱需经水力计算，且不小于13m，以避免浓烟
8、高热对灭火工作的影响，又能保证消防队员正常使用；2、消火栓间距在高层内不大于30m，在裙房内不大于50m，保证两股充实水柱同时到达同层内任何部位；3、采用分区给水系统，有串联供水和并联供水两种方式，当消火栓栓口处的出水压力大于05Mpa时，应设减压装置。如超高层建筑消防供水系统不分工，则部分消火栓栓口处静水压力过大，当超过08MPa，在扑救火灾过程中开启水枪会产生水锤作用，容易使给水系统的设备遭到破坏，而栓口出水压力超过05Mpa，使水枪产生的反作用力，一个人很难稳定地操作水枪灭火。为此，采取减压措施，具体可设置减压孔板或减压阀等措施；4、屋顶水箱。为了保证初起火灾时消防用水量和消防水压的要求
9、，超高层建筑屋顶水箱设置高度应满足最不利点消火栓静水压力015Mpa。不能满足时，应设气压水罐或稳压泵等增压设施。如是并联给水方式，其分区消防水箱的容量应与高位消防水箱的容量相同，发生火灾时，消防水泵供给的消防用水应进入高位水箱，而串联给水方式中是允许的；5、水泵接合器。在消防车供水压力范围内的各个分区均需分别设置水泵接合器。也就是说，根据现有或将有的消防车供水能力，确定各个分区是否应设水泵接合器。例如，某地主要以解放牌消防车为主要灭火车辆，由于其供水能力在50m左右，则50m以上部分可以不设水泵接合器；6、消防管网采取防超压措施。常用的方法是采用流量一扬程曲线平缓的消防水泵，设置安全阀、泄水
10、阀门等，避免超高压造成给水系统的破坏。自动喷水灭火系统的设置，除了面积小于5m2的卫生间、厕所和不宜用水扑救的部位外，其他部位均需设置（与火灾自动报警系统的要求相同）。针对超高层建筑的火灾危险性、疏散和扑救等综合因素。这样设置是必要的。三、防排烟、电气方面的特殊要求三、防排烟、电气方面的特殊要求 高层建筑中，因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的70左右，烟气是火灾中的隐形杀手。所以，要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为03、08ms，垂直方向扩散速度为34ms，当烟气无阻拦时，只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电
11、梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径，易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所，消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气，保证人员安全疏散和扑救。因此，超高层建筑在上述部位设置机械加压送风系统，能够达到疏散和扑救通道上无烟的目的，从投资方面又低于机械排烟系统，是可行的。其裙房的楼梯间内可统筹考虑布置。其风压值应为防烟楼梯间50Pa，前室、合用前室、封闭避难层25Pa，既能方便疏散安全门的开启，又能保证安全地带的压力，对烟气起到排斥作用。同时，超高层建筑封闭避难层内设置机械加压送风
12、设施，除满足避难层内一定的正压值，防止烟气入侵，也为躲避在避难层里的人们提供呼吸用的新鲜空气。超高层建筑按一级负荷供电，应急照明灯和疏散指示标志采用专用供电回路或采用蓄电池作备用电源，连续供电时间不少于30min，其照度为05LX，除正常设置的部位外，屋顶停机坪四周应设应急照明。避难层应设应急照明，其供电时间不应小于100h，照度不应低于100LX，以消除人们在避难时的恐惧心理，为营救提供室内照明条件。建设科技 2001.5.甘肃科技甘肃科技.29 文章编号：1000-0952（2001）05-29-01 中图分类号：TU112.53 超限高层建筑工程抗震设防若干问题的探讨 随着城市建设和迅猛
13、发展，高层建筑急剧增加，房屋越建越大越高，造成同步出现的问题是许多高层建筑在高度、高宽比以及在体型规则性等方面超出了现行的强制性规范、规程和适用范围，是现行规范所不能覆盖的，随之产生。目前这类超高超限高层数量约占很大比例，必须引起我们极大重视，将这些高层建筑控制在规范之内，对保障超限高层建筑工程的抗震设防质量及人民生命财产的安全是非常必要的，下面就超限高层建筑工程抗震设防若干问题进行探讨，与同行共商：超限高层建筑工程是指超出国家和省标准所规定的适用高度、高宽比限值或体型规则性要求的高层建筑工程，对此类工程的审查，应仔细检查申报材料的完整性和深度，防止工程中出现结构造型不合理，不经济及超高超限等
14、问题，严格按规范及标准控制超限的程度，在工程的初步设计及方案阶级就参与介入、调整、把好审查关，保证抗震设防质量达到规范要求。在工程的方案及初步设计阶段，应根据结构的抗震概念设计对结构体系的合理性进行检查，例如：使工程两个主轴方向的基本周期相接近，在平面布置上减少不对称和凹凸，防止过大的扭转地震效应，使结构刚度均匀，加强抗震薄弱部位措施，确保计算机软件基本计算参数正确，对计算出的周期、位移、计算结果等要比较、分析、准确判断，进一步加强抗震措施，改善结构抗震性能。当由于各种原因造成工程已属超限设计，则要说明超限类型和程度，对所采用的结构方案论证其技术上的适用性，可靠性和经济合理性，应考虑各种不利因
15、素的分析比较，如建筑造型，结构材料，抗震能力等，通过计算薄弱楼层及部位，提出加强结构整体抗震能力的有效措施和对策。要求提供场地抗震性能评价和正式的工程地质勘察报告，并对主要参数进行分析、计算如：地基承载力，剪切波速，液化土层判别以及结构时程分析所需的地震动参数等。以使建筑物建造于对抗震有利地段的场地。对超限高层设计，应有详细的结构设计计算书，计算书内容应完备、准确，如计算软件名称、电算的原始参数、对结构周期、振型、位移、结构总重力和总地震作用；构件轴压比和剪压比和最大配筋率是否超限，是否合理，应详细分析比较，并有明确的适用范围和结论。对超限高层建筑抗震设防的基本要求是首先要进行超限程度控制，对
16、普通砼房屋、框架结构和剪力墙结构其高度均应遵守抗震及高层规范的最大适用高度，对框一剪结构和筒体结构如在8 度设防时高度不得超过规范、规程的最大适用高度的20%，6.7 度则不超过30%，并且在房屋高度，高宽比和体型规则性等方面至少应有一方面满足规范、规程的有关规定。其次在抗震措施方面加以控制，如体型布置、抗震等级、轴压比、配筋率、材料强度等级等方面应采取比规范、规程的规定更严、更强的要求，以提高结构的延性。再次是对抗震计算的控制，如选定国家正版的经鉴定认可的计算程序，力学模型计算分析应用两个或两个以上，并应有准确的施工模拟分板，对体型特别复杂、规模巨大的特殊混合结构等特殊超限高层建筑，存在明显
17、薄弱层的超限高层均应进行结构的弹塑性分析，而且还应进行各种模型抗震试验，结构动力特性测试等要求。在高层建筑的设计，施工经历的各个历史阶段，由于建设者开发、使用功能上的要求，超限高层是不可避免地出现，数量会越来越多，因而，在超限高层建筑的设计过程中，如何满足抗震设防的符合规范、规程的要求，这就成为设计人员必须认真学习和掌握的新课题，并应引起高度重视。（参考文献略）超高层建筑节能设计亟待重视超高层建筑节能设计亟待重视 超高层建筑在城市节地、提升城市形象、拉动社会投资、扩大旅游和商贸活动等方面有其独特作用，也远非普通建筑可以比拟，因此近年来我国经济实力雄厚的地区竣工、在建和拟建的超高层建筑如雨后春笋
18、，钢结构技术的发展更是助长了建筑超高层化态势，高度超过100米的建筑从1990年代中期的不足200栋一跃发展到目前的近900栋。据中国建筑科学研究院的不完全统计，在1996年底，全国超高层建筑物中高度在200米以上的只有8栋，而到!998年底，全国200米以上的建筑增加到了20栋，最高达420米，其中高度超过300米以上的有深圳地王大厦(325米，世界高楼第十一位)、广州中信广场(322米，世界高楼第十二位)和上海金茂大厦(420.5米，世界高楼第三位)。从目前在建的如广州珠江新城西塔工程(塔身高度432米)、上海环球金融中心工程(建筑主体高度达492米)、广州新电视塔工程(塔身高度454米，
19、总高度610米)等一批工程项目来看，超高层建筑的高度增长还会伴随着结构工程技术的不断进步而不会休止。/size size=2 但目前国内针对超高层建筑工程所探讨的关键技术问题多是结构的安全，而对于所面临的建筑节能问题研究和技术投入不够。在2005年公共建筑节能设计标准颁布之前，包括超高层建筑在内的公共建筑，基本没有开展工程建筑节能的设计和审查，标准颁布之后，尽管一些地区对照建筑节能标准约束了工程设计，但还存在诸如建筑节能模拟优化设计技术障碍、现行建筑节能设计标准约束不及、工程设计依据的节能目标短视等一些关键问题没有得到很好解决。/size size=2 首先，从超高层建筑的建筑节能优化设计技术
20、看，建筑的高度变化导致相关参数的变异，进而影响建筑能耗的变化是一个不争的事实，高度超过100米以上除太阳辐射可以认为基本不变以外，其它的气象参数都会发生很大的变化。通常根据气象观测资料构建的典型气象年数据中，地面风速是取自地面高度10米处，如地面风速为2米/秒时，则在100米的高空风速会依据指数规律提高到3米/秒，若高达400-r500米时风速可达到5米/秒以上，温度随高度的变化也会有明显的降低，通常会有每百米高度的温度下降0.6-1.0e，仅这个变化足可以相当于把建筑物移动了一个2级气候区。而依据国内建筑节能的设计能力来看，大多数设计单位所掌握的用以优化建筑围护结构的建筑能耗模拟软件，都不能
21、反映气象参数沿高度的变化规律，也不能够反映建筑围护结构沿高度变化的表面热交换能力的差别，这就势必无法准确地计算建筑物的能量消耗，更无从谈及科学合理地设计建筑物制冷、空调、配电等一系列设备系统。/size size=2 其次，建筑节能设计标准所能约束的节能技术还不能够完全适用于超高层建筑，在现行建筑节能设计标准中涉及到遮阳、通风等技术的规定，对超高层建筑无法适用，标准规定的建筑能耗的权衡判断方法也是基于建筑物全楼整体建模的一种评价方法，而受目前能耗模拟工具的计算能力所限，超高层建筑中的计算对象(如房间数量)规模远远超出了软件的计算能力。从根本上说，超高层建筑的节能设计问题，实质是一个在技术上超出
22、了现行国家标准公共建筑节能设计标准所能控制的新技术问题，如果草率地执行现行标准，则工程设计的技术依据显然不足。/size size=2 再次，超高层建筑的节能设计仅仅局限于当前建筑节能50%的目标，不符合国家长远发展要求。应根据当地的技术经济能力，结合国家建筑节能中长欺发展规划确定出工程的实际节能能目标(即节能率)，只有以此为前提做出的节能设计才能体现行业进步，否则，如此重大工程，在投入使用后的不远将来，必然会面临国家节能规划目标的提高而沦为不节能建筑。/size size=2 目前我国超高层建筑的节能问题，已引起了国内外建筑节能界的密切关注，就上述问题而言，仅凭国内建筑设计单位的设计能力也不
23、可能完全解决好，国内的研究力量和设计力量联合攻坚的局面尚未形成，还缺乏政府的政策引导，于是就有大量的外国咨询公司介入国内的重大项目的节能咨询，由于对中国建筑节能标准把握不够，且不了解地区性的气候资源、技术能力、经济水平等，屡屡导致围护结构选型上出现了不切实际的、不合国情的错误设计，如在我国南方地区超高层建筑设计时片面推介欧、美等高纬度寒冷地区所流行的双层通风玻璃幕墙系统、外墙外保温系统、智能化内遮阳系统等，如果对此不进行建筑节能的专项技术论证，照搬国外技术必然要存在大量建成后的隐患，那么工程完工之时也就是它们面临节能改造之日，这将在国内乃至国际上对国家的建设形象造成极坏的长期性影响。/size
24、 目前，国内的超高层建筑工程的节能设计问题，已经受到了中国建筑业协会建筑节能专业委员会、中国建筑学会建筑物理分会建筑热工与建筑节能专业委员会等组织和国内外节能专家的广泛关注，在第九届全国建筑物理学术会议上，国内建筑物理的专家对目前国内建筑界片面追求地标性，忽视节能环保的倾向表示了担忧。人们不想看到在技术上超规范的特大型超高层建设项目在我国建成后产生不堪设想的后果。在国家尚未颁布相关法规之前应当及时地针对工程个案采取切实可行的措施把好超高层建筑的节能设计关和审查关。为此建议:!、由当地建设主管部门牵头组织相关力量对超大体量和超高层建设项目，进行初步设计前的节能专项论证，纠正错误，明确和落实施工图
25、节能设计的节能目标和正确的设计方向。在建筑初步设计和施工图设计阶段进行专项节能审查，并进行重、特大项目的建筑节能设计审查特别备案;2、对超大体量和超高层建设项目所涉及到的节能关键技术，如超高层建筑(在超过100米高空的气象条件下)基于能耗动态模拟的围护结构节能优化选型等一些针对性强的关键技术，应由建设主管部门设立专项课题招标研究。/size size=2 建筑节能是国家发展的基本国策之一，超高层建筑又是标志性极强的建筑，抓好超高层建筑的节能设计，将会带动国家和地方的建筑节能事业，促进全社会建筑节能的技术进步。/size 场地规划设计要点场地规划设计要点 1用地范围及界线 应掌握道路中心线、道路
26、红线、绿化控制线、用地界线、建筑控制线。应试者应清楚掌握几条控制线的含义及与其他控制线的差别。2与城市道路的关系 这是每一位从事城市规划、建筑设计人员必须掌握的基本知识。基地应与道路红线相连接，否则应设通路与道路红线相连接。基地与道路红线连接时，一般从退道路红线一定距离为建筑控制线。建筑一般均不得超出建筑控制线建造。属于公益上有需要的建筑物和临时性建筑物（绿化小品、书报亭等），经当地规划主管部门批准，可突人道路红线建造。建筑物的台阶、平台、窗井、地下建筑、建筑基础，均不得突人道路红线。建筑突出物可有条件地突人道路红线。采集者退散 3场地出入口 对车流量较多的基地及人员密集的建筑基地应符合规范规
27、定：距大中城市主干道交叉口的距离，自道路红线交叉点起不应小于70m；距非道路交叉口的过街人行道最边缘不应小于5m；距公共交通站台边缘不应小于10m；距公园、学校、儿童残疾人等建筑物的出入口不应小于20m；当基地通路坡度较大时，应设缓冲段与城市道路连接；与立体交叉口的距离或有其他特殊情况时，应按当地规划主管部门的规定办理。4建筑限高 当城市总体规划有要求时，应按规划要求限制高度；保护区范围内、视线景观走廊及风景区范围内的建筑，市、区中心的临街建筑物，航空港、电台、电信、微波通信、气象台、卫星地面站、军事要塞工程等周围的建筑物均应考虑高度限制。局部突出屋面的楼梯间、电梯机房、水箱间、烟囱等，在城市
28、一般地区可不计入控制高度；在保护区、控制区内应计入高度。5控制指标 建筑强度方面的指标包括容积率、建筑密度、总建筑面积等。环境质量方面的量化指标主要包括绿地率、绿化覆盖率、人口净密度、人口密度等。容积率=总建筑面积（m2）基地总用地面积（m2）建筑密度（）=建筑总基地面积（m2）基地总用地面积（m2）100 绿化覆盖率（）=绿化覆盖面积（m2）基地总用地面积（m2）100来源：考试大 绿地率（%）=各类绿地覆盖面积之和（m2）基地总用地面积（m2）100 人口毛密度（人hm2）=总居住人口数（人）居住用地总面积（hm2）来源：考试大 人口净密度（人hm2）=总居住人口数（人）住宅用地总面积（hm2）6场地总平面设计 这是对建设项目诸多内容的总体安排与统筹，应充分考虑其使用功能和要求，建设地区的自然与人工环境以及经济技术的合理性因素，对场地的功能分区、交通流线、建筑组合、绿化与环境设施布置，以及环境保护做出合理的安排，使之成为统一有机整体。