高层民用建筑避难区域防火设计探讨

筑龙网高层民用建筑避难区域防火设计探讨(上海市消防局建审处,上海市200430)一、高层民用建筑设置避难区域的重要性现代化的城市中，高层民用建筑(以下简称高层建筑)鳞次栉比，就上海市而言，目前高层建筑近3000幢，其中超高层建筑近100幢。当今的高层建筑不但高度高，功能复杂，人员密集，而且现代化程度高，具有通信设施、空调系统、机电设备完善，竖向管井多，可燃装修材料多等特点。高层建筑一旦发生火灾，容易产生烟囱效应，风效应，火势蔓延迅速，扑救困难，最主要的问题是疏散距离远，疏散时间长。有资料统计，在正常情况下，要将一幢30层高，每层有240个人的高层建筑中的人员全部疏散至室外所需的时间约78分钟。可以想象，在火灾时，人们逃命心切，惊恐万分，消防队员此时要分秒必争地登高救火，这样往往会在楼梯间、走道内出现相互碰撞，拥挤不堪的现象，既影响疏散和灭火，又会造成意外伤亡事故；另外，在紧张慌乱的情形下，要在楼梯间里长时间行走，绝大多数的人会体力不支。由此可见，火灾时要将高层建筑中的人员全部疏散到室外是非常困难的，也是不现实的。因此，在高层建筑中每层或间隔一定层数设置避难区域是解决这一问题的最有效的办法，人们可以经过较短的疏散距离，或在体力不支时，进入避难区域，得到安全保护。可以这样定义避难区域，它是指当发生火灾时，为那些由于疏散路线远，或疏散通道被烟火封堵，或伤残、体弱无法及时疏散到室外的人员而设置的能够躲避烟、火的侵袭，暂时保证安全的场所。国外一些防火规范和建筑设计规范中对建筑中设置避难区域都有一定的要求，如：1.加拿大规范NBC1995(TheNationalBuildingCodeofCanada1995)中规定：1)除居住建筑以外，凡高度超过75米的建筑从底层到顶层，每层应设避难区域；其他建筑每5层设置一个避难区域。2)对于流动人口的建筑，避难区域的面积不小于0.5m2/人(2人/m2)，对于非流动人口的建筑，避难区域的面积不小于1.5m2/人(0.67人/m2)。3)在本层应设置具有一定宽度的通道和门进入避难区域。4)从火灾起，2小时内，避难区域的空间中的空气最多1％被火灾污染。该规范关于设置避难区域的条文解释中指出：每5层应设2个在火灾情况下正压送风的避难区域，或在5层内交错设置2个避难区域(见示意图一)。2.英国规范BS5588中规定：1)除单层建筑、所有出口是室外出口的楼层、设备层、面积不大于280m2的地下一层、首层、二层以外的其他建筑，在每层安全楼梯间内应设置避难区域。2)避难区域应该用具有一定耐火极限的墙封闭，外墙可以除外。3)每个避难区域应该设置直通室外出口的安全通道。4)每个避难区域应该提供一个可以放置轮椅的空间，并不应减少疏散通道的宽度和阻碍人流的疏散。筑龙网该规范中还指出：下列例子是比较好的避难区域：1)一个封闭区域，如防火隔间、安全(被保护的、封闭的)门厅、安全(被保护的、封闭的)走廊或安全(被保护的、封闭的)楼梯间。2)一个敞开的空间，如：平屋顶、阳台、裙房屋顶以及其他在火灾情况下具有防火和疏散条件的类似的场所。3.美国规范UBC(UniformBuildingCode)中规定：1)避难区域的设置应处于从它所服务的楼层容易进入的部位，避难区域应有符合有关要求的通道直通楼梯间、或电梯间。2)当电梯厅作为避难区域时，该电梯井及电梯厅均应按有关要求设正压送风系统。3)每个避难区域应按每200人设一个762mm×1219mm放轮椅的空间，轮椅空间不应影响出口的宽度，并不应阻碍疏散。4)每个避难区域应用耐火极限不低于1小时的防烟隔墙与该楼层的其它部位隔开，并应隔至楼板底部或装饰吊顶上方。防烟隔墙上的门应为具有20min耐火极限的密闭防火门，防火门应为常闭门或由火灾报警系统控制关闭的门。管道穿越防烟隔墙处应设防烟阀，阻止走道的烟气。5)避难区域与消防控制指挥中心之间应设2种应急通讯系统。假如避难区域与消防控制中心的应急通讯间断，避难区域同样可以进入公共通讯系统。消防控制中心的位置，应由消防部门认可。6)避难区域中，在火灾情况下应能得到应急指令。这些指令应包括：指示寻找其它出口的方向：提醒人们尽快进入安全区域；对预先制定好的如何疏散等应急救援方案的播告；指示如何使用应急通讯系统。7)每个避难区域应设置易于理解的国际通用符号“AREAOFREFUGE(避难区域)”以作辨别标志。这个标志应设在每个直通避难区域的门上。当出口指示标志以灯光显示时，它也应同出口标志一样以灯光显示。在每个避难区域的门上还应设置有触觉的标志。二、避难区域的种类及目前高层建筑避难区域存在的一些问题参照国外规范和结合国内实际情况，本人认为可将避难区域分为：室外阳台、屋顶平台、避难间、避难层。现分别介绍如下：1.室外阳台高层建筑中由于功能、体型等因素的影响难以避免袋形走道、疏散路线迂回的现象，而这种设计虽然在规范允许范围内，但存在一定的隐患，因此宜在走道的端部设置室外阳台(见示意图二)。靠室外阳台的外墙应为具有一定耐火极限(2小时)的非燃烧体，走道通向阳台的门应为朝外开启的自行关闭的甲级防火门。上下阳台之间，可设置铁爬梯、折叠梯、避难袋、滑竿、避难绳索等垂直疏散避难工具，或在各层阳台之间以倾斜钢梯(又称避难旋梯)相连，梯约07米，倾斜可达60°，故比室外梯更简易，无论是哪种，应在洞口或梯段处设置保护装置或栏杆以增加疏散人员的安全感。如1990年建造的18层的上海春江宾馆(现更名为宝丰联大酒店)从第十层起每层的走道端头设计了一个三角形的带垂直孔洞(上下阳台的孔洞之间设置了一根金属滑竿)的室外阳台，阳台与外墙的颜色分别为红色和奶黄色，形成鲜明的对比，由于建筑师的巧妙设计，对整个建筑的外立面起到了画龙点睛的作用。在日筑龙网本，一般多层、高层建筑都会设置室外疏散楼梯，这对人们的避难与疏散是非常有利的。虽然我国的建筑设计防火规范中没有要求建筑物一定要设置室外楼梯，但高层建筑按上述方法设计一些室外阳台，对平时使用和火灾时安全避难都是有利的。2.屋顶平台当高层建筑有裙房，或标准层平面的面积随高度增加而缩小时，则裙房屋顶平台、中间屋顶平台和高层屋顶平台应充分利用作为避难区域(见示意图三)，通向屋顶的门应为朝外开启的自行关闭的甲级防火门。因为屋顶平台是开敞的，没有或很少有火灾荷载，面积比较大，加上屋面楼板具有一定的耐火极限，在火灾情况下，避难是非常安全的，而且不增加造价。《建筑设计防火规范》第5.3.3条“超过六屋的组合式单元住宅和宿舍，各单元的楼梯间均应通至平屋顶…”。《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第6.2.3条“单元式住宅每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶，第6.2.7条”除本规范第6.1.1条第一款的规定以及顶层为外通廊式住宅外的高层建筑，通向屋顶的疏散楼梯不宜少于两座，且不应穿越其他房间，通向屋顶的门应向屋顶方向开启。”这些规范条款的实质是强调利用平屋顶作为避难区域。上海有不少建筑(包括多层、高层建筑)利用屋顶平台作为屋顶花园，或室外休息、休闲场所，火灾时可以作为避难区域。3.避难间在高层建筑中与办公、客房等具有使用功能的房间组合在同一楼层里，并具有一定安全度的避难区域，称为避难间。它不同于避难层，面积较小，可以每层设置，也可以间隔一定层数设置，面积指标同避难层。上海刚建成的88层的金茂大厦从53层－87层为客房楼层(五星级宾馆)，其中每层在合用前室中设有一个避难间，面积约为20m2，用具有一定耐火极限的隔墙、楼板与其他部位隔开，并设置了自动喷淋、火灾报警和增压送风系统。当时设计的思想是将客房楼层(53层－87层)应每隔15层设一避难层的总面积平分在每层的避难间中。我国95年以前的《高规》中没有明确设置避难区域的有关条文，95年修订后的《高规》中第6.1.13条“建筑高度超过100米的公共建筑，应设置避难层(间)，并应符合第6.1.13.1条一第6.1.13.8条的有关规定。”但没有明确避难间与避难层的区别，及设置避难间的安全措施，使得一些超高层建筑中设置的避难间与其它使用房间除了名称不同外，没有特殊的安全措施(见示意图四)。另一个原因是《高规》中的避难层的面积指标5人/m2(0.2m2/人)偏高，使得避难区域的计算面积仅占标准层面积的一部分，充分利用该层的剩余面积作为办公室、会议室等使用场所也在情理之中，但是在5人/m2这样拥挤的避难区域中要停留较长时间，是不合理，也不科学的。因此，建议《高规》应明确避难间的安全措施，修改避难层的面积指标。4.避难层高层建筑中将独立的楼层作为避难区域，或与设备层组合在一起的并具有一筑龙网定安全度的避难区域称为避难层。避难层与避难间不同，避难层的面积比较大，所在楼层不应设有办公室、会议室等其他使用的场所。上海建筑的高度超过100m的办公楼、酒店等公共建筑，每幢楼一般都每隔15层左右，设一个避难层。如建于八十年代的静安希尔顿大酒店(42层，140.9m高，建筑面积71460m2)、上海商城(48层，166.25m高，建筑面积92800m2)等，建于九十年代的新上海国际大厦(38层，168.8m高，建筑面积78000m2)、时代广场大厦(38层，160.6m高，建筑面积10万m2)、金茂大厦(88层，420.5m高，建筑面积289500m2)分别设置了几个避难层。独立的避难层虽然安全但不经济，在实际运用中很少被采用。避难层兼作设备层，这种做法非常普遍，这也是95年修订的《高规》中允许的做法。在一些已建好的超高层建筑和我们在审核即将建造的超高层建筑中，有将诸如新风机、空调机、水泵、变压器等设备机组裸露地设置在避难层中；有将燃油、燃气锅炉房等设在避难层中；也有将风管、电气线路、管道(甚至包括输油管、输气管)星罗棋布地设置在避难层中。这样的避难层，在火灾情况下，不但不安全，反而变成危险的场所。因此建议《高规》中应明确以下几个问题：1)设备机组可否裸露地设在避难层中；2)设备机房与避难层如何进行防火分隔，设备机房的门可否开在避难层中，有危险性的机房可否设在避难层中等；3)避难层中是否可以穿越风管、电气线路、管道等；4)竖向管道井是否应在避难层中切断(减小烟囱效应)；5)避难层(间)的门与防烟楼梯间的关系。三、高层建筑避难区域防火设计的建议(一)避难区域的设置1.高层建筑，在公共走道的尽端宜设置室外阳台，或在房间里设置敞开阳台，尤其是高层住宅的敞开阳台应限制住户擅自封闭。2.高层建筑的裙房屋顶、中间屋顶、主楼屋顶均应充分利用作为避难区域。3.100m以内高层建筑，在50m左右(即上海的大型消防登高车最高救援高度，各城市可根据当地消防车的最高救援高度而调整)宜设置对外敞开的避难间或避难层，在此范围内有屋顶平台的可除外。《高规》对100m以内的建筑没有提出设避难层(间)的要求。4.100m以上的建筑，包括住宅，应从底层起每隔15层左右设一个避难层，或将每个避难层的面积平均分配在数个楼屋之间的避难间中。《高规》对100m以上的住宅没有提出设避难层(间)的要求下，美国规范NFPA认为高层住宅与其他高层建筑具有同样的防火要求，不应降低要求。而我国防火规范中对高层住宅的要求比其他高层建筑的要求低。(二)避难层、避难间的面积指标避难层、避难间的面积指标建议改为2－3人/m2。(三)避难层与避难间的防火设计的一般要求1.防火分隔要求筑龙网)设备机组不应裸露地设在避难层(间)中，而应设在各自的设备机房内，避难层与设备机房之间、避难间与办公室等使用场所之间应用耐火极限不低于3小时的防火墙进行分隔，避难层(间)应用耐火极限不应低于2小时的楼板与其上、下楼层进行分隔。2)风管、电气线路、管道等不应穿越避难层(间)，若一定要穿越(燃气管、输油管等除外)，则应在避难层(间)中设技术夹层，该技术夹层应用耐火极限不低于3小时的非燃烧结构或防火板等与避难层(间)完全隔开，并应保证避难层(间)层高不低