有關于高層民用建筑消防設計實踐問題的調研報告
有關于高層民用建筑消防設計實踐問題的調研報告
隨著經濟社會的快速發展和人民群眾生活水平的不斷提高,各類高層建筑拔地而起,但就其高層民用建筑撲救登高面的設計來說,或多或少地存在一些問題和不足,為切實解決好高層民用建筑的消防登高面問題,筆者在深入調研的基礎上,結合建筑實際,就實踐中如何改進和補救高層民用建筑的消防登高面、登高場地消防設計等問題做了一些探討，供大家參考。
一、高層民用建筑消防撲救登高面和登高場地在火災中的作用
高層民用建筑，一般功能復雜，體量較大，但由于高層建筑使用功能、城市規劃、街景及建筑學的需要，往往在高層民用建筑主體附建與高層建筑相連的裙房，用作商場、餐廳、營業廳、會議廳等。這無疑滿足了城市規劃和使用者的要求，但同時也增加了消防工作的難度。尤其對高層建筑的裙房，登高面等諸多問題設計時稍有忽視，及易導致一旦高層建筑火災對人員的搶救，撲滅火災帶來嚴重的影響。高層建筑一旦發生火災，有以下幾個特點：一是現有的電梯往往由于停電，不能正常使用，即便是設計有消防電梯或者是消防客運合用電梯，但在實際現實中供電多是來自一個區域變電站，達不到雙電源供電要求，有的由于施工，敷設電纜等滿足不了防火要求，火災時往往也會導致斷電。而多數高層建筑的疏散樓梯或剪刀梯都布置設計在建筑的筒體中部，火災停電時往往無照明，消防電梯、疏散樓梯不能正常使用，給迎救人員、疏散人員帶來困難。二是消防人員難以接近著火層撲救，由于人員在火災時驚慌外逃，順樓梯或下或上，與消防人員逆向行走。極大的導致人員阻設等因素，給搶救和人員疏散帶來混亂。三是火災時往往是煙氣順其樓梯間、電梯間、豎向的管導井、電纜井等上下漫延，由于高層建筑的煙囪效應，煙氣在很短時間內就會迷漫疏散樓梯間、電梯間、煙氣的毒性導致人員難以疏散。許多高層建筑火災事例證明，一旦火災時由于人員的求生欲望，往往會接近建筑的外窗部位以求得新鮮空氣和尋求一線得救的希望。在這時唯一補救的措施就是科學的設計一個讓消防員能撲救火災的登高面。國內外，眾多的火災案例證明，在高層建筑發生火災時，登高消防車在實施救人員和滅火中都發揮了很重要的作用。為了在發生火災時，登高消防車能夠靠近高層主體建筑，迅速搶救人員和撲救火災，設計合理的消防登高立面，確定可靠的登高消防車操作場地，保證在空間有效的操作范圍和核實登高車的最小輕彎半徑是保證消防人員到達目的地救人、滅火的關鍵。因此，高層民用建筑登高面的設計是保障火災時搶救人員生命、逃生和撲滅火災的重要保證。
二、現有標準和實際存在的設計缺陷問題
(一)現有規定。《高層民用建筑設計防火規范》(gb50045-95)自1995年頒布實施以來，歷經了1997年、1999年、20xx年幾次局部修訂，對于及時總結防火設計的實踐經驗和火災的經驗教訓，適應現代城市建設和新技術、新工藝的需要，防止和減少高層民用建筑火災危害、減少人員傷亡，起到了十分重要的作用，尤其在撲救、涉及民生至上的內容上得到充分體現。現有實施的《高層民用建筑設計防火規范》第4.1.7條要求，“高層建筑的底邊至少有一個長邊或周邊長度的1/4且不小于一個長邊長度，不應布置高度大于5米、進深大于4米的裙房，且在此范圍內必須設有直通室外的樓梯或直通樓梯間的出口”。該條明確了高層建筑消防撲救登高面的基本要求。同時為保證消防車在撲救上能充分發揮作用。規范4.3.1條、4.3.4條、4.3.5條、4.3.6條、4.3.7條要求，高層建筑的周圍應設環形消防車道。消防車道的寬度不應小于4米，消防車道距建筑外墻宜大于5米，消防車道上空4米以下范圍內不應有障礙物。盡頭式消防車道應設有回車道或回車場。消防車道下的管道和暗溝等，應能承受消防車輛的壓力。穿越高層建筑的消防車道其凈寬和凈高均不應小于4米。消防車道與高層建筑之間，不應設置妨礙登高消防車操作的樹木，架空管線等。以上條款，對消防車道要求作了進一步明確，無凝更好地保障了消防車撲救高層建筑火災的基本設計要求。
(二)存在問題。隨城市化建設加快，中心城市土地使用率的不斷提高，給高層民用建筑撲救面設計帶來許多不容忽視的問題。一是裙房的設計問題。在城市區域內的高層建筑，多為追求商業價值，建筑裙房設計多在四層左右，由于裙房作商業用途，每層層高凈空多為4-4.5米以上，往往裙房高度超過防火規范5米要求，多數裙房的進深也大于4米。二是幕墻問題。城區內的多數高層建筑，為達到設計美觀，協調繁榮城市的效果，許多高層建筑均設計有幕墻，尤其是設計玻璃幕墻且作為消防登高面考慮。三是登高面一側、直通室外的樓梯或 直通樓梯間的出口設計問題。臨街高層建筑底層均設計為商鋪。當考慮作為登高面時，而多數設計為追求商業價值而規避設計布置直通室外疏散樓梯或直通樓梯間的出口，往往將疏散樓梯或出口布置在非登高面的另一側。四是消防車道的設計問題。城區內的高層建筑為充分利用當街的立面效果和商鋪的價值，許多建筑將消防登高撲救面布置在建筑的背街一側。然而，對環形消防車道和回車場的設計更多的是消防車道轉彎半徑不能滿足消防車輛的使用要求。五是地下車庫出入口道與環形消防車道交叉處的設計問題。城區內多數高屋建筑均設計地下車庫，而地下車庫的出入道又多為利用高屋建筑的環形消防車道引入地下，在設計時往使得消防車道與地下車庫的出入口車道連接交叉外出現坡度及傾斜面。許多建筑由于用地的限制，引入車道較短時，在環形消防車道上形成的坡度傾斜面更大，影響或無法滿足消防車輛的行駛。六是幕墻下設計室外消火栓等問題。高層建筑臨街面往往設計有裝飾幕墻，而室外消火栓，水泵結合器及消防水池等也宜臨沿街設置。稍有忽視，很容易將室外消火栓等布置在幕墻之下，一旦火災幕墻坍塌，嚴重影響消防車吸水、供水等撲救。七是登高消防車場地的設計問題。許多高層建筑對登高消防車輛的操作場地考慮不周，多數僅以環形消防車道寬度來考慮。以此寬度作為登高消防車的場地，將遠遠不能滿足登高消防車的操作空間要求。
三、結合實際、科學合理地設計高層民用建筑消防撲救登高面和登高場地
樹立以人為本、安全發展觀念，以保障民生、保障公共消防安全為發展，以創新思想、合理設計高層民用建筑消防登高撲救面的問題非常重要。以下為作者結合現有的規范、標準在工作實踐中針對存在問題與讀者作共同探討。
(一)臨街登高面外墻設計。建在市區或商業街的高層建筑，當確定其臨街一面作為消防撲救登高面時，其優點是可以充分利用臨街一側的道路保障登高消防車的場地需要，但特別要注意，設計時要避免在登高撲救面一側外墻設置玻璃幕墻。由于幕墻的設置增加了建筑外觀美的效果，對裝點城市起到了重要的作用，設計思路上考慮采用較多，但往往一旦火災，會給消防撲救帶來極為不便的后果。火災證實，玻璃幕墻在火的作用下會炸裂和塌落，導致消防人員撲救火災時無法靠近建筑。同時、一旦幕墻下設計有消火栓、消防水泵接合器，火災時由于幕墻的塌落下掉。這些滅火設施將無法使用，也容易導致撲救人員的傷亡。在臨街登高面乃至最高頂層還應避免設計霓虹燈之類的大型商業廣告和其它影響消防登高撲救的景觀設計。登高面一側還應避免過多的凹凸造型，影響登高消防車登高平臺靠近各層門窗、洞口。
(二)登高邊長、裙房、疏散樓梯與出口設計。《高層民用建筑設計防火規范》第4.1.7條明確規定：“高層建筑的底邊至少有一個長邊或周邊長度的1/4且不小于一個長邊長度，不應布置高度大于5米、進深大于4米的裙房，且在此范圍內必須設有直通室外的樓梯或直通樓梯間的出口”。我們在進行消防設計時要盡力考慮規范的強制規定。其意義是登高邊不應小于1/4周邊長度且不小于一個長邊的長度。尤其是一些矩形建筑、多邊形平面的建筑應考慮滿足一個長邊的長度作登高撲救邊;其二是在登高撲救面一側必須設置有直通室外的樓梯或直通樓梯間的出口。這一規定是確保一旦建筑火災時能保證人員及時逃生和便利消防登高車撲救的需要，在實際設計中，城區的高層建筑為節約用地，往往將登高面和登高場地的布置多與商業街、步行街等主要街面一側一同考慮。但是，許多處于繁華的商業區、商業街、步行街的臨街面的商場、門面商業價值又使得房開商或設計時規避在這一側面布置直通室外的樓梯或直通樓梯間的出口。筆者認為，如果設計直通室外的樓梯確有困難，在考慮消防安全 經濟價值的綜合因素上，每棟建筑最基本的設計要滿足有一個直通樓梯間的出口于登高面一側、且設防火挑檐，同時各層宜設外挑陽臺，否則無法滿足規范要求;其三，是對裙房高度和進深的要求，其目的是保證登高消防車曲背靠近高層建筑施救的需要。城區內多數高層建筑裙房都為商業使用。設計都在二到三層不等，有的大型商場一層高度即達5米，因此要求裙房高度小于5米，確有不少困難，因而在登高撲救一面的設計時要盡量滿足規范要求，在高不超過5米的裙房時，可考慮進深在四米范圍內的裙房設計，一旦裙防高度超過5米時，在登高撲救面一側，可不設計凸出裙房，以達到規范要求。
(三)環形消防車道設計。“高層建筑的周圍，應設環形消防車道”。在設計環形消防車道時應注重考慮以下幾個方面問題：一是消防車道的凈寬不應小于4米，同時，消防車道上空4米以下范圍內不應有障礙物，盡可能地考慮消防車道距高層建筑外墻距離大于5米，以保證消防車的順利通暢。二是在消防車道上盡量避免設計地下暗溝、化類池、燃氣管道、電纜溝等，確有困難時，在結構設計上應滿足大型消防車的荷載通行。三是消防車由于運載的多為水，在運行時由于貫性作用，車輛的控制難度較大。因此，在山地或有坡的消防車道其坡度不宜大于10%。防止車輛打滑。四是設計消防車道時應重點考慮消防車的最小通行轉彎半徑要求，在城市密集區的建筑往往容易忽視該問題。所謂消防車的最小轉彎半徑是指消防車回轉時消防車的前輪外側循園曲線行走軌跡的半徑。目前，因內輕系列消防車一般≥7米、中型系列消防車≥9米、重型系列消防車≥12米。因此，要根據城市消防裝備的不同情況設計環形消防車道，最小輕彎半徑不應低于上述標準，高層建筑撲救登高車道應按重型消防車轉彎半徑考慮。五是當設環形消防車道有困難時，可沿高層建筑的兩個長邊設置消防車道。如遇有盡頭路，應考慮設計回車場，一般為1.5米×15米，大型消防車回車場不宜小于18×18米。六是由于城市用地的緊缺，許多高層建筑為滿足日益增多的車輛需求，均設計了地下停車庫，而地下停車庫出入口的車道往往也借助于高層建筑的環形消防車道而出入。因此，在設計地下車庫出入車道與地面環形消防車道接壤處必須考慮保證4米寬的消防車道平整性，即地下車庫出入車道的降坡起點不應設在環形消防車道上，保證消防車行駛的4米有效寬度路面不傾斜和平整。
(四)合理設計高層建筑的登高場地。一幢高層建筑登高面確定之后，緊接著要有能滿足各類登高消防車的登高場地，登高場地在高層民用建筑設計防火規范內沒有條文明示，往往在設計時容易被忽視。登高場地應布置在高層建筑撲救面一側，同時要結合消防車道一同考慮。從實際撲救操作來看，層數越高、登高場地要求越寬，根據國內常用登高消防車的技術參數，設計考慮登高車的支腿橫跨距不超過6米，再考慮普通車(寬度為2.5米)的交會以及消防隊員攜帶裝備搬運救援設備的穿梭以及參照高層建筑與高層建筑之間防火間距要求，筆者認為，一般以13米為妥。根據目前國內登高消防車的最大長度15.6米，以及車道寬度，在留有余地情況下，登高場地不宜小于18米長×13米寬。登高場地是供登高消防車撲滅火災搶救人員使用，根據不同登高車技術參數，要求登高場地邊緣與建筑物外墻不應小于5米，同時其最外一點至建筑物登高邊緣的水平距離也不應大于15米。對于幾個單元組合的板式住宅及底層整體裙房而上部多個塔樓或不規則多邊形建筑的高層建筑應針對每個單元和塔樓布置登高場地，也可以根據建筑內部防火分區的劃分、靠室外樓梯間的布置及建筑周邊的消防車道實際情況分段設計登高場地。在設計登高場地時，同時，還要考慮其坡度不宜大于3%，場地承重荷載應不小于30t計算，整個登高場地上空不得有架空電線、電纜等各類架空物。利用市政路作登高場地更應考慮無綠化、城市景觀物等防礙消防車登高。
總之，筆者認為高層民用建筑防火撲救登高面及其施救場地的設計要與地方經濟社會發展需求緊密結合，與相關的城市規劃、城市的總體抗災能力、當地的消防裝備、建筑周邊環境道路等情況統籌考慮，做到真正體現《高層民用建筑設計防火規范》對登高面及其施救場地的要求，力求從保障生命安全至上的角度整體完成消防工程設計。
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