超高层办公综合体建筑消防设计初步研究

超高层 办公 综合体建筑消防设计初步 研究

牟海亮

贵州正业工程技术投资有限公司 贵州 贵阳 550012

摘要：城市中超高层建筑物越来越多，超高层办公综合体建筑消防设计受到重视。超高层建筑高度高，容纳的人数多，一旦发生火灾，后果不堪设想。所以，本文研究超高层城市综合体建筑的消防设计的一些实践方法。

关键词：超高层；城市；综合体建筑；消防设计

引言

我国社会主义事业取得了巨大成就，具体表现为超高层建筑的数量在不断增多、规模在不断扩大，因此超高层建筑的功能也愈加复杂多样，然而这也使得其发生火灾事故的概率在不断增加。基于超高层建筑的特点，没有完善的消防电气设计人们很难从火灾中逃离和撤退，因此必须优化超高层建筑消防设计。

1.超高层城市办公综合体概述

1.1基本概念

超高层城市办公综合体以办公功能为主，融商业、酒店、公寓、公共设施等多项功能为一体，一般由超高层的塔楼和多层裙房所组成。它以多种功能竖向叠层式综合开发建设的方式为主要特征，突出超高尺度的塔楼建筑对城市的标志性意义。其建筑高度一般在250m以上。（注：按国内现行规范，100m以上即为超高层建筑，但考虑到城市办公综合体发展的实际状况和国际对高层建筑的划分惯例，本论文主要研究建筑单体高度在250m以上的超高层城市办公综合体。）

超高层城市办公综合体的建设一般选择在国际大都市，但随着经济发展，超高层城市办公综合体已经向省会城市发展，个别副省级城市和地级市也在规划建设。其建筑高度愈来愈高，整体规模亦愈来愈大。随着技术的进步和人们对竖向高度挑战的渴望，超高层城市办公综合体的高度记录不断地被打破。超高层城市办公综合体功能的综合性日趋多样化。娱乐、文化设施等内容开始进入，与零售商业的体验式消费形成一体，进一步强化了现代都市生活的多样性和活力。

1.2周边条件

超高层城市办公综合体位于城市核心区或新城市中心区，交通便利，周边道路发达，具有便捷公共交通网络；基地毗邻两条或以上城市主要市政道路，以及轨道交通站点、公交系统站点、出租车停靠站等；基地周边具有城市给排水、电信网络、燃气、变电站、有线电视、垃圾站等完善的市政基础设施；基地周边配套的城市广场、城市公园、酒店、居住区、学校、医院、文体活动中心、体育中心、商业等设施，有助于形成良好的城市环境，同时促进城市的平衡发展。

1.3城市定位

城市空间：一般位于城市核心商务区，通过建设超高层综合体提高城市建设密度，提高土地资源的价值。与其他建筑组成城市空间，统领城市空间形态。

城市界面：设计应通过城市广场、绿化景观等公共空间在城市界面上形成良好公共空间。

城市天际线：作为城市天际线的重要组成部分，一般作为天际线的高潮部分出现，对城市天际线的轮廓有着决定性作用。

1.4场地设计

建筑体量根据城市规划用地要求、现行规范要求以及使用功能要求进行确定；具有良好的场地内的景观，如广场景观、水景，并与周边景观资源相结合；基地一般设有两个以上主要出入口与市政道路衔接，并考虑不同人流、车流、物流流线的相对独立性，形成人车分流的内部交通流线；建筑布局应考虑周边建筑和自身的日照要求，满足现行规范；超高层城市综合体的类型包括：独幢、塔楼＋裙房（裙楼）、几幢塔楼＋裙房（裙楼）。

1.5竖向分区

超高层城市办公综合体基于其特有的垂直分布特性，可将其分成三大主要部分：塔顶、塔身和塔底。塔顶位于超高层最上部，其特殊位置使其需要承载超高层特定的观光功能及造型意义；塔底与城市相联结，主要为建筑对外的公共及接待功能；塔身是超高层的主要组成部分，建筑的主要使用功能都集中于此区段。同时，由于超高层建筑有着其他建筑所不具备的高度和层数，受限于电梯效率、消防疏散要求及现有的建造及设备技术，超高层建筑的交通系统、消防系统、结构系统和机电系统都需要在特定的区段进行相应集中的变化与加强，简称区间转换段。通常结构加强层、交通转换层及设备层结合避难层一起设置。包括如下内容：

1）．功能业态：作为一种集约式的实现多种功能业态的竖向体系，为使其每一功能区间段的功能都能得到有效的空间利用，需要在其竖向布置上进行恰当的功能分区，以保证每一功能区间段所涉及的竖向服务系统能形成相对高效与独立的系统。

2）．垂直交通：基于现有技术条件下的电梯运能效率及经济性的考虑，并结合不同功能业态的规模与分区，平衡每一功能区段直达转换梯与区段内层间梯的配比，也是确定垂直分段及每段层数的主要因素之一。

3）．消防疏散：现有消防设计规范中关于避难层设计的有关规定，也大致限定了垂直高度上关于消防疏散的区段划分。一般而言，超高层建筑两个避难层（间）之间的高度不宜大于50m。同时消防疏散楼梯在避难层间需要强制转换的规定也提供了该楼梯在不同功能区间段布置的灵活性。

4）．结构系统：为满足结构的侧向刚度要求，需在核心筒和外框柱之间设置水平伸臂构件，形成伸臂加强层。必要时，加强层也可在外框建筑平面外缘同时设置周边水平环带构件。伸臂加强层及水平环带构件通常结合建筑的避难层、设备层等区间转换段空间，以减小伸臂构件对建筑功能的影响。

5）．机电转换系统：由于超高层建筑层数多，受限于机电设备的承压能力，为降低机电设备的造价，需在超高层区段中设置机电转换系统，以使其有效地为各区段分别服务，实现资源集约。机电转换系统常与结构、疏散转换系统相结合，形成区间转换段。

2.超高层城市办公综合体消防设计

2.1消防总体设计要点

超高层城市办公综合体建筑在总体布局上应结合环境景观设计布置一定面积的广场，供集散之用，以保障应对应急事件；和城市相连的公共交通包括地铁、公交等均应设置缓冲空间，避免突发事件的相互影响；超高层城市办公综合体建筑和相连其他建筑的疏散体系应分别独立设置，不得相互借用，两者之间应采取防火墙、防火卷帘、甲级防火门进行分隔；超高层建筑周边不宜布置火灾荷载较大的建筑；建筑物结构构件应满足耐火时间的要求，防止建筑物因火灾导致结构破坏而倒塌；室内建筑用材尽量采用A级材料，减少火灾荷载。

2.2消防救援形式 见表1

表1

2.2难空间概述

为保证人员疏散的安全，超高层建筑除应满足规范要求的疏散距离、疏散宽度、灭火喷淋、防烟系统、应急照明、消防报警、消防指示外，在竖向每隔50m应设避难层或避难间，作为暂时疏散过渡。避难空间有开敞式、半开敞式和封闭式三种形式（表2）。

避难空间的形式 表2

避难空间设计要点如下：避难层、避难间的上下楼板、隔墙应满足规范要求的耐火极限时间；避难层应设消防电梯出口；避难空间净高应大于2m；避难空间应设置直接对外的可开启外窗，外窗应采用乙级防火窗，或设置独立的机械防排烟设施；避难层应设消防专线电话和应急广播，并应设消火栓和消防卷盘；避难层应设应急广播和应急照明，其供电时间不应小于2．0h，照度不应低于3.001x，且有明显的疏散指示标志；避难空间不应设其他管井的检修门；避难空间的净面积应能满足设计避难人员避难的要求，2可按5.00人／㎡计算；防烟楼梯在避难层被分隔，分隔的形式分为同层错位或上下层断开。

2.3控制火灾蔓延见表3

防火分隔的形式 表3

2.4消防给水和灭火设备

超高层建筑应设消火栓系统，除游泳池和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭系统。不宜用水扑救的部位应采用气体灭火系统，如电气变配电间。

1）．消防给水系统要点

（a）消防给水系统分区要点:消防给水系统应进行竖向分区，串联供水。分区原则同一般高层建筑。消火栓系统各分区最低消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa（100m水柱）；自动喷水灭火系统各分区的工作压力不应大于1.20MPa（120m水柱）。

（b）消防给水系统类型:消防给水系统一般有下列两种类型：

输串联给临高压转水系统。用于地下室设消防水池、消层设转输水箱、转输水防泵和转输水泵，设备泵和高区消防泵，屋顶层设消防水箱。特点是逐级串联转输。转输水箱容积不小于60㎡，需设专用的转输水泵。屋顶层消防水箱有效容积不小于100㎡。

高压给水系统。用于防泵和转输水泵，设备地下室设消防水池、消层设转输水箱、转输水泵和高区消防泵。屋顶层设消防水箱，特点是逐级串联转输。转输水箱容积不小于60㎡，需设专用的转输水泵。屋顶层消防水箱有效容积不小于一起火灾灭火的用水量。灭火时全部由高位水箱给水。这两类都适用所有超高层建筑。

2）.消防给水机房位置

消防水池、消防水泵设于地下室消防泵房内，机房面积一般不宜小于450㎡；中间消防水箱、消防泵设置于塔楼设备层内，机房面积一般为50～150㎡（根据工程具体情况确定）；高位消防水箱、消防泵设置于屋顶层设备机房内，机房面积一般为50～200㎡（根据工程具体情况确定）。

3)．气体灭火系统、机房位置:变、配电室等房间应设气体灭火系统。气体灭火系统的钢瓶间应靠近被保护区域。

2.5 电气消防

包括火灾自动报警及消防联动控制系统，应在首层或地下一层设置消防监控中心，并设火灾自动报警系统，对超高层综合体进行全面监控。除了面积小于5m的卫生间外，都应设火灾探测器，以便对建筑物内的烟雾、高温或异常温升进行实时探测；电气火灾探测报警系统，在歌舞厅、商场（尤其是家用电器柜台等电器较集中的区域）宜设置电气火灾探测报警系统，以防止发生电气火灾。

2.6防排烟见表4

防排烟系统的设置位置及要求 表4

结语

本文关于超高层办公综合体的消防设计的认知，是从超高层建筑防火的大节点来探讨，其中的防火疏散宽度，防火分区，耐火极限不在本文论述范围之类。这些相关内容可以参考《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018年版）和《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求（试行）》等相关规范，当这些规范都不能满足要求时，要进行火灾性能优化，这是另外一个课题。

参考文献

[1]李滨.试论城市综合体火灾危险性及消防安全[J].绿色环保建材，2020（8）：76-77.

[2]董鹏.刍议城市大型商业综合体建筑消防安全问题[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（12）：128-129.

[3]王晓峰.对城市综合体灭火救援技战术的应用分析[J].化学工程与装备，2019（9）：256-257.

[4] 建筑设计防火规范：GB 50016-2014(2018年版）[S] 84-85，110.